以数谋划,扬工匠精神,探索科学规划之路

管理大师爱德华兹·戴明说:“除了上帝,任何人都必须用数据说话 广州市规划和自然资源局下属的广州市交通规划研究院正是这样一支用数据说话的队伍,其前身就是1983年广州市居民出行调查领导小组。自1986年成立以来,交研院坚持以“定性指导,定量决策”的战略思维,创建伊始即成立了信息模型所,是国内首批建立城市综合交通模型的研究机构,打造了一支以数谋划,扬工匠精神的专业团队。

三十多年来,交研院以交通模型为工具,用数据说话,深挖人、地、交通之间的互动关系,追踪城市规划和交通发展热点问题,积极创新应用,探索科学规划方法,取得了丰硕的成果。在2020年末第六届土地利用-交通整体规划国际会议上,交研院代表所做主旨报告《从理想到理性:广州市人口与土地利用模型实践与展望》,针对当前国土空间规划从增量到存量变化的背景,探讨了新一代交通与土地利用一体化模型的设计开发理念与方法,获得与会专家和学者一致好评,获得“最佳实践报告奖”金奖。

 

 

三十多年来,交研院也培养了以信息模型所副所长陈先龙为典型代表的一大批交通专业人才。因为长期的技术分享和行业互动,陈先龙被同行戏称为“模界五小龙”之一。近日,交通行业的主流媒体“赛文交通网”也发布了对他的专访,在此文中他分享了个人的成长经历和行业故事以及当前中国城市交通模型发展面临的问题和对策。他对交通模型工作的态度以及对当前国内交通模型滥用和数据分析敷衍的思考引起了广泛的关注和共鸣。(赛文交通专访链接:https://mp.weixin.qq.com/s/zdFP8rKFX06cRZ5oghtKBw)原文如下:

 

对话陈先龙 | 从事城市交通模型研究的二十多年

摘要:也曾怀疑过,这20年专业的价值在哪里

作者:冰山一角、陈先龙

 

“今年3月份,我参与审查了某甲级设计院的道路工可项目,当天我收到审查材料时,已经快凌晨1点,其预测结论是一条双车道的支路,2800+pcu/h的交通流量,对应是B级服务水平。

看到这个结论后,我基本没有睡,一直在反思我们这个专业存在的价值,连基本专业常识都没有的人都可以做模型,项目还可以顺利通过,真的不知道自己干了20年的专业的价值在哪里。”

——广州市交通规划研究院信息模型所副所长陈先龙

近些年,我国交通发展在名义上越来越重视交通模型的作用,相关从业人员也越来越多,交通模型不再被超大城市和发达城市所专有,越来越多的城市通过多种途径逐步建立了自己的模型,但是,从行业生态来讲,并不是特别友好,造成这种现状的原因有许多。

行业生态或者行业对交通模型的认识可能是真正的绝症,怎样通过努力提升模型的精度,扭转行业对交通模型的认知并增强信心,这是当前迫切需要解决的问题。

众所周知,交通的可持续发展离不开规划设计,而交通规划又始于对交通模型的建立和研究。交通模型作为交通规划不可或缺的核心部分,是对实际交通系统的再现,通过交通模型,可以分析现有系统的问题,研究未来交通的发展模式。

上世纪50年代,交通模型由美国和英国提出并得到长足的发展,1978年张秋先生以讲学的形式将交通工程带入中国,1985年前后国内第一批城市交通研究所成立,到目前交通规划设计研究院陆续在全国各省市遍地开花,经过多年发展,我国的交通模型发展现状如何?存在哪些问题?和国外相比又如何?如何做得更好些?

为此,赛文和广州市交通规划研究院信息模型所副所长陈先龙进行了对话。

陈先龙从事城市交通模型开发与应用研究已二十余年,曾被业内戏称为“模界五小龙”之一。访谈结束后,赛文不仅仅对上述问题有了答案,还通过回顾陈先龙多年来的工作,了解到交通模型圈子里的一些小故事,知道了他是如何和交通模型产生了交集,都有哪些印象深刻的人和事,以及他对于未来的一些期盼。

1:我国的交通模型的现状如何?存在哪些问题?

答:从最近这些年来看,总体趋势是好的,起码在名义上也越来越重视模型的作用,而且交通模型的从业人员也越来越多,交通模型不再被超大城市和发达城市所专有,越来越多的城市通过多种途径逐步建立了自己的模型,但从行业生态来讲并不是特别友好。

一个很突出的问题是很多项目研究过程中项目中需要的只是形式上的模型,对模型的质量和精度则没有要求。说的直白一点,需要模型去PK的时候,交通模型就是关键技术和核心竞争力,而平时更多的时候则是“你不就是用模型给我拍了个数吗”。

造成这种问题的一个重要根源则是历史表明没有几个预测是靠谱的。

事实也是如此,因为没有人能够预测过去40年中国城市发展速度,造成的后果就是交通模型的作用甚至被完全给否定,一些研究中也根本没有去做分析,只是抄了点关于模型的说明材料,随便拍了一组数据,然后说自己做了模型,因为项目反正都可以对付过去。

今年3月份,我参与审查了某甲级设计院的道路工可项目,其预测结论是一条双车道的支路,2800+pcu/h的交通流量,对应是B级服务水平。当天我收到审查材料已经凌晨快1点了,简单翻了一下看到这个结论,然后基本没有睡,一直在反思我们这个专业存在的价值,连基本专业常识都没有的人都可以做模型,项目还可以顺利通过,真的不知道自己干了20年的专业的价值在哪里。

从内心来讲,我不反对通过类比得到一个预测结果,那毕竟是一种方法,甚至可以直接说就是随便拍了个数,但要说通过专业的模型分析得到了这样的结果,我觉得这个是对交通模型专业的侮辱。

关于目前国内交通模型存在的问题很多,但行业生态或者行业对交通模型的认识可能是真正的绝症。怎样通过努力提升模型的精度,扭转行业对交通模型的认知并增强信心,这是当前迫切需要解决的问题。

吾辈任重而道远。

2:怎样看待国内外交通模型的发展的差异?

答:首先,从基本理论来说,既有的交通规划模型核心理论均源自国外。

四阶段模型从底特律都会区交通研究和芝加哥交通研究发展而来,而ABM模型则源自瑞典地理学家Torsten Hägerstrand的《What about people in Regional Science》。中国还缺少成熟的原生通用交通模型理论。

其次,商业软件方面,国外交通规划模型软件已经完成了从学术作品到工业产品的过渡,并几乎占有了全部交通模型软件市场;开源软件方面,MATSIMSUMO等大批优秀的作品占领了较多的份额;相比较而言国内则几乎没有可以用于工业生产的软件产品。

最后,国外交通模型发达国家的标准化程度和使用成熟度均比较高,无论是美国还是英国,均有大量的导则可以参考,如英国的WebTAG,美国的NCHRP系列;相比较而言,国内到目前为止还没有专门的交通模型规范、标准和导则发布。

老实说,交通模型的开发和维护需要比较大的投入,没有规范和标准的“硬”要求很难获得足够的支持,进而导致模型精度不够,然后越不受重视,如此反复,很容易陷入现恶性循环。所以,交通模型的标准化和规范化是当前亟需解决的问题。

还有一点想说的是国内人到中年以后还在一线的交通模型师极度匮乏。交通模型师的培养是一个长期的过程,交通模型理论、工具软件、编程及其他相关知识的学习使得一个优秀的交通模型师需要10年甚至更长的时间。真正能理解模型的全过程,做到“精通”,基本都是35岁之后的事情了,但目前国内放眼望去“70后”还在一线的交通模型师应该不超过10个。交通模型的开发是技术活,经验是重要的生产力,甚至是决定性的,需要有大师级的工匠。但目前国内交通模型师的发展和程序员发展类似,40岁没到管理岗的基本也转行了,这不能不说是个遗憾。相比而言,美国、欧洲、还有我们的邻居日本,60多岁的模型师大把,甚至70岁以上的也不少见。

3:现在国内跟国外比,什么地方可以做得更好些?

答:这个是非常有意思的问题。

就目前来说,个人觉得国内先进城市在数据采集方面已经处于世界领先水平。无论是各种智能卡数据,监控数据,互联网位置数据,还是手机信令数据,我们现在都具备了较为成熟的采集和处理技术。

用好这些数据,我们可能在新一代交通模型设计方面获得优势,接下来就是要利用这些优势,甚至在理论研究方面取得突破,进而实现弯道超车,建立先进的,更能符合中国国情的交通模型理论体系。

所以这个方面我觉得应该也是个很值得思考的一件事情。

4:您是从什么时候开始和交通模型产生了交集?

答:最早接触交通模型是在武汉城市建设学院读大学三年级的时候,当时学完《交通工程》课程,了解到四阶段模型的概念,总想着可以试试。

当时学校条件比较差,实验室只有一套TransCAD软件,老师给演示过,自己没摸过,想着自己也会一点程序语言,能不能自己动手写一个。然后,用C++语言写了最短路径和增量加载的交通分配程序,主要参考书是王炜老师的《城市交通规划理论与方法》(这本书应该是唯一一本结合程序设计的视角来讲交通模型的参考书,那段时间对我帮助很大)。因为C++编程是自学的,对图论的理解也是半吊子,当时也没有互联网可以参考,学习只能翻书,难度可想而知。最后网络预处理、OD表读入加上最短路径分配和增量加载分配几个功能的实现写了差不多800行代码,成就感满满的。这也是我对交通模型理解的第一个阶段,做模型就是做交通分配。

这个小程序和刘同学写的Dial分配方法一起得了学校的暑期科技奖,记得有600元的奖金。然后又陆续写了FratarFurness和重力模型等出行分布程序,以及后来的单点信号配时、线控(绿波)优化的一些小程序。

现在来看当时的代码会显得很幼稚,但对自己个人职业成长还是有很大的影响,为自己现在做交通模型埋下了种子。

5:您在交通模型领域的工作经历是怎样的?

答:我最初工作单位是现在单位的下属至信公司,第一年的项目几乎全部和停车相关,从停车库的车位设计、路边停车规划、公共停车场规划、配建指标研究等,做了一个系列。

转变发生在20015月,有领导建议要把花园酒店门口那段路改成下穿隧道,需要做个方案评估。当时单位人比较少,模型室的同事忙不过来,然后我被拉去做这个项目。

比较有意思的是当时还是没有专业软件给我用。因为我之前自己找了一个软件有过一些学习和了解,结合这个项目边做边学,最后项成果质量还不错,然后就转方向专门做交通模型了,慢慢也有了属于自己的正版工具软件,TransCADVISUMEMME/2Cube。这个阶段主要做的是小范围交评模型。

2005年,广州市开展了第二次全市范围的综合交通调查,我有幸参与了全过程,并在项目结束之后被借调开展数据分析和模型工作。

随后,广州开展交通发展战略规划和综合交通规划研究,与MVA公司合作,得益于郭伯恩先生(时任香港MVA公司模型师)和翁维昌先生(时任香港MVA公司模型师)的指导,开始对综合交通模型结构有了比较系统的认识。在这期间也形成了我对模型第二个阶段的认识,认为交通方式划分模型标定和校验是最难的,包括对SP调查的设计,离散选择模型的标定等等,遇到了很大的挑战。

20075月我正式调入单位模型室团队,当时的直接领导是我们院现在的马小毅副院长,他将交通模型解释为从定性到定量以及从定量到定性,以定性判断定量的合理性,定量到定性判断方案的科学性。

这段时间的工作经历加深了我对模型的理解,也形成了自己对交通模型的认知:交通模型的本质是对城市的解析,只有理解城市才可能做出好的模型。

2014年开始,大数据强势进入交通模型,给交通模型带来了机遇,同时也带来了挑战。

2017年,我们院和交通委下属的广州市交通运输研究所合作完成第三次广州市综合交通调查,基于此,我们也对交通模型的数据底盘、模型体系和研究方法进行了进一步优化,融合大数据与小样本调查的数据分析方法能够更好的帮助我们认清城市,建立更高质量的交通模型。

对比新的数据源和交通规划模型方法,我发现传统四阶段模型和新一代活动模型的共有局限性和根本局限性,是忽略了人的活动稳定性。举个例子,对于某一个家庭而言,居住地是相对稳定的,家庭成员的工作地(学校)也是稳定的,这使得人口的出行OD是基本稳定的。传统四阶段模型的产生和吸引互相独立,通过出行分布来预测出行OD,可以理解为每运行一次程序洗牌一次,即便所得结果能够在统计指标上满足检验要求,但个体层面的误差一定是存在的。现行活动模型大多基于PopGen或者类似的方法,利用可达性指标(选择效用)建立居住地和工作地之间的联系,也是数学优化求解的结果,所以存在同样的问题。

家庭结构、居住地选择、就业就学选择、流动人口活动,这些更偏向社会学问题,相比交通方式划分的经济学问题更难处理。在研究过程中,我发现利用大数据方法将城市出行区别为稳态出行和偶然出行来建立交通模型,可能会得到更加能够贴近城市实际的结果,而且应该是可行的。所以我希望能够按照这个思路做成一个新的模型结构。

为了避免自己偷懒,想着可以从外部给自己一些压力。2018年我有幸得以跟随同济大学陈小鸿教授读博士,目前已经完成了部分成果并通过了论文中期考核,也证明了之前的猜测是正确的。

这大概是我近20年交通模型的工作经历。

6:从事交通模型工作中,谁对您的影响比较大?

答:做模型最初还是源自对计算机编程的兴趣,调试程序通过那个点很容易让人获得成就感,当时肯定没有想过今后会成为职业。大一大二其实很迷茫的,不知道自己将来可以做什么,大三学完《交通工程》和《交通规划》两门核心课程后,发现好像可以做点所谓“专业”的事情了,于是有了交通分配程序的开发。当时的任课老师,也是我后来的硕士导师邹志云教授给了我很多帮助和鼓励,前面提到的奖金也是他帮忙推荐的,这应该是人生中第一次靠“专业”知识挣钱。

工作以后,刚开始在下属公司期间我们前任院长邓兴栋给了非常大支持,特别是在工具软件方面,我们甚至拥有正版的统计分析软件STATANLogit,几乎实现了主流软件全覆盖,包括CubeVISUM/VISSIM/VISTROEMMETransCAD/TransModelerLegion等。以至于好长一段时间,我都在捣腾各种软件,进行功能组合来提升工作效率。

后来,从至信公司调入交通所之后,前面有提到当时的直接领导现在我们院副院长马小毅对我的影响很大,主要是在从模型的软件技术到模型的应用技术的转变,跳出交通模型软件和模型技术这个圈圈,重新理解交通模型的工具作用,特别是在运用情景规划来分析和解释交通问题方面。

当然,这一路走来,很感谢有同行者。学生时期的刘同学(现在的刘院长)、工作早期同事的张工(现在的张院长)和周工(现在的周主任)。还有各种网友,从Tranbbs论坛到QQ群、微信群,让我知道还有一群和我一样的人,NatureJandy、小老虎,……,大家会一起分享,一起吐槽,但还在从事交通模型工作并愿意相信交通模型是有用的。

7:二十多年的工作经历,印象比较深的是什么?

答:其实一路走来,有很多很难忘的经历。

比如2000年来单位实习,那时候每天有20元的补贴,每个星期可以有一点结余,周末的时候我们4个实习生坐3趟公交车(公交车票可以报销),往返差不多3小时,跑到当时很乡下的一个湖南菜馆打牙祭。快乐,有时候真的很简单。

2005年,居民出行调查数据编码,有些地址数据库查不到,我们请了几十个老出租车司机来处理疑难杂症。随着信息化程度的提高,这一幕肯定是不会再现了,但这也在一定程度上反映了技术变化对交通模型的影响。

2012年,同德围南北高架方案研究,当年广州的一项重点工程。领导花了差不多4个小时,对着模型,几乎核查了每一个数据的合理性,并利用select link验证了每一条道路流量流向。从那以后我做的模型领导很少再问为什么了。打开模型的黑夹子,能够增加更多的信任。

非常值得一提的是2017年广州第三次城市综合交通调查,我们院(规划局下属)和广州市交通运输研究所(交通委下属)的两家单位联合主导完成了调查和数据分析工作,这应该是到目前为止国内第一次规划和交通部门联合开展的居民出行调查工作,也通过这项工作实现了真正的数据全面共享。这也说明在大家充分信任的前提下,数据获取的部门壁垒是有可能被打破的,这对交通模型来说无疑是利好的消息。

8:您对未来有什么打算?

答:近期的主要工作是完成博士论文并申请答辩,然后继续保持对交通模型的动手能力,希望可以在交通模型一线干到退休,做一个好的交通模型工匠。

MVA翁维昌先生是我所知道的中国大陆到目前为止第一个到退休还在写模型代码的人,努努力,我或许有机会做第二个。

小结

目前,国内先进城市在数据采集方面已经处于世界领先水平,无论是各种智能卡数据、监控数据、互联网位置数据,还是手机信令数据,都具备了较为成熟的采集和处理技术。

这也给我国交通模型在国际发展形势下实现弯道超车提供了机会,用好这些数据,可能在新一代交通模型设计方面获得优势,接下来就是要利用这些优势,甚至在理论研究方面取得突破,进而建立先进的、更符合中国国情的交通模型理论体系。

最后,赛文也想对交通模型这个圈子说一些话。

交通模型作为一个小众的圈子,很少曝光在大众的视野下,但这并没有阻碍我国交通模型研究的进展,发展中不可避免仍有诸多问题亟需解决,这也是大家继续努力的方向。

早些年,通过交通模型学组年会平台,国内交通模型工程师们汇聚一堂,文章开篇提到了“模界五小龙”也在那个时候进行了频繁的技术交流和探讨。

除了本文的主人公陈先龙以外,其他四“小龙”为张天然(现就职于上海市城市规划设计研究院)、朱海明(现就职于天津市城市规划设计研究院)、丘建栋(现就职于深圳交通中心)、陈东光(现就职于中资城建设计有限公司浙江分院),几人在交通模型领域均有所建树,

当然,如今交通模型的“圈子”人数规模在不断扩大,在北京、上海、广州、天津、深圳等城市之外,重庆、武汉、杭州、昆明等城市均有同行参与。

赛文将持续对交通模型领域以及各位大咖进行系列式报道,敬请关注。

 

陈先龙简介:广州市交通规划研究院信息模型所副所长,教授级高级工程师,同济大学交通运输工程学院在读博士,从事城市交通模型开发与应用研究二十余年,曾获省\市科技进步奖、智能交通协会科学技术奖、华夏建设科技进步奖、优秀城乡规划设计奖、优秀工程咨询奖60余项次。