كيفية إجراء تحليلات كبيرة للبيانات لأغراض التخطيط والتنمية في المناطق الحضرية

وقد أصبحت تحليلات البيانات الضخمة أداة تحولية في التخطيط والتنمية الحضريين، إذ أن المدن تولد كميات كبيرة من البيانات اليومية من أنماط المرور وأجهزة الاستشعار البيئية إلى وسائط الإعلام الاجتماعية وسجلات المنافع التي تعرض لم يسبق لها مثيل من قبل للمخططين ومقرري السياسات، بينما يؤدي استخدام هذه البيانات بفعالية إلى تهيئة بيئة حضرية أكثر ذكاء واستدامة وأكثر استجابة لاحتياجات سكانها، وأصبح لدى المخططين الحضريين الآن القدرة على التنبؤ بشكل حقيقي بالأخطار التي تسود.

فهم البيانات الضخمة في السياق الحضري

وتشير البيانات الضخمة في التخطيط الحضري إلى مجموعات بيانات كبيرة ومعقدة للغاية يمكن تحليلها حسب الحساب للكشف عن الأنماط والاتجاهات والرابطات المتصلة بديناميات المدن، وعلى عكس البيانات التقليدية للتعداد أو المسح، كثيرا ما تكون مجاري البيانات الكبيرة ذات طابع حقيقي، وعازل، وتولدت بشكل سلبي عن طريق الأنشطة اليومية، وتشمل مصادر البيانات الرئيسية آثار النظام العالمي لتحديد المواقع من المركبات والهواتف الذكية، وأجهزة الاستشعار التي تستخدمها وسائط النقل العام.

فعلى سبيل المثال، تتيح بيانات مواقع الهواتف المحمولة التي يتم الكشف عنها للمخططين مراقبة أنماط الحركة عبر منطقة العاصمة، وتحديد الممرات المخففة ومواعيد الاستخدام القصوى، وبالمثل، تكشف البيانات المستمدة من نظم تقاسم الدراجات عن المحطات التي لا تستخدم استخداما كافيا، وتُبلغ التوسعات في الشبكة، ويخلق إدماج هذه مجموعات البيانات طبقة رقمية تساعد مسؤولي المدن على الانتقال من الإدارة التفاعلية إلى التخطيط الاستباقي والتنبؤي.

تطبيقات تحليل البيانات الضخمة في التخطيط الحضري

إدارة حركة المرور والنقل

ومن أبرز التطبيقات التي تستخدمها محللات البيانات الكبيرة في مجال إدارة حركة المرور وتخطيط النقل، إذ أن بيانات المرور في الوقت الحقيقي من المركبات التي يمكن استخدامها في النظام العالمي لتحديد المواقع، ومجس الطرق، وكاميرات المرور تتيح للمدن رصد مستويات الازدحام وتعديل توقيتات إشارات المرور بصورة دينامية، وعلى سبيل المثال، تستخدم نظم مراقبة الحركة التكييفية في مدن مثل سنغافورة وبرشلونة بيانات حية لتحقيق أقصى قدر من التدفق، والحد من أوقات السفر، والإنقاط.

كما تستفيد وكالات النقل العام من البيانات الكبيرة، حيث يساعد تحليل سجلات الدخول/السحب من البطاقات الذكية مشغلي النقل العابر على فهم أنماط السخرة، وتعديل الجداول الزمنية، وتخطيط طرق جديدة، وفي لندن، يستخدم النقل إلى لندن البيانات المستمدة من بطاقات أوستر والمدفوعات التي لا اتصال بها لإدارة القدرة على التوبي والحافلات، وبالمثل، يمكن أن تسترشد البيانات المتعلقة بسحب الرصيفات مثل نظامي أوبر وربطة الهاتف بالسياسات المتعلقة بتقاسم المركبات.

وبالإضافة إلى العمليات اليومية، تدعم بيانات المرور التاريخية التخطيط الطويل الأجل للهياكل الأساسية، ومن خلال تحديد التقاطعات أو الاختناقات المعرضة للحادث، يمكن للمخططين أن يرتبوا أولويات الاستثمارات في توسيع الطرق أو الدوارات أو المعابر المشاة، ونتيجة لذلك شبكة نقل أكثر أمانا وكفاءة، تتواءم مع أنماط الاستخدام الفعلية.

الرصد البيئي والاستدامة

وتسمح تحليلات البيانات الضخمة بالمدن برصد الظروف البيئية ووضع مبادرات للاستدامة المستهدفة، وتوفر شبكات أجهزة الاستشعار ذات الجودة الجوية المنخفضة التكلفة بيانات عالية المستوى عن الملوثات مثل PM2.5 وثاني أكسيد النيتروجين والأوزون، وتقوم مدن مثل لوس أنجلوس وبيجين بنشر مئات من أجهزة الاستشعار لتحديد مواقع التلوث، التي كثيرا ما تكون مرتبطة بكثافة حركة المرور أو النشاط الصناعي.

وتلوث الأنوار هو مجال آخر يستفيد من البيانات الكبيرة، إذ تقوم أجهزة الاستشعار الصوتية بتقيس مستويات التشهير في جميع الأحياء، مما يتيح للمخططين تصميم أماكن حضرية أكثر هدوءا، وعلى سبيل المثال، تستخدم مدينة باريس مسح الضوضاء المستمدة من بيانات الاستشعار ونماذج المرور من أجل تنفيذ الحواجز الصوتية وإعادة توجيه المركبات الثقيلة.

وتتيح بيانات استهلاك الطاقة من الأجهزة الذكية للمرافق تحقيق التوازن بين الحمولات وتعزيز الحفظ، ويمكن للمخططين تحديد المباني التي لا تتسم بالكفاءة في استخدام الطاقة من أجل إعادة تصميم البرامج، وتكشف تحليلات استخدام المياه عن التسربات في الوقت الحقيقي، وتخفض النفايات، وتسهم هذه التطبيقات البيئية في تحقيق أهداف الأمم المتحدة للتنمية المستدامة، مما يجعل المدن شاملة وآمنة ومرنة ومستدامة.

قرارات استخدام الأراضي وتزويرها

ويعتمد تخطيط استخدام الأراضي تقليديا على خرائط ثابتة لتحديد المناطق والدراسات الاستقصائية الدورية، وتستحدث البيانات الضخمة أفكارا دينامية عن كيفية استخدام الأراضي فعلا، وعلى سبيل المثال، فإن تحليل البيانات المتعلقة بنقطة الفائدة المستمدة من خدمات رسم الخرائط يكشف عن التوزيع المكاني للتجزئة والمطاعم والمكاتب والمناطق السكنية، ويمكن للمخططين أن يحددوا الأخطاء بين المناطق المعينة والاستخدام الفعلي، مما يؤدي إلى وضع لوائح أكثر مرونة لتحديد المناطق.

وتتتبع الصور الساتلية والبيانات الجغرافية المكانية التوسع الحضري عبر الزمن، وتساعد المخططين على توقع التمدد والحفاظ على الأماكن الخضراء، وفي هولندا، جمع الباحثون البيانات الساتلية مع أجهزة تحقق من وسائل الإعلام الاجتماعية لدراسة العلاقة بين الكثافة الحضرية والتفاعل الاجتماعي، وهذه البصيرة تسترشد باستراتيجيات كثافة الإنتاج التي تتوازن مع نوعية الحياة.

كما يساعد التحليل الافتراضي في التنبؤ بالطلب على استخدام الأراضي في المستقبل، ومن خلال ربط المؤشرات الاقتصادية، والنمو السكاني، ومشاريع النقل، يمكن للمدن أن تحدد المجالات المناسبة للسكن الجديد أو التنمية التجارية، وهذا النهج القائم على البيانات يقلل من المضاربة ويكفل مواءمة استثمارات الهياكل الأساسية مع الاحتياجات المتوقعة.

المشاركة العامة والتخطيط التشاركي

ويمكن أن تعزز البيانات الضخمة المشاركة العامة في التخطيط الحضري بتوفير منابر يمكن الوصول إليها للحصول على ردود الفعل والتعاون، ويساعد تحليل مشاعر وسائط الإعلام الاجتماعية المخططين على قياس رد الفعل العام على التطورات المقترحة أو التغييرات في السياسات، وعلى سبيل المثال، خلال إعادة تصميم ساحة تايمز في مدينة نيويورك، كشف تحليل المشاعر للملابس قبل وبعد مشروع المشاة عن آراء إيجابية للغاية، تدعم التنفيذ الأوسع نطاقا.

وتتيح التطبيقات المتنقلة واللوحات الإلكترونية للسكان الإبلاغ عن مسائل مثل ثقوب البيوت أو أضواء الشوارع المكسورة، مما يولد تدفقاً من بيانات طلب الخدمات التي تستخدمها المدن لتحديد أولويات الإصلاحات، كما أن أدوات رسم الخرائط القائمة على المشاركة تمكن أفراد المجتمع المحلي من تحديد المجالات التي يرونها غير آمنة أو غير مدعمة، مما يُبلغ التوزيع العادل للموارد.

وعلاوة على ذلك، يمكن لتحليل البيانات الضخمة أن يحدد الأصوات الممثلة تمثيلا ناقصا عن طريق الإحالة المرجعية إلى بيانات المشاركة بالمعلومات الديمغرافية، وتستخدم مدن مثل هلسنكي هذا التحليل لضمان وصول عمليات المشاركة إلى جميع المجتمعات المحلية، وليس فقط أكثرها حرفا، مما يعزز التخطيط الشامل الذي يعكس الاحتياجات المتنوعة.

السلامة العامة والاستجابة في حالات الطوارئ

وتقوم وكالات إنفاذ القانون بتحليل بيانات الجريمة من أجل نشر الموارد بفعالية، كما أن نماذج الشرطة الافتراضية المستخدمة في مدن مثل لوس أنجلوس وشيكاغو تحدد المناطق والزمن العالية المخاطر، مما يسمح بالقيام بدوريات محددة الهدف، ولكن هذه التطبيقات يجب أن تدار بعناية لتجنب التحيز وحماية الحريات المدنية، كما أن الشفافية في البيانات والرقابة المجتمعية أمران بالغا الأهمية لاستخدامها على نحو مسؤول.

وخلال الكوارث الطبيعية، تتيح البيانات الضخمة الاستجابة السريعة لحالات الطوارئ، حيث تساعد البيانات التي ترد في الوقت الحقيقي من وسائط الإعلام الاجتماعية، ومستشعرات الطقس، والشبكات الخلوية المسؤولين على رسم خرائط للمناطق المتضررة وتنسيق عمليات الإجلاء وتخصيص الإمدادات، وبعد الزلزال الذي وقع في كريستتشرتش، نيوزيلندا، استخدم مديرو الطوارئ التغريدات التي تحمل علامات جيولوجية لتحديد مواقع الناجين وتقييم الأضرار، ومع زيادة تغير المناخ في تواتر الأحداث المتطرفة، تصبح هذه القدرات أساسية لمرونة الحضرية.

التحديات والنظر في المسألة

خصوصية البيانات والأخلاقيات

جمع وتحليل بيانات المواطنين يثيران قلقاً كبيراً في الخصوصية، فتتبع الموقع، وقراءات القياس الذكية، ورصد وسائل التواصل الاجتماعي يمكن أن يتعدى على خصوصية الأفراد إن لم يكن محكوماً على النحو المناسب، ويجب على المدن أن تنفذ بروتوكولات صارمة لتحديد هوية الأشخاص، وأن تحد من فترات الاحتفاظ بالبيانات، وأن تحصل على موافقة مستنيرة حيثما أمكن، كما أن الأنظمة مثل لائحة الاتحاد الأوروبي العامة لحماية البيانات تحدد المعايير التي ينبغي أن تلتزم بها برامج التحليل الحضري.

كما أن الاعتبارات الأخلاقية تمتد لتشمل الإنصاف الافتراضي، فالنماذج الافتراضية التي تم تدريبها على البيانات التاريخية يمكن أن تديم التحيزات، مثل التسيير المفرط في أحياء الأقليات، ويتعين على المخططين الحضريين وعلماء البيانات مراجعة نماذج التحيز وإشراك المجتمعات المحلية المتضررة في عملية التصميم، كما أن أطر الحوكمة الشفافة تكفل خدمة البيانات الضخمة للمصلحة العامة بدلا من توفير المراقبة.

نوعية البيانات والتكامل

ولا تكون جميع البيانات الضخمة دقيقة أو تمثيلية، وقد تكون بيانات النظام العالمي لتحديد المواقع لها أخطاء، ويمكن أن تُنحرف قراءات الاستشعار، وكثيرا ما تُسحب بيانات وسائط الإعلام الاجتماعية نحو بيانات ديموغرافية أصغر سنا وأكثر ثراء، وتكامل البيانات عبر مصادر متعددة - غالبا ما يكون لها أشكال ومصابيح مختلفة - تمثل تحديات تقنية، وتحتاج المدن إلى خطوط بيانات قوية وعمليات لضمان الجودة لضمان أن تؤدي التحليلات إلى ظهور بصيرة موثوقة.

فعلى سبيل المثال، قد تواجه مدينة تحاول الجمع بين بيانات المرور من أجهزة استشعارها وبيانات من شركات الوصل التايلندية تناقضات في تعاريف القياس، ومن الضروري وضع اتفاقات لتقاسم البيانات والتكنولوجيات الموحدة، وقد أنشأت مدن كثيرة أدواراً رئيسية لضباط البيانات للإشراف على هذه الجهود.

المهارات وألعاب القدرات

ويستلزم الاستخدام الفعال لمحللي البيانات الضخمة مهارات متخصصة في علوم البيانات والإحصاءات والتحليل الجغرافي المكاني التي تفتقر إليها إدارات التخطيط، كما أن توظيف المواهب واستبقائها يشكل تحدياً، لا سيما بالنسبة للبلديات الأصغر حجماً، حيث إن تدريب الموظفين القائمين على الشراكات مع الجامعات أو الدورات الدراسية الإلكترونية يمكن أن يبني قدرات داخلية، بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي برامج التحليل سهلة الاستعمال إلى تقليص المهام المشتركة التي تؤدي إلى إعاقة الدخول.

التكلفة والهياكل الأساسية

فالاستشعارات المستخدمة في النشر، ونظم تخزين البيانات، والأدوات التحليلية تتطلب استثماراً أولياً، غير أن الوفورات الطويلة الأجل من الازدحام الأمثل للعمليات - وانخفاض استهلاك الطاقة، والصيانة الوقائية - غالباً ما تبرر النفقات، ويمكن للشراكات بين القطاعين العام والخاص أن تتقاسم التكاليف، كما يتبين من التعاون مع شركات التكنولوجيا في مشاريع المدن الذكية، كما أن الازدواج الذي يتيح إمكانية الوصول إلى مصادر جديدة في الحجم يدفعون ويجعل البيانات المتاحة مفتوحة(أ).

الاتجاهات المستقبلية

التوائم الرقمية والحياكة

فالتكنولوجيا الرقمية المزدوجة التي تخلق نسخة افتراضية من مجموعة المدن التي تبرز كأداة قوية للتخطيط الحضري، وتدمج التوأم الرقمي بيانات الزمن الحقيقي من أجهزة الاستشعار والكاميرات والأجهزة المتطاولة في نموذج ثلاثي الأبعاد يستكمل باستمرار، ويمكن للمخططين أن يحفّزوا أثر التطورات الجديدة أو سياسات الحركة أو الأحداث المناخية قبل تنفيذها في العالم المادي، وعلى سبيل المثال، فإن كل ما تستخدمه مدينة سنغافورة من نماذج رقمية أكثر شمولاً،

الاستخبارات الفنية والتعلم الآتي

وتكشف خامات التعلم من الآلات عن معلومات أعمق من البيانات الضخمة، ويمكن للشبكات العصبية التنبؤ بالطلب على الطاقة، أو أن تُحدّد طرق جمع النفايات إلى أقصى حد، أو حتى أنماط التكهن، وتحلل معالجة اللغات الطبيعية التغذية العامة من وسائط الإعلام الاجتماعية ومنابر الإنترنت، وتسمح التعلّم من جديد بتكييف إشارات المرور التي تتعلم أفضل استراتيجيات التوقيت من خلال المحاكمة والخطأ، وسيؤدي إدماج الناقلم الحضري إلى تسريع الانتقال.

لكن الإستخدام الأخلاقي للمبادرة لا يزال في غاية الأهمية، يجب أن تضمن المدن أن القرارات التي تقودها شركة (آي آي) واضحة وشفافة وخاضعة للرقابة البشرية، مبادرات مثل خوارزميات وثائق مدينة (أمستردام) التي تستخدمها البلدية، تعزز الثقة العامة.

حاسبة الحوسبة وتجهيز الوقت الحقيقي

حيث أن أجهزة الاستشعار تولد كميات متزايدة من البيانات ترسل جميع المعلومات إلى الخواديم المركزية يمكن أن تستحدث قيوداً في مجال الترددات و الترددات، وتحسب البيانات على المستوى المحلي أو بالقرب من المصدر مثلاً، وتحليل التغذية بالفيديو على كاميرات المرور بدلاً من تحديد قرارات السحب في الوقت الحقيقي، والمركبات المستقلة ذاتياً، والشبكات الذكية، ونظم الاستجابة للطوارئ تستفيد جميعها من عملية الحرق.

النظم الإيكولوجية المتكاملة للبيانات

ومستقبل البيانات الحضرية الكبيرة يكمن في إيجاد نظم إيكولوجية متكاملة تربط مجموعات البيانات عبر المجالات والولايات القضائية، فبيانات النقل في المدينة، وبيانات الطاقة، وبيانات الصحة العامة، والبيانات الاقتصادية مترابطة، ويسمح ربطها من خلال برامج آمنة بإجراء تحليل شامل مثلا، ويفهم كيف تؤثر تكلفة السكن على فترات الراحة، أو كيف تؤثر نوعية الهواء على تكاليف الرعاية الصحية، وتجسد مبادرة الاتحاد الأوروبي بشأن " حيز البيانات المتنقلة " الجهود المبذولة في مجال النظم الإيكولوجية من أجل توحيد المعايير.

خاتمة

ومن تحليلات البيانات الضخمة التي تدور حول التخطيط الحضري عن طريق توفير معلومات عن ديناميات المدن في شكل عقائدي وفي الوقت الحقيقي، ومن تحقيق أقصى قدر من تدفق حركة المرور ورصد الجودة البيئية لإشراك المواطنين والتنبؤ بالاحتياجات المستقبلية، ستمكن النهج القائمة على البيانات من تحقيق تنمية حضرية أكثر كفاءة وإنصافا واستدامة، غير أن النجاح يتوقف على التصدي للتحديات الحاسمة المتعلقة بالخصوصية، ونوعية البيانات، والمهارات، والتكاليف، وبما أن التكنولوجيات مثل التوأم الرقمي، ومؤشرات، والتحكم في الهياكل الأساسية الحسنة، والمدن،

To explore further, see how Singapore’s Smart Nation initiative] leverages data for urban planning, or review the UN Sustainable Development Goal 11: Sustainable Cities and Communities for global context.