【百度慧眼中规院联合创新实验室】 是百度地图慧眼与中国城市规划设计研究院共建的联合实验室。双方发挥各自的资源、技术优势，形成一系列具有行业前瞻性、实用性的研究成果，并促进研究成果的转化与应用。双方联合研究的领域包括：城镇化发展动态监控与政策支持、城市空间诊断、评估与模拟、人工智能与城市智慧管理、城市空间决策支持与业务咨询等。 最新成果 AI技术在街道景观品质评价中的应用 ——以北京市西城区为例 作者：阚长城、戚纤云、马琦伟 引言：当我们谈论北京的街道时，我们在谈论什么
当被问到北京最美的街道时，人们想到的可能是北京宽阔的大马路，双向八车道的东西轴线长安街，亦或是那一条条或长或短、或深或浅的胡同？道宽固然可以看出气势来，缺少了光鲜外表的胡同作为老北京“毛细血管”，却也蕴含着博大精深的内在灵魂。当城市的发展斗转星移，这些多样的精彩也在经历沧海桑田的变化，不知道您是否还记得三年前曾走过的街道、五年前曾居住的社区，是什么模样呢？或许可以说，当我们谈论起北京的街道时，谈论的何尝不是我们对城市的记忆和感受。
在过去的十年中，城市外观的新数据以“街景图像”的形式出现，随着信息技术的发展，街景图像慢慢成为记录街道景观的重要手段之一，只要街景图像足够密集，它就能完整记录一个城市的街道景观。正是由于街景图片的这种特质，近年来其广受研究者、规划师和决策者的关注。
2015年起，百度上线了“时光机”功能，用户可以通过“时光机”查询到同一地点在2013年至当前多个时间段的街道景观，通过百度地图感受到城市的高速发展所带来的改变。截至2019年，百度街景已经连续7个年头，共拍摄了696个不同级别城市，街景图像总数达到1.5亿张之多。这个海量的街景图片数据库，正是一座珍藏了千万市民场所记忆的宝库，也是忠实纪录城市发展经验教训的“账本”，它不仅可供市民虚拟游览之用，也是规划师和城市管理者审视规划和政策实施绩效的有力工具。
图2 北京市百度街景图片示例
百度慧眼-中规院联合创新实验室利用人工智能方法，分析了数千万张历史与现状街景图片，通过一系列的研究报告，让这些街道以全新的数据形式回归大众的视线。今天奉上系列报告的开篇，让我们一起从图纸和数字中初探北京西城区大街小巷的演变。
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本文使用的数据为西城区2015-2017年共计154,922幅百度街景图片。从街景图像采集点的空间分布来看，大到二环主干道，小到胡同、背街小巷，我们的数据几乎做到巨细靡遗。
图3 2015-2017年街景图像采集位置可视化
街景图像使用相机鱼眼模式采集，经过内业加工，同一坐标点生成前后左右四张不同角度的街景图片；在此基础上基于前沿深度学习网络架构，开展语义分割量化分析。与同类研究相比，我们的语义分割网络具备相当高的准确率，可量化分析图像中超过20种要素。具体的工作流程如下图。
图4 街景图片语义分割流程
图5 街景图片语义分割示例
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街景要素的总体变迁特征
从2015年和2017年街道各要素占比的总体情况来看，天空、植被、道路、建筑构成了城市街道景观的四大主成分，其中占比最大的是天空，约占整个街景图像的三分之一，其次分别是道路、植被、建筑、小汽车。
图6 2015、2017年西城区街道要素占比扇形图
图7 2017年西城区天空可视率的空间结构特征
可以看到占比较大的四类街景要素——天空、道路、建筑和植被分别在一定的较小的幅度范围内变化；天空和植被占比均有所增长，而建筑和道路的比例则有所下降，这从整体上反映出城市环境整治初步收到成效，城市的绿化率提高，违章建筑或视觉效果不佳的建筑可能得到一定的整饬，城市景观趋于开阔。
同时，我们看到街景图片中小汽车占比高达7%且有稍有涨幅，这从一个侧面暗示着城市机动车保有量的进一步攀升。
从街道单元上统计， 2015-2017年，天空和植被占比均增长的街道有新街口街道、什刹海西长安街、牛街街道、白纸坊街道和大栅栏街道；而从建筑率的空间变化来看，2017年整个西城区15个街道则整体均有减少。
在这一组组的数字背后是北京街巷整治、街区更新、精细化管理等一项项政策的驱动。在2015-2017年间，西城区各街道均开展了街巷整治工作，包括拆除违法建设、摘除违建广告牌匾、修复破损道路、封堵开墙打洞等，并在腾退违法违章建设空间后将其转化为街道休闲区、停车位、景观绿植等景观要素，对街道景观品质进行了一定程度的优化。
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2015-2017年街景要素空间变化
（1）天空视野开阔，更显舒朗大气
图11 2015-2017年天空可视率空间变化
（蓝色表示增加，红色表示减少）
整体来看，西城区天空可视率的空间变化对于道路的等级比较敏感，一二级主干道上该项指标增长较多，而次干路和支路增长不显著，甚至部分路段下降明显。具体而言，新街口南北大街至西四段、菜市口大街、阜成门外大街等的天空可视率均呈现较大增幅，可能原因是上述地区在2015-2017年间加强了部分建筑、招牌、灯箱等的清理整治工作。同时，德胜街道的德胜门外大街和北二环德胜门至鼓楼大街段天空占比显著减少，其主要原因是这些路段的绿化加强所致。
（2）绿视率增减不一，街道绿化仍需强调
图12 2015-2017年植被可视率空间变化
（绿色表示增加，红色表示减少）
植被可视率在三年间的空间变化格局较为多样，增长和减少的区域交替出现。其中主要的增长区域分布在北三环中路马甸桥附近、德胜门外大街和北二环鼓楼大街附近、新街口南北大街、西四南北大街和西单商业街附近等，其主要原因既有原街道绿化的加强，也有其它城市建设用地向绿化用地的转换。另一方面，莲花河南街中段、珠市口大街东段等部分路段的植被可视率有所下降，表明在城市更新中仍需大力关注街道的绿化保护和建设工作。
（3）道路可视率下降，道路设施建设日趋完善
图13 2015-2017年道路可视率空间变化
（灰色表示增加，红色表示减少）
上图可以看出在2015-2017年间，西城区道路可视率占比整体呈下降趋势，在主干道及其附近此趋势尤为显著，猜测其主要原因是西城区近年来道路改造工程的推进和道路交通设施的完善，特别是慢行系统的大面积新建、完善，绿化隔离带的建设，以及护栏、指示灯等各类设施的提升。
（4）旧城更新与市容整治并举，建筑可视率略降
图14 2015-2017年建筑可视率空间变化
（黄色表示增加，红色表示减少）
从上图可以看出相比于其他几类街道景观要素，建筑可视率的变化幅度体现出下降地区广泛、下降幅度相对较小的特点。考虑到街巷整治的普遍性，以及整治对象多为小体量建筑，这一组数据可以在一定程度上反映出西城区城市环境整治的成效。
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重点街道景观变化的解读
在认识总体特征的基础上，让我们进一步观察西城区街道景观变化最为剧烈的几个地段，探究数字变化背后的原因。
地点1 北三环中路辅路近安华桥
在景观要素空间分布图上显示该路段建筑物占比增高、天空占比降低的还有北三环中路辅路。此处是地铁站点规划用地，地铁在建中，因此地面上的工棚使得该路段建筑物物占比增高。
图15 安华桥附近2015年（左图）与2017年（右图）街道景观对比
地点2 北纬路
位于天桥附近的北纬路东起天桥南大街，西到虎坊路南口，在空间变化图中该地段天空率、建筑物率增长的同时植被率锐减，从街景图中可以看到步行道上的两排树木全部被砍，曾经被茂密树叶遮挡的低矮房屋显露出来，机动车道与非机动车之间增设了护栏，有效防止了街边占道停车，同时人行道上也增设了护栏且沿街门脸房被大规模拆除。网络上关于该路段的改造工程也没有过多详细的解释，虽然是实现拆除“开墙打洞”、建立慢行系统的利好政策，但是是否有拆违的同时仍保留树木的更好的规划方案呢？或是拆违工作完成后如何修复街道景观品质，这仍值得人们的思考，毕竟一“砍”了之并不是解决所有问题的万全之策。
图16 北纬路附近2015年（左图）与2017年（右图）街道景观对比
地点3 手帕口北街
图17 手帕口北街附近2015年（左图）与2017年（右图）街道景观对比
同样的情况发生在手帕口北街至手帕口桥，原先的植被草坪被破坏，取而代之的则是一些临时建筑、建筑工棚等，同样存在植被修复的需求。
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结语
百度街景图片既为市民提供了足不出户观察城市的机会，也具备量化检验城市规划和城市管理政策绩效的潜力，是感知城市景观变化的“温度计”。本文的探索仅揭开了街景图片利用的冰山一角，在后续的研究中，我们将深入探索街景变化背后反映的城市经济社会变迁，辨析城市建设中的成就和问题。
注：百度街景图像语义分析库包括全国696个不同级别城市，从2013年到现在超过1.5亿张全景图，语义分析库可识别的物体包括：天空、建筑、墙体、小轿车、自行车、行人、货运车辆、公交车、三轮车、电动车、道路、栅栏、交通信号灯、交通标志、路灯、垃圾桶、桥梁、植被、广告牌。
文章授权转载自百度地图慧眼
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