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不論是交通運(yùn)輸系統(tǒng)、能源系統(tǒng)，還是建筑物、城市基礎(chǔ)設(shè)施之間總有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，可謂牽一發(fā)而動(dòng)全身。借助西門子打造的一個(gè)軟件平臺(tái)，可以更加輕松地掌控城市規(guī)劃的復(fù)雜性。

Bernd Wachmann博士是西門子中央研究院（CT）開(kāi)展的“可持續(xù)發(fā)展的城市”項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，他在屏幕上打開(kāi)了一幅衛(wèi)星地圖，找到新澤西州普林斯頓近郊的一片草地。輕點(diǎn)鼠標(biāo)，他在圖中插入了兩棟寫字樓。然后，他繪制了建筑平面圖，并添加了停車場(chǎng)和出入道路——在這個(gè)虛擬世界里，一座建筑綜合體便初具雛形。在Wachmann執(zhí)行這些操作的過(guò)程中，圖像下方的條形圖顯示了諸如這些建筑物在不同時(shí)期不同時(shí)段的能耗、光伏系統(tǒng)將如何改善其電力均衡、可以容納多少人在里面上班、這些人的活動(dòng)會(huì)對(duì)交通流和電網(wǎng)產(chǎn)生什么影響、他們將產(chǎn)生多少垃圾和空氣污染以及預(yù)計(jì)運(yùn)行成本等數(shù)據(jù)。Wachmann解釋道，“這些數(shù)據(jù)不過(guò)是我們模擬的眾多參數(shù)中的一小部分，我們模擬的參數(shù)還包括諸如步行適宜性、電動(dòng)汽車對(duì)建筑項(xiàng)目的電力均衡乃至人們生活質(zhì)量的影響等。所有這些方面都可以被量化，從而被納入建*疇。”

在此過(guò)程中，Wachmann使用的軟件平臺(tái)是西門子中央研究院的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)的“城市生活管理（CLM）”項(xiàng)目的一部分。CLM平臺(tái)是西門子美國(guó)研究院與西門子中央研究院的合作研發(fā)成果，城市數(shù)據(jù)評(píng)估則在柏林和維也納進(jìn)行，西門子中央研究院負(fù)責(zé)提供基礎(chǔ)設(shè)施方面的專業(yè)知識(shí)。該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)并提供了用于全景式審視城市、模擬轉(zhuǎn)變?cè)斐傻拈L(zhǎng)期影響以及制定適當(dāng)對(duì)策的解決方案。CLM為城市規(guī)劃者提供了一個(gè)預(yù)知其決策的潛在后果的簡(jiǎn)便方法。借助該平臺(tái)，還可以輕松模擬“如果…那么…”式替代場(chǎng)景，譬如，將雙向道改為單行道、增加建筑物的高度，或者利用光伏設(shè)施來(lái)改善某個(gè)社區(qū)的電力均衡等。這個(gè)平臺(tái)為通過(guò)簡(jiǎn)單、直觀的途徑解決錯(cuò)綜復(fù)雜的城市規(guī)劃問(wèn)題開(kāi)辟了新的可能。

城市的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會(huì)發(fā)展目標(biāo)之間的相互關(guān)系極其復(fù)雜。例如，提倡駕駛電動(dòng)汽車與擴(kuò)建公共交通網(wǎng)絡(luò)，哪種做法更為明智？如果選擇前者，則不能緩解交通擁堵，但可以降低二氧化碳排放量，而這也僅當(dāng)可再生能源發(fā)電并網(wǎng)向電動(dòng)汽車供電時(shí)才會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。這進(jìn)而要求高性能電網(wǎng)，有時(shí)候，首先要修建高性能電網(wǎng)，并且必須設(shè)立充電站。另一方面，如果選擇擴(kuò)建公共交通系統(tǒng)，則必須確保人們有充分的動(dòng)機(jī)去使用公交工具。對(duì)于任何一個(gè)人，甚至對(duì)于許多城市的政府而言，這一切都太過(guò)復(fù)雜，難以評(píng)估。不過(guò)，CLM平臺(tái)可以讓這個(gè)難題迎刃而解。Wachmann說(shuō)：“盡管我們的模型做出的預(yù)測(cè)并不確切，但其精確度可達(dá)80%，從而為諸如政府機(jī)關(guān)、政治家、民間機(jī)構(gòu)和當(dāng)?shù)鼐用竦戎贫Q策奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。”

像城市這樣復(fù)雜的實(shí)體，不能靠權(quán)宜之計(jì)來(lái)解決問(wèn)題，同時(shí)，摩擦領(lǐng)域勢(shì)必日益擴(kuò)大。新工業(yè)園或新城區(qū)的建設(shè)計(jì)劃一經(jīng)宣布，政府機(jī)關(guān)和市民就要開(kāi)始解決其潛在的影響。初步計(jì)劃制定完畢之后，需要經(jīng)建筑部門、公用事業(yè)公司、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境管理局、建筑管理局以及能源供應(yīng)商等諸多機(jī)構(gòu)逐一審查。通常，政府機(jī)關(guān)也可提供這些計(jì)劃供公眾查閱。諸如CLM等在線平臺(tái)能為項(xiàng)目規(guī)劃者省去許多麻煩，特別是在容易引起爭(zhēng)議的項(xiàng)目中。在這種情況下，適當(dāng)?shù)氖忻駞⑴c能起到關(guān)鍵作用。

數(shù)字建模城市。CLM以用于產(chǎn)品生命周期管理（PLM）的工業(yè)解決方案為藍(lán)本，后者可用于集中管理產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)和銷售等方面的全部數(shù)據(jù)。這種方法不僅提高了透明度，而且大大提高了整個(gè)價(jià)值創(chuàng)造過(guò)程的效率。利用這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，汽車行業(yè)已大幅節(jié)省了成本，縮短了開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)率。然而，直到最近，這項(xiàng)技術(shù)尚未被大量用于城市規(guī)劃應(yīng)用。但是，西門子美國(guó)研究院的CLM平臺(tái)項(xiàng)目經(jīng)理Thomas Gruenewald堅(jiān)信，專為規(guī)劃大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目而打造的精巧平臺(tái)，可以取得類似的成功，還可以促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

目前，西門子中央研究院的專家正在重點(diǎn)研究城市基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃階段，這個(gè)領(lǐng)域存在巨大的改進(jìn)空間。西門子美國(guó)研究院的高級(jí)資深專家George Lo博士指出，在具體計(jì)劃出臺(tái)之前，75%的決定建筑物生命周期成本的決策便已敲定。此外，德克薩斯大學(xué)*分校開(kāi)展的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)建筑項(xiàng)目都因多番修改初稿而浪費(fèi)了多達(dá)57%的時(shí)間。換句話說(shuō)，要想滿足預(yù)算和進(jìn)度要求，設(shè)計(jì)出可持續(xù)發(fā)展的城市建筑項(xiàng)目，就必須在初稿階段制定好決策。

CLM平臺(tái)的開(kāi)發(fā)得益于西門子在規(guī)劃、樓宇、工作水、污水處理和能源供應(yīng)系統(tǒng)以及交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施等方面擁有多年的豐富經(jīng)驗(yàn)。西門子中央研究院的建模專家Tim Schenk表示，“我們之所以能夠處理如此盤根錯(cuò)節(jié)的復(fù)雜關(guān)系，是因?yàn)槲覀兌萌绾螌?duì)這些系統(tǒng)的物理行為進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。”此外，Schenk與其他人正在研究越來(lái)越多的城市提供的關(guān)于其人口結(jié)構(gòu)和發(fā)展、能源消耗和交通運(yùn)輸要求等的海量數(shù)據(jù)。然后，可以根據(jù)這些分析結(jié)果，在CLM上創(chuàng)建逼真的模型，讓參與者一窺現(xiàn)實(shí)主義風(fēng)格的未來(lái)場(chǎng)景。

所有這一切促成了范式轉(zhuǎn)變，因?yàn)楝F(xiàn)在規(guī)劃者可以幾乎實(shí)時(shí)地看見(jiàn)其在一個(gè)領(lǐng)域做出的決策，例如，建筑物的高度，會(huì)對(duì)諸如當(dāng)?shù)亟煌ɑ蛏鐓^(qū)電力均衡等產(chǎn)生什么樣的影響。

中國(guó)和中歐有兩個(gè)大型項(xiàng)目都打算*采用這項(xiàng)技術(shù)，CLM工作組現(xiàn)在正在與其代表談判。

模擬生活質(zhì)量。Wachmann表示，“這只是開(kāi)端。目前，我們也在利用諸如能耗、交通運(yùn)輸量、二氧化碳排放量等關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)（KPI），來(lái)推算社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。”Wachmann提到的社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可用于評(píng)估生活質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等諸多方面。為此，西門子研究人員正在根據(jù)專家意見(jiàn)和統(tǒng)計(jì)研究結(jié)果，開(kāi)發(fā)估算模型。生活質(zhì)量評(píng)估嚴(yán)重依賴于諸如工資、公共安全、生活條件等因素，但文化條件也要納入考慮。

模擬中還應(yīng)更加精確地考慮諸如建筑法令和能效規(guī)定等地方性因素，以及影響力超越了地方界限的因素，譬如全球氣候變化趨勢(shì)，因?yàn)槲磥?lái)的建筑物能源消耗必將受到氣候變化的影響。人口變化也應(yīng)納入考慮。畢竟，隨著人口老齡化，諸如帶斜坡適于輪椅上下的人行道和殘疾人停車場(chǎng)等設(shè)施的需求也會(huì)隨之增長(zhǎng)。“只要這些因素是可以量化的，我們就能將之建模，”Wachmann如是道。

CLM的應(yīng)用潛力不只是虛擬規(guī)劃。該平臺(tái)不僅可用于為今后數(shù)十年設(shè)計(jì)新的社區(qū)和重新設(shè)計(jì)城市，而且有助于在建筑物和社區(qū)建成后對(duì)其進(jìn)行管理。比如，只要輕點(diǎn)鼠標(biāo)，規(guī)劃者和市民就能確定，如果增加一條有軌電車線路，某個(gè)社區(qū)對(duì)電動(dòng)車停車場(chǎng)和充電設(shè)施的需求將如何變化。

Hubertus Breuer

城市基因項(xiàng)目勾勒城市新圖景

為開(kāi)展“綠色城市指數(shù)”系列環(huán)境研究，西門子與經(jīng)濟(jì)學(xué)人智庫(kù)必須分析各種各樣的海量數(shù)據(jù)，并開(kāi)展大量調(diào)查。此外，從那時(shí)起，諸如維也納、倫敦和柏林等城市運(yùn)行的上發(fā)布了越來(lái)越多的信息，這些數(shù)據(jù)涵蓋了城市的方方面面，從能源和經(jīng)濟(jì)，到藝術(shù)與文化，不勝枚舉。事實(shí)上，可用的數(shù)據(jù)如此之多，亞利桑那州立大學(xué)的可持續(xù)發(fā)展專家Jonathan Fink認(rèn)為，解碼“城市基因”的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái)。然而，說(shuō)起來(lái)容易，做起來(lái)難。因?yàn)槊赓M(fèi)提供的關(guān)于城市的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境發(fā)展的數(shù)據(jù)，繼續(xù)按照諸如交通運(yùn)輸、醫(yī)療和人口結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域進(jìn)行劃分，并且這些信息在質(zhì)量、數(shù)量、粒度和*性等方面經(jīng)常地顯示出巨大的差異?，F(xiàn)在，作為西門子中央研究院（CT）開(kāi)展的“可持續(xù)發(fā)展城市”燈塔示范項(xiàng)目的一部分，西門子專家正在研究可以更加快速地收集、整合和解讀這些數(shù)據(jù)的方法。目前可用的是一些基于城市發(fā)布的數(shù)據(jù)的、在許多情況下有待改進(jìn)的簡(jiǎn)單程序。這些程序允許用戶調(diào)看當(dāng)前的交通狀況，或找出可以在哪里丟棄舊衣物或可回收的玻璃廢品。然而，更為重要的是，這些程序能夠快速、清晰地呈現(xiàn)城市生活概貌，包括城市的電力均衡及其人口結(jié)構(gòu)或社會(huì)發(fā)展等方面。奧地利維也納的西門子中央研究院計(jì)算機(jī)科學(xué)家Axel Polleres博士表示，“要解決的挑戰(zhàn)是，利用五花八門的數(shù)據(jù)源以及多種不同的時(shí)間和空間分辨率，勾勒出協(xié)調(diào)、全面的城市圖景。隨著城市相互之間的聯(lián)系日益緊密，這項(xiàng)工作終將得到捆綁式報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)的支持。”奧地利格拉茨的西門子中央研究院的Stefan Kluckner博士正在開(kāi)發(fā)的一個(gè)有用工具采用了*的成像處理技術(shù)，將常規(guī)數(shù)字二維圖像，轉(zhuǎn)換為整個(gè)城市行政區(qū)域的三維模型。該系統(tǒng)從重疊視角和不同時(shí)點(diǎn)記錄了相關(guān)場(chǎng)景，然后利用自動(dòng)化技術(shù)，將之合成為一個(gè)三維模型。其目的是利用這些從空間和時(shí)間上編排起來(lái)的數(shù)據(jù)集，幫助未來(lái)的自動(dòng)化分析程序顯示城市的當(dāng)前狀態(tài)，繼而將這些描繪用作城市建模和模擬的基礎(chǔ)。例如，這有助于創(chuàng)建持續(xù)更新的動(dòng)態(tài)“綠色城市指數(shù)”。

電力獨(dú)立型建筑物？歡迎光臨“水晶宮”

西門子斥資約3000萬(wàn)歐元，在倫敦維多利亞碼頭區(qū)修建了一個(gè)城市可持續(xù)發(fā)展知識(shí)與對(duì)話中心。該中心亦稱“水晶宮”，于2012年夏季揭幕，預(yù)計(jì)每年將吸引約10萬(wàn)名參觀者。該建筑群包含一個(gè)2000平方米的交互式展示區(qū)，突出展示了城市可持續(xù)發(fā)展的方方面面，從樓宇科技和交通，到能源與供水系統(tǒng)，不一而足。一個(gè)設(shè)有270個(gè)座位的禮堂將用于做演講和開(kāi)討論會(huì)。來(lái)自西門子的專家將與合作組織一道，同建筑師、城市規(guī)劃者、市政官員、學(xué)校和學(xué)生等建立并保持對(duì)話，還將為城市開(kāi)發(fā)項(xiàng)目給予支持。在這個(gè)中心，游客將一睹未來(lái)的環(huán)保型建筑物。這座設(shè)施*采用太陽(yáng)能電池和地?zé)岜锰峁┑目稍偕茉矗ㄟ^(guò)處理雨水來(lái)獲取飲用水，廢水也將在經(jīng)凈化處理之后，用于灌溉植物。這個(gè)建筑群通過(guò)了嚴(yán)格的國(guó)際LEED和BREEAM標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，擁有諸多堪稱*的特性，如附屬于西門子在倫敦運(yùn)營(yíng)的充電網(wǎng)絡(luò)的電動(dòng)汽車充電站。