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【走进实验室】可持续的城市,诗意地栖居——城市规划与设计学院人类活动与区域治理大数据实验室
日期:2022-10-14 09:04:23 南燕新闻社 点击:

【编者按】

二十多年来,天博足球app深圳研究生院科研创新平台建设稳步推进,科研创新能力持续提升,目前已建和在建的各类实验室共计30多个。回顾过去,一项项亮眼的科研成绩充分彰显了北大深圳的办学质量和办学成果;立足当下,深研院紧贴时代脉络,深耕人才培养和科研创新;展望未来,深研院将依托科研平台持续发力,在深圳、在中国发出更加坚定的“北大声音”。

说起实验室,首先映入你脑海的,是庞大的设备、精密的仪器、刺鼻的药水,还是整齐划一的工位、屏息凝神的面容、伏案疾书的身影?

作为科研产出的依托平台和成果转化的连通媒介,实验室承载的不仅仅是一个个基金重点项目、一篇篇高影响因子论文和一项项重大科研成果,更是一位位奠基者的呕心沥血、一个个科研人员的精益求精和一份份深思熟虑后的精准抉择。

透过实验室,每个学院以自己独一无二的学科特色在南国燕园大放异彩;立足实验室,天博足球app深圳研究生院坚定地踏出勇毅的步伐,在深圳速度的时代幕布上画下一笔笔浓墨重彩的奇迹。

现在,让我们跟随南燕新闻社记者的脚步,揭开实验室的神秘面纱,一窥他后面的人和事吧!

从不确定中寻找确定

2021年春节前夕,北大深研院的几处办公室仍灯火通明,几个年轻人伏案桌前,键盘鼠标敲击声此起彼伏。他们身前的电脑上,无数人流的迁移轨迹汇聚成一条条红线,交错分布在中国地图上,透过这些线条,仿佛能看到火车鸣笛时嘈杂的人群,游子载着大包小包行李归家的脚步,新年钟声敲响时举杯欢庆的团圆……

(“大数据带你提前看2021春运”部分成果展示)

“大数据带你提前看2021春运”是天博足球app城市规划与设计学院的人类活动与区域治理大数据实验室成立后的一项重点研究。风雨归乡路,春运承载着亿万中国人的亲情,“回家”成为一种本能,印刻在心、嵌入血脉。2021年春节,全国疫情防控趋严,为保障人们安全与健康,多地提倡“就地过年”以减少大规模的人口流动。北京、上海、广东、浙江等省市,还专门发布了补贴政策。在人们对阖家团圆的期盼和疫情影响下人群流动不确定的复杂背景下,预测大尺度人口流动的规模与特征,有效支撑相关部门作出疫情防控、交通运输、物资支持和就业服务等方面的应急预案和决策制定,成为摆在实验室成员面前的一道难题。

春运人流监测的工作早已有之,交通部门每年都会根据铁路、民航、高速公路等交通方式的订票量与载客量展开预测,部分企业也会发布当日流动实况。然而,受疫情和返乡政策影响,2021年的春节格外不同。退票、改签、买票后无法乘坐……疫情扩大了出行的不确定性,随之降低了交通部门使用订票量来预测人群的准确度。而企业的人流情况监测只能给出相对滞后的人群流动结果,无法提前解答人群流动的规模和趋势。鉴于此,人类活动与区域治理大数据实验室首次采用全国尺度的百亿级(包含往年及2021年)出行时空轨迹大数据,提出人群流动动态模拟模型,对我国2021年1月28日-3月8日为期40天的春运进行高精度模拟预测。

(人流预测成果展示)

庞亮是城市规划与设计学院2020级的硕士研究生,亦是这个项目的主力成员。他形象地将自己所做的工作描述为——从不确定中寻找确定。“大家都能感觉到2021年的春运规模会减少,可是具体减少多少,在哪些城市减少,我们不知道。”中高风险区频频变动,返乡政策不断更新,预测结果的真实性和准确度尤为重要,也更加艰难。“我们希望预测结果能为相关部门提供决策依据,假使预测和实际结果相差太大,那这一切工作也就毫无意义了。”

为了达到更精确、真实的结果,庞亮所在的项目组选择使用两种不同的预测模型求解,“开始并不知道哪一个模型会更好,所以为了让数据更准确,当时所有人都在同时做两种方案,把每一个方案都当做最优解去对待。”通过每日更新的数据比对,逐渐确定了效果更佳的模型,并最终得到更为精准的分析结果。“接近一点,再接近一点”,是所有项目成员的共同目标。

(项目组成员在讨论)

回忆起那段时间,庞亮从书桌前抬头,“我能回想起来的经历,除了熬夜还是熬夜”。十几个成员每天都绑定在一起,争吵、辩论、头脑风暴时常发生,疲倦、压力、未知,种种情绪充斥心神。春运持续了多久,实验室的成员们就工作了多久——他们需要每天收集汇总各个城市的政策、数据,以确保预测结果的动态更新。

“这段经历意义匪浅,我切实感受到所做所学能为相关部门提供决策支撑,协助春运期间防疫、物资、交通、应急等多方面的平稳运行。”家乡在新疆的庞亮想起自己所做的这项研究,想起自己从深圳转机、转车,长途跋涉回到家乡,这条个体的轨迹也可能被浓缩成小小的一点,被自己录入预测模型中,变成十多亿汪洋人海中的涓滴细流时,总会心生感慨。“我们都是春运的亲历者,我是研究者,也是被研究者,这也许就是人类活动与区域治理大数据实验室的魅力。”

立足大湾区放眼全中国

人类活动与区域治理大数据实验室由天博足球app城市规划与设计学院和中国联通智慧足迹公司联合建设,于2020年11月20日成立于天博足球app深圳研究生院。实验室的学科带头人赵鹏军教授谈道,“实验室立足粤港澳大湾区,以国家大数据战略为指导,以提升国土空间治理体系和国家治理能力现代化水平为导向,以建设城市和区域可持续分析模拟预测与空间治理的决策支撑平台为核心目标”。它通过“感知、模拟、预测、决策”的研究方法,结合大数据平台,针对区域治理过程中的可持续发展问题开展科学研究,并服务于规划与管理实践决策。

(赵鹏军教授讲述实验室情况)

多尺度多维度多要素构成的区域系统是实验室的主要研究对象。运用新数据、新方法把握空间规律,优化空间治理,并为区域国土空间系统优化过程和国家经济社会发展提供科学支撑,是实验室的基本定位。实验室紧密围绕“发展、高效、绿色、健康、安全”等5个研究主体,开展多学科方向的主题式研究,同时关注包括陆地、陆上水域、内水、领空、领海的国土空间,相较于传统城市规划关注的范围更广。此外,大数据记录了社会、人口、生态、地理、区域经济等多方面信息,与城市规划和国土空间规划研究结合,可以更好地提供区域治理科学决策依据。

人类活动与区域治理大数据实验室坐落在改革潮头、创新前沿的深圳,并将研究重心落在粤港澳大湾区。粤港澳大湾区是当前世界湾区中人口最多,GDP增速最快的湾区,在空间生长、人口集聚、经济转型、社会重构、灾害威胁、制度建设等方面极具典型性和代表性,也成为开展人类活动与空间交互研究的典型区域。然而,实验室并不止步于此,全国、省、市县、乡镇、村等各级行政单元,城市群、都市圈、城市、社区等各种地理尺度都被纳入实验室关注的范围。以湾区为起点,辐射全中国,实验室始终致力于为联合国可持续发展目标在中国的实施提供决策支撑,为我国国土空间规划提供理论依据和技术方法,为地方经济和社会发展提供治理建议,为“人地关系”和地球系统科学核心理论提供新的证据。

科学计算决策赋能

人类活动与区域治理研究离不开智慧平台与海量数据支撑。国家“十四五”规划提出“分级分类推进新型智慧城市建设,探索建设数字孪生城市”,人类活动与区域治理大数据实验室也始终响应国家战略,加快智慧城市建设步伐,孕育数字变革下的新认知,为城市发展提供源动力。

博士毕业于英国诺丁汉大学的陈睿,是城规学院赵鹏军教授的课题组的博士后,主要负责项目计算结果的可视化。他正在参与建设的博雅智城·城市智慧决策平台(CitySPS-City,Simulating & Planning System),是实验室历时四年研发的信息化平台系统,堪称城市规划决策的“智慧大脑”。陈睿讲道,“这是一个既科学又实用的国土空间规划和城市规划智能决策系统。我们对城市土地、人口、产业、交通系统的发展态势量化模拟,融合多源时空大数据,实现对于未来城市状态的网格级的精细化模拟和预测,并且可以对未来城市问题智能预警。”

万丹博士是实验室的另一名专职科研人员,负责“博雅智城·城市智慧决策平台”的研发工作,他将这个平台的定位概括为“科学计算,决策赋能”。2021年12月,博雅智城作为实验室的重点研究成果,首次在中国国际高新技术成果交易会上亮相,赢得多方关注认可。万丹在高交会上详细介绍了博雅智城平台,“它拥有‘预见未来’的能力,核心优势在于构建了智能化的‘城市大脑’,在‘数字平台’(信息的收集整理、存储、展示)和‘业务平台’(业务流程信息化处理)的功能基础上,形成‘决策平台’,模拟对比不同政策措施的调控效应,在缓解交通拥堵、助力双碳目标、灾害预警防控、人口就业政策制定等方面,为城市治理决策提供科学支持。”

(博雅智城·城市智慧决策平台亮相高交会)

博雅智城·城市智慧决策平台是实验室推动智慧城市关键核心技术创新的典型代表。与中国联通智慧足迹公司等企业的紧密合作,使实验室拥有海量庞大的数据资源,顶尖前沿的设备支持。数据驱动,智慧赋能,实验室致力于为城市治理精细化、科学化、智能化变革贡献力量。

寻根究底人本关怀

“地理空间智能”“流空间”“城市大数据”“交通出行”,这些关键词是宫兆亚老师的研究方向。他在2021年10月入职城市规划与设计学院后,随即加入大数据实验室,研究面向城市和区域科学的地理空间智能计算。人的移动行为及其与城镇产业结构的关联、疫情波动下的大城市人口流动、极端天气和灾害对出行行为的影响、面对外来冲击时城市如何恢复……这些内容都是宫老师关注的领域,紧紧围绕人的行为活动来展开。“我们实验室同时涉及基础研究与应用研究,但最终都以应用为导向,形成统一连贯的逻辑关系。”他这样看待自己从事的研究。

(宫兆亚老师谈研究方向)

与宫兆亚老师同期加入实验室团队的汤俊卿亦是城规学院的青年教师。在瑞士苏黎世联邦理工学院获得博士学位、又前往剑桥大学担任两年博士后之后,他归国来到北大,重点关注防灾减灾、韧性城市与可持续发展。“郑州市720特大暴雨的人群移动分析”是汤俊卿老师近期从事的研究之一,城市容易面临急性、慢性、内部、外部等多种类灾害,而这项研究不同于以往从基础设施、城市建设、表层物质载体等方面切入的研究视角,而是以人本视角的维度探勘韧性城市。“我们运用手机信令数据,观测人群在灾害事件前、中、后的迁移特征。这一研究不仅契合以人为本的新型城镇化目标,也能为全国乃至全球的突发事件提供借鉴和规划建议。”

科研之余,汤老师在今年九月还开设了《地理数学方法》,一门学院硕博生必修的课程。“这门课上,我想更多告诉大家为什么和怎么用。对学生而言,了解不同研究背景和假设下,选取何种研究方法更合适,这种思维能力比如何推导更加重要。”知其然,更知其所以然。无论是顶尖的技术、智慧的平台,还是周密的算法、严谨的模型,最终都要落到人这个主体上来,回到实践和应用中去。以人为本、探寻本真,是大数据实验室的底色,这一点庞亮在预测春运人流情况时便颇为感触,在宫、汤两位老师的研究理念中也深有体现,“人”作为人类行为与区域治理大数据实验室的内核,好似一根长长的线,串珠成链。

立足战略,站位高远;科技前沿,技术顶尖;海量数据,如虎添翼;以人为本,不忘初心——天博足球app人类活动与区域治理大数据实验室在多领域、多范畴、多平台、多方法上深耕深耘,砥砺向前。在未来,实验室将继续发挥优势,延续传统,追求创新,勇立潮头,扎根鹏城,放眼湾区,书写和谐共长的城市图景,为国家新型城镇化和生态文明建设创造空间。

南燕新闻社“走进实验室”专题报道组出品

策划:王惠

记者:王琢

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