全球正处于高速城镇化的过程中，因此城市的高速扩张也产生了一些新问题——过度拥挤的居住空间、混乱的路网规划和不方便行人的街区等。针对这样一些问题，数据到底能够发挥哪些作用呢？今天就来表一表。则一介绍的是林肯土地政策研究院的一种可视化途径，以地图结合时空数据的方式生成城市扩张“云图”的方式，让我们了解和研究城市扩张的问题根源。则二针对的是交通拥堵问题进行了数据可视化，它将拥堵问题分为由于道路狭窄、通行速度有限导致的“瓶颈拥堵”；以及由于路网中某个路口、街区的拥堵导致的整体路网堵塞的“路网拥堵”。它们各自影响又是什么样的呢？则二会给你一些启发。当然人们经常习惯把高速公路比喻成城市的动脉，则三就是让你看看交通运输真的成为血管之后会怎样。

  城市扩张“云图“是一个结合了地图、卫星影像和全球各地多个城市时空数据的开源平台。因为生成图像与气象云图的相似性，将其翻译为”云图”。

  这一个开源平台所采用的新数据库是林肯土地政策研究所，联合国人居署和纽约大学的共同合作更新的，目前可通过林肯研究所网站上的“Atlas of Urban Expansion”页面进行访问（请前往：访问相关页面）。

  目前该数据库拥有全球200多个城市的样本数据，这些样本城市能够很好地描述全球4,231个10万人以上规模城市和地区所构成的世界。构建这一开源平台及数据库的目的是为了提供对世界城市如何增长的科学理解，同时也是在2016年10月厄瓜多尔基多举行全球生态城市首脑会议之后，为衡量执行“新城市议程”的执行情况并确定趋势提供一定的帮助。

  城市化浪潮在世界各地快速蔓延，城市化慢慢的变成了了我们这个星球最重要的转变之一。发展中的城市预计将在未来30年内增加一倍的城镇人口，城市面积预计会增长到目前的三倍。从1990年到2015年，发展中国家的城市面积增加了3.5倍；若能够保持这个城镇化速度，那么截至目前为止，全世界城市使用的土地面积将达到整个印度的国土面积。

  大部分城市的爆炸性增长并没有正真获得很好的规划，这些发展中的城市并没做好准备来迎接数百万涌入城区的穷人、进城务工人员。这种近似无节制的自由蔓延，不仅对生态环境有害，也提高了城市提供基本服务的成本，从而阻碍了经济活动的有序运行和带来了新的食品安全问题。特别地，在城市快速扩张的过程中，城市边缘面临着更为严峻的问题——缺乏规划的道路网络、阻碍行人通行的街区与大院和匮乏的开放空间。

  林肯土地政策研究院提供的城市扩张“云图”开源平台，在地理环境和数据统计两个维度上提供了城市扩张的关键信息。基于世界世界各城市过去的城镇化数据，“云图”平台提供了预测未来城市扩张的工具，可以帮助我们做好未来数十年内城镇化的准备。（参考文献1，请联系我们索取）

  图二、典型的道路不能够满足车流量需求而导致的“瓶颈拥堵”问题。图：A. Frodesiak

  “瓶颈拥堵”能够用来解释典型情况下的交通堵塞问题：当车辆通行的道路、桥梁因为太过狭窄或者硬件条件不足以满足通行流量的需求时，车辆通过该路段的速度不得不受到限制，从而因此交通拥堵。这些路段成为了车辆通行过程中的“瓶颈”。

  “路网拥堵”其实是由路网中的瓶颈路段引起的。设想进入该路网的车流量是一定的，但是由于路网中某些车辆必须通过的关键街区、道路或者桥梁存在“瓶颈拥堵”问题。那么持续进入路网的车辆将会把拥堵问题逐步扩大，从而部分道路的“瓶颈拥堵”将会扩张到整个路网，从而形成“路网拥堵”。显然“路网拥堵”是一种更加大范围和严重的交通堵塞。

  我们会发现路网中的拥堵问题其实是车辆流入与流出的动态平衡问题。在Lewis Lehe的研究中，定义了两个变量来描述交通拥堵问题。分别是路网的车辆到达率（车辆经过路网到达终点的比例）和车辆累计率（车辆进入路网并暂时停留的比例）。在给定路网条件和车流量状况后，可以模拟出描述交通拥堵情况的图表，如图三所示。

  图三中的纵轴代表车辆的到达率，横轴代表车辆的累计率。我们大家可以发现当车辆的累计率超过一定数值之后，车辆的到达率开始大幅度下降（散点图的右侧）。这表示路网中已然浮现了“路网拥堵”的问题，并且路网中的车辆将会持续增加，拥堵情况不断加重。图三1和2的不同之处在于路网中拥堵路段的数量，当路网中拥堵路段的数量增加时（图3-1变到图3-2），车辆到达率的峰值将会下降，这表示路网可承受的车流量上限减少了。（参考文献2，请联系我们索取）

  这个模拟结果有两点重要的应用意义。第一点是，未来我们大家可以通过车联网技术实时监控路网中的车流量状况，动态调整交通信号从而调节交通状况。第二点是，我们能够最终靠对局部交通的动态调整来快速和低成本地调整整体路网的交通状况，而不需要对整个路网都有非常详细的监控。当然，这个研究结果并不只局限于理论层面，目前日本的横滨已经将理论投入了使用，图四所示的就是根据真实交通运作状况绘制的交通拥堵状况图。

  Max Galka在万圣节前夕展示了这个模仿血液循环系统的美国交通运作状况图，这个图采用的是每小时的交通运行数据，并模拟血液循环系统进行了可视化处理。这个看起来像个外科手术打开的胸腔的动态图成功地吸引力交通研究爱好者和恐怖片爱好者的兴趣。

  Galka是一个住在纽约的数据可视化专家，他在文章中对比了洲际公路和动脉系统的相似性。首先，洲际公路和动脉系统一样都有多变的宽度和一定的复杂性。然后，动脉延伸出来的支线血管和毛细血管则类似于城市中的高速公路和居民道路。最后，洲际公路和动脉系统分别为城市运行和人体生存提供了必要的物质——城市所需要的货物、细胞所需要的氧气等。

  于是Galka应用交通部提供的数据制作了这个可视化动图，关于数据集的介绍信息如下：

  使用的数据包括全国约4,000个连续交通点监测点每小时收集的数据，数据包括交通流量、交通方向，一个月的数据量总计达到1400万个，总计60亿辆车辆。（参考文献3，请联系我们索取）

  采用的地图仅包含了美国的州际公路，因此与地方交通相比，展现了不一样的规律——每天只有一次交通高峰，不像地方交通有早晚高峰。在州际公路上，从凌晨2点开始交通流量逐渐加大，直到下午4点达到最高点。

  我们作为专业志愿者团体，秉承理想，帮助中国可持续发展。并为之贡献：理念与传播、培训与教育、实践与孵化。欢迎您加入我们一起并肩前行！