一、引子：未来设想

　　在历史上，驱动城镇空间形态变化的力量除了社会经济之外，还有科技因素，特别是对交通和交流有重要影响的科技因素。例如，霍华德的“花园城镇”的出现本质源于小汽车和轨道交通的出现。那么，在新兴信息技术发达的今天，未来城镇会出现哪些空间上的变化？

　　1、未来城镇形态与便携式社交媒体（Portable Social Media）: 便携式社交媒体改变了人们的交流方式，例如当今的滴滴打车和未来的智能家具媒体变革了人们的行为方式，那么未来城镇形态将如何变化？

　　2、未来城镇形态与智能飞行器：当今的飞行器快递和未来的智能飞行器如何改变城镇的形态，更为三维聚集，还是更为三维分散（如空中城镇）；如何改变各国之间的地理距离、就业、国家税收等，是否将形成“世界三维新城”，即智能飞行器枢纽？

　　3、未来建成环境形态与虚拟现实购物：Oculus头盔提供了虚拟现实的购物体验，包括对服装的试穿体验或对室内装修的即时选择，实现面对用户的个人化设计，这将对建筑和城镇形态的影响如何？

　　4、智能基础设施的设计：水、电、气等基础设施智能化和便携化之后，如何整体性地和创意性地设计这些貌似无趣的基础设施？

　　5、脑神经控制设计：大脑形象概念如何转化为电脑中的图像，形成设计方案，实现人机深度互动式设计。

　　6、工业制造4.0与外太空城镇设计：定制化的工业设计如何根据不同的外太空条件和不同客户的喜好，快速建造城镇？

　　7、未来设计与公共参与融合的平台：通过智能化、便携式、互动式的平台，缩短设计师与客户之间的距离，缩短公众与城镇建设之间的距离，实现真正的群众设计，这又如何改变城镇整体形态？

图1：未来理想的城镇模式，即无所不在的虚拟空间联系着分散的城镇 （来源：自绘）

　　在这些问题之中，隐含了城镇空间模式的变化设想，即在天地人机一体化的信息社会的今天，新一代信息技术或物联网技术等将孕育出泛在的虚拟空间，无所不在且渗透性很强。这使得更多的城镇获得了更多彼此分离的可能性，同时又通过新兴技术在虚拟空间彼此联系，从而形成了更为匀质化的区域城镇空间格局（图1）。在这种意义上，坚持以人为本，以万物互联、人机交互、天地一体、安全可信的网络空间为基础，以数字化、网络化、智能化为手段，深度运用大数据、物联网、人工智能、区块链等信息技术，推动物理与虚拟城镇融合共生；以数据为核心驱动，实现城镇政务数据资源和社会数据资源的融合共享，推进前沿信息技术与城镇规划建设、社会治理、经济发展、人民生活深度结合，形成生产、生活和生态空间的有机统一，人、机、物三元融合的“城镇智能生命体”。

　　二、未来智慧城镇的空间网络绩效

　　设计使得新兴智慧城镇变得更为效率、更为重要。这些更为高效的智慧城镇，从生活、工作、出访、创造、创新和庆祝等各种方面来支持着居民的生活。设计不仅存在于可见的城镇，人们移动和交互的建筑和城镇空间，而且在无形的城镇，即支持城镇生活的隧道、管道、电缆和数字网络。此外，设计可以改善城镇的有形和无形产品，也可以让制定的资金流和决策方式的流程更为优化。

　　因此，创建一个新的城镇，无形的设计和有形的设计一样多，过程的设计和产品的设计一样多。此外，串联所有这些问题的共同线索是实体和虚拟网络的设计。当城镇运行顺利的时候，它们不是依靠任何单独的建筑，空间或个人实力，而是依靠整体网络的实力。有三种关键类型的智慧网络必须同时考虑：

　　a）实体网络。这包括建筑物、街道、广场和公园的物理和空间网络，以及连接所有东西的管道网络，即电缆和数字光纤等连接所构成的网络。“地方化设计”侧重于什么东西在什么位置，以及如何将它们连接在一起。

　　b）金融网络。金融工具可以为地方建设来付款，然后通过创造营业收入和税收，来支持城镇的持续经营。这些机制不能被认为是理所当然的。它们因地而异，就如同城镇的物理设计一样可被改变以及被开放创新。因此，“财务设计”是未来成功的关键因素。

　　c）治理网络。公共、私营和其他组织用于管理未来城镇发展计划的决策系统的设计。治理网络包括与其它组织和个人进行协商，来帮助制定决策。与“地方设计”和“财务设计”一样，“治理设计”对创新开放，受制于局部变化来适应文化期望。

　　设计过程往往是很吸引人的。当考虑到新的建筑材料、新的施工技术、新的运输形式、甚至一个新的大型建筑，还需要考虑一种新的金融工具或新的参与式规划形式，使得新的物质实体的实现获得经济的支持。这些想法往往是普遍性的。不过，上述想法也都是某种智慧手段方法或智慧工具细节。因此，我们需要将重点放在未来智慧城镇的效果上，这将对于我们理解智慧城镇更为有利。那么，未来的智慧城镇做些什么？

　　可以设想出三个典型的智慧城镇效果：a）健康。无论心灵上还是身体上，人们想在自己居住的城镇里感觉良好；然而孤独和早逝等这些模式被证明影响了城镇的氛围。未来的智慧城镇首先需要刺激体力锻炼，激发社会生活。如果人们不这样做，那么无论建筑有多智能，开放空间有多便捷，数字网络速度有多快，运输系统速度有多快，他们身体都不会真的很好。b）财富。伟大的城镇产生巨大的财富，无论是工业产出和就业，或者文化生产力和丰富度。c）幸福。在这里的关键问题是社会凝聚力、地方意识，这个地方对访客和长期“参与者”的吸引力，无论他们是居民，员工或两者皆是。幸福感对经济、政治和社会生活的重要性都不应被低估。

　　三、面向空间运行绩效的智慧城镇

　　随着大数据相关技术的兴起，数据与各类应用互相促进，数据采集、共享、开放、利用已成为智慧城镇建设中的重点考虑因素，各国也纷纷将数据聚享用列为智慧城镇发展的首要核心要素。基于数据共享，可以围绕文化、教育、家庭、住房、交通与出游等一系列主题串联起的多个服务事项，形成一站式服务能力，大幅提升市民体验的同时简化了城镇管理流程。数据开放被越来越多地应用到各个行业领域，形成政府、服务商、个体开放互动的新城镇生态，变革传统城镇治理服务模式。基于数据的机器学习、数据挖掘等技术推动城镇“智能化”程度，提升政府决策效率与城镇运行效率。

　　智慧城镇设计战略的制定应由城镇本身基本规划和设计原则来推动。遵循这些原则可以给投资者带来更大的信心：他们的投资更有可能符合政治期望；与其他投资者的投资更有可能是兼容的，因此是互为补充而不是竞争。总体而言，智慧城镇设计战略更有可能采用互联互通、实时学习、泛在响应的技术手段，在其核心目标方面取得成功。

　　首先是在社会经济和环境层面的弹性，即可持续性和持久性的，结合紧凑型、连接性和混合使用性的生态城镇设计原则。针对于对社会、经济和环境的积极影响，城镇战略的目标应该是建立一个与20世纪现代城镇情况大不相同的城镇。那些现代的城镇往往是被汽车主导占据的、社会隔离的、不断蔓延的城镇。相比之下，新的城镇愿景应该基于泛在感知、响应以及决策，构建一个以人为本且互相连接的城镇。将人们放在第一位，然后是美好的街道、公园和公共空间，之后才是建筑物。

　　未来的智慧城镇地方应该利用人们自身的能量，通过他们的出行模式和社会经济的相互作用来驱动一个城镇的社会、经济和环境的可持续性发展。因此，最重要的是，智慧城镇设计战略适合采用物联网和人工智能等新兴技术，重点关注于如何使城镇更具包容度和舒适度，来适应多样化和不断变化的居民和游客的日常生活。它应该着眼于创造新的或改进现有的公共空间和基础设施，以使其不仅具有创新性和经济可行性，而且具有可达性和包容性。

　　其次是基于实证的开放性和可理解性。为了投资者和城镇利益相关者，包括企业、机构和公民。智慧城镇空间设计战略的核心应该是采用综合城镇建模技术的“智能城镇”技术，来严格地审查相关运营效应，并且评估可选择性的未来图景。智慧城镇设计战略应由数据采集、数据分析、机器学习、预测建模、实时评估的方法构建，从而加速制定更高质量且随时修改的设计方案。

　　再次是重点关注空间绩效，即重点关注在建设绩效、基础设施绩效，特别是居民行为的表现。由于对建筑物之间的空间和对建筑物本身相同的重视度，即可以优先考虑一些基本的城镇问题：a）位置；b）连接；c）布局；d）土地利用；e）景观。同时，城镇战略应考虑多重的空间尺度，即a）宏观的，即城镇规模问题——大局观；b）中观的，即亚中心问题——当地的故事；c）微观的，即单独的街道、空间或建筑——必要的细节。

　　基于智慧的空间运行绩效管理平台，客观地描述了城镇开发的数字连接和在线交流的机会，以及去加强人与人之间的物质流动和相互作用，包括规划，设计，工程和经济投入的多样的专业学科和方面相结合，融入以下几个方面：建筑、交通、基础服务设施、景观和安全性等。此外，还需要注意文化性，尊重并且增强深刻的地方历史认同感；强调城镇促进社会和谐和经济贸易的根本宗旨；可投资性，即由强大的过程支持满足投资者对强大的愿景的需求。城镇战略应建立在坚实的商业基础之上，应该受益于对全球城镇商业成功的有力的实证研究，也应与投资界相关和透明的方式制作和呈现。

　　最后是提倡共同创造性和包容性。借助虚拟协同平台，由多方专业人士、城镇官员、城镇利益相关者和市民，通过在线创意研讨会定制活动，实现线上线下互动。通过虚拟智能体系，使得城镇战略与城镇规划和空间设计层层迭代、实时反馈，弥合二十世纪许多城镇发展的技能和专长的分裂。相反，基于共同创造、共同制作和共同发明的团队合作应该是智慧城镇空间设计战略成功的关键，确保城镇战略准则可以接近并融入城镇进程。纳入智慧设计评审流程，协助市场制定城镇战略建议书。定期审查，由城镇战略审查小组使用证据进行更新。与一些政策文件不同，随着情况的变化，这些政策文件很快就会过时，城镇战略应该纳入审查和更新进程，以确保能够保持最新版。

　　总而言之，智慧城镇设计战略不应该是文本、图像和方案的简单组合，而应该是基于虚拟在线平台，由城镇官员、当地居民、城镇规划师和设计师共同创建的跨学科和生活的计划。合作过程应确保有专业人士、政策制定者和公众之间的相互技能和知识的转移。

　　四、关键的智慧城镇的空间设计元素及指标

　　智慧城镇空间设计战略应在两个相互竞争的问题之间取得平衡：控制和灵活性。它应该通过为最重要的街道和建筑物确定一些基本建议，同时制定电子标准指南来塑造下一级以及下下一级的设计。这种方法的目的是：控制城镇的某些关键特征，同时为其他地方的开发商和投资者提供灵活性。灵活性可以通过创建“电子标准模板”来进行指导，“电子标准模板”中设置的参数在各个开发项目中可以被修改及评估。

　　城镇的关键城镇要素是街道、街区和建筑地块：

　　（1）街道。街道引导城镇的交通流动，城镇的基础设施走廊和线性绿地空间推动社会、经济和环境的可持续发展。城镇设计战略应为主要关系的“显性”网络建立一系列基本规则：a）街道宽度；b）运输模式共享；c）景观特征。之后，还需创建“电子模板指引”，根据街道宽度、运输份额和景观特征，形成下一级和下下级线路的精细化网络。

　　（2）街区。网格块是位于街道网络内的地块，包括建成的、未建成的或部分建成的。城镇设计战略应该为以下方面制定一系列基本建议：土地混合利用、整体建筑高度、整体容积率密度、整体开放空间面积。位于主要连接的显性网络内的“超级街区”。城镇设计战略还应制定电子模板指南，以塑造位于下两级的连接背景网络中超级街区的土地利用、高度、密度和开放空间区域。

　　（3）建筑用地。当超级街区被细分为可开发土地的单个部分时，建筑用地被建立。城镇设计战略应考虑以下基本方面：土地利用、高度、普通的街道界面。那些坐落在主要街道连接的显性网络的关键位置的主要建筑地块。城镇战略还应该制定基于电子模板的准则，以便在其他地方形成更为规模的总体规划和建筑设计。基于电子模板，这将形成街道、街区和建筑地块之间相互联动空间设计要素，并自下而上地组合，形成智慧城市的空间设计体系。

　　基于上述基本的空间设计要素，空间设计原则最终转换为可度量的绩效、指标以及空间布局等，包括如内容：

　　（1）人的活动。a.社会经济方面，如城镇社会和经济多样性的模式是什么？这些模式如何随着人口迁徙到达城镇或离开城镇来发生变化？测量指标有：人口数、年龄、性别、种族概况、经济活跃人口、就业人口、失业人口/就业率、教育成就、工资等。b.人的交流方面，如目前与社区管理者和其他组织及个人磋商的方法是什么？测量指标：举行咨询会议的数量、社区参与人数、重复度、通过咨询活动提出的问题范围及强度。c．建筑开发和使用情况，如城镇哪些地区得以普遍性开发和占用？测量指标包括：规划权限、施工开工（平方米每月）、建筑完成率（平方米每月）、建筑装修率（平方米每月）、建筑物入住率（平方米每月）。d．人的行为与交通模式，如人们如何穿行于城镇中？是否采用私人汽车、或步行，或骑自行车的出行模式？哪些路线更受欢迎？测量指标包括：乘客周转量、各种出行方式、行为模式、出行距离。e．公共空间的使用情况，如人们如何使用公园和公共空间？测量指标包括：空间使用密度（人均每平方米）、用户类型（年龄，性别，职业）、活动类型。

　　（2）城镇形态。a．街道网模式，如与公共/私人车辆（汽车，公共汽车，火车，飞机）等匹配的街道网格局及前提是什么？测量指标包括：街道网络长度、街道网络层次（从空间网络分析）、街道网络几何（从空间网络分析）、街道网络密度（城镇空间足迹）、街道网络容量、街道网络类型（公路、大道、大街、当地购物街、购物中心、桥梁等）、街道网络状况。b．土地利用模式，如城镇中住宅、工作场所、教育、医疗保健和宗教建筑在内的逐层建筑和逐层土地使用的模式是什么？测量指标包括：建筑物的土地利用类型和面积、单个建筑物楼层的利用类型和面积、土地使用状况、露天场所、开放空间类型（小/中/大公共空间/公园/绿色走廊及植被程度）、开放空间状况。c．服务基础设施状况，如城镇的能源/水/数据供应和水/废物清除基础设施的位置、连通性、容量和状况如何？测量指标包括：服务基础设施网络长度、服务基础设施网络容量/层次、服务基础设施网络情况。d．文化建筑环境情况，如整个城镇中文化意义重大的建筑资产是什么？测量指标包括：文化建筑的地点/设施数量、文化建筑使用水平、文化建筑条件。e．遗产情况，如整个城镇中历史上非常重要的建筑物是什么？测量指标包括：重要历史建筑物/纪念碑数量、位置、使用水平以及条件。

　　（3）资源。a．能源状况，如城镇能源发电和能源供应格局如何？测量指标包括：设施位置、设施能力、经营活动、设施条件。数据，如城镇不同地区可用的数据是什么？测量指标包括：人口、环境、经济、社会、城镇形态等。b.金融-房地产经济状况，如城镇的土地价值，物业销售价值和租金价值是多少？测量指标包括：区域生产总量、人均地区总产值、工业生产、固定资产投资、建筑工程价值（体积）。c.食物状况，如全市有多少当地食品生产和分销模式？测量指标包括：食物类型、食物产量、加工位置、加工能力、食品质量。d.开采水、天然气/石油和矿等资源情况，如城镇内还是周边地区的提取方式是什么？测量指标包括：开采类型、开采体积/速率。

　　（4）环境。a．空气质量，如空气质量在整个城镇的空间和时间上如何变化？测量指标包括一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、臭氧（O3）、颗粒物（PM2.5和PM10）、二氧化硫（SO2）、硫化氢（H2S）。b．气候状况，如整个城镇的降雨，太阳和风力的模式是什么？测量指标包括：降雨概况、阳光轮廓、风廓。c．景观特征，如整个城镇的植物，动物，鸟类和昆虫物种的模式是什么？测量指标为生态系统概况。d．土壤条件和质量，测量指标包括土壤面积/深度、以及土壤条件和质量概况。

　　五、小结

　　在人工智能和物联网等新兴技术发展的今天，实体城市与虚拟城市彼此交融，重新塑造城镇的使用和运转模式，将会导致城镇的空间形态发生智慧性的转变。与之同时，数字化平台将逐步改变传统设计方法，以更为灵活、合作共享、实时反应的方式，面向城镇运转的绩效评估，去实时优化空间体系。从而，通过以科学为本和以人为本的共同创造过程，确保智慧城镇空间设计战略的长期可持续性和相关性。

　　作者：中国城市规划设计研究院创新中心，杨滔