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面向“可感知、能學(xué)習(xí)、善治理、自適應(yīng)”的 智慧國(guó)土空間規(guī)劃理論框架構(gòu)建與實(shí)踐探索研究

 斯諳0l54ruapxc 2019-04-04

摘  要

在國(guó)家提出治理體系構(gòu)建和能力提升的背景下,國(guó)土空間規(guī)劃作為國(guó)家現(xiàn)代化空間治理體系的重要工具,急需在生態(tài)文明的制度體系下,基于國(guó)家層面的頂層設(shè)計(jì)和科學(xué)引領(lǐng),不斷探索提升空間治理能力的科學(xué)化、精準(zhǔn)化和智慧化水平。

本文在對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃編制和信息平臺(tái)深入研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,嘗試構(gòu)建智慧國(guó)土空間規(guī)劃的理論框架(包括內(nèi)涵、方法、目標(biāo)、路徑等),涉及國(guó)土空間規(guī)劃的編制、審批、實(shí)施、監(jiān)測(cè)、評(píng)估、預(yù)警等關(guān)鍵環(huán)節(jié),以期為新時(shí)期空間規(guī)劃的智能編制與精準(zhǔn)實(shí)施提供技術(shù)支撐。 

(作者信息:張鴻輝,工學(xué)博士,理學(xué)博士后,教授級(jí)高級(jí)工程師,廣東省“智慧空間規(guī)劃”工程技術(shù)研究中心主任。

1、引  言

國(guó)土空間規(guī)劃邁入生態(tài)文明新時(shí)代。自中央將空間規(guī)劃改革納入《生態(tài)文明改革總體方案》以及國(guó)家自然資源部成立,國(guó)土空間開發(fā)利用和管理方面都要求國(guó)土空間規(guī)劃體系進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整,即意味著國(guó)土空間規(guī)劃進(jìn)入了生態(tài)文明的新時(shí)代。以生態(tài)保護(hù)為導(dǎo)向,以用途管制為抓手,逐漸實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同、集約發(fā)展、精細(xì)治理的國(guó)土空間規(guī)劃新模式。

規(guī)劃矛盾非一日之寒,急需新方法解決。合理地開發(fā)利用國(guó)土空間,建設(shè)美好家園,是每個(gè)國(guó)家空間戰(zhàn)略與政策的最高目標(biāo)。長(zhǎng)期以來(lái),由于我國(guó)各個(gè)規(guī)劃之間在空間和內(nèi)容上矛盾突出,總結(jié)為“底圖不一、底數(shù)不清、底線不明、編管不銜”的四個(gè)“不”之困,嚴(yán)重影響了規(guī)劃效力和部門效能,難以適應(yīng)新時(shí)期“全國(guó)統(tǒng)一、相互銜接、分級(jí)管理”和全域、全要素用途管制的空間規(guī)劃體系構(gòu)建新要求。

新技術(shù)開啟解決傳統(tǒng)規(guī)劃問(wèn)題新思路。近年來(lái),隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)、新數(shù)據(jù)的迅猛發(fā)展,帶來(lái)了發(fā)展方式、生活方式乃至治理方式的轉(zhuǎn)變。規(guī)劃行業(yè)數(shù)據(jù)和知識(shí)得到快速膨脹與匯集,核心技術(shù)和智能算法也日漸成熟,從“人工智能”到“機(jī)器智能”,從“智慧城市”到“城市大腦”,技術(shù)和方法的變革促使空間治理模式和服務(wù)模式的不斷突破,賦予了國(guó)土空間規(guī)劃智慧化的新動(dòng)能。

國(guó)土空間數(shù)字化生態(tài)奠定智慧化根基。2019年1月,中央全面深化改革委員會(huì)第六次會(huì)議審議通過(guò)了《關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》,為此,利用大數(shù)據(jù)和新技術(shù),推進(jìn)國(guó)土空間全域全要素的數(shù)字化和信息化,構(gòu)建國(guó)土空間數(shù)字化生態(tài),逐步形成數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)協(xié)同化、監(jiān)管全程化、預(yù)警實(shí)時(shí)化、決策科學(xué)化、服務(wù)一體化的智慧國(guó)土空間規(guī)劃。

2、智慧國(guó)土空間規(guī)劃的理論框架

智慧國(guó)土空間規(guī)劃的內(nèi)涵、方法和實(shí)踐,要順應(yīng)國(guó)家生態(tài)文明體制改革和空間規(guī)劃體系重構(gòu),實(shí)現(xiàn)國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的新要求,形成以管控為導(dǎo)向、以信息平臺(tái)建設(shè)為基礎(chǔ)、從編管脫節(jié)向編管協(xié)同轉(zhuǎn)變的智慧型國(guó)土空間規(guī)劃。

2.1內(nèi)涵

結(jié)合國(guó)家全面深化規(guī)劃體制改革系列要求和新發(fā)展理念的戰(zhàn)略背景,提出以“生態(tài)優(yōu)先、高效協(xié)同、集約發(fā)展、精細(xì)治理”為原則,依托人工智能、大數(shù)據(jù)、城市信息模型(AI 、Big Data 、City Information Model,簡(jiǎn)稱“ABC”),遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(RS 、GPS 、GIS,簡(jiǎn)稱“3S”),以及數(shù)字規(guī)劃、生態(tài)規(guī)劃和智能規(guī)劃(Digital Planning 、Ecological Planning 、Intelligent Planning,簡(jiǎn)稱“3P”)技術(shù),在自然資源本底現(xiàn)狀的全域數(shù)字化基礎(chǔ)上,開發(fā)以指標(biāo)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)、以規(guī)則制定為手段、以算法研制為核心、以模型研究為支撐,覆蓋規(guī)劃編制、審批、實(shí)施、監(jiān)測(cè)、評(píng)估、預(yù)警全流程的管理系統(tǒng),助力“一張藍(lán)圖管到底”和空間治理能力現(xiàn)代化的智慧國(guó)土空間規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)規(guī)劃向“可感知、能學(xué)習(xí)、善治理和自適應(yīng)”的智慧型生態(tài)規(guī)劃轉(zhuǎn)變。

2.2目標(biāo)

“多規(guī)合一”的實(shí)踐雖然解決了各個(gè)規(guī)劃之間的協(xié)調(diào)性問(wèn)題,卻難以解決傳統(tǒng)規(guī)劃自身的“重心缺失、籠統(tǒng)僵化”等問(wèn)題。智慧國(guó)土空間規(guī)劃的目標(biāo)應(yīng)該由“部門分治、重城輕鄉(xiāng)、靜態(tài)方案、編管脫節(jié)”的傳統(tǒng)物質(zhì)型協(xié)調(diào)規(guī)劃向“多規(guī)合一、全域管控、動(dòng)態(tài)藍(lán)圖、編管協(xié)同”的智慧人本型整合規(guī)劃轉(zhuǎn)變,通過(guò)“智慧國(guó)土空間規(guī)劃”新模式、新方法,最終實(shí)現(xiàn)空間規(guī)劃與治理的五個(gè)“一”,即空間資源一本賬,空間規(guī)劃一張圖,編管協(xié)同一張表,空間管控一張網(wǎng),空間治理一平臺(tái)。

2.3邏輯

基于“可感知、能學(xué)習(xí)、善治理、自適應(yīng)”的新時(shí)期國(guó)土空間規(guī)劃需求和“ABC”、“3S”、“3P”的科學(xué)技術(shù)手段,智慧國(guó)土空間規(guī)劃體系將形成以智能編制、在線審批、精準(zhǔn)實(shí)施、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、定期評(píng)估、及時(shí)預(yù)警為骨架的貫穿空間規(guī)劃全生命周期的橫向生態(tài)閉環(huán),以及“上接部、省、市,下達(dá)區(qū)、鄉(xiāng)、村”的一體化縱向軸線。

圖1智慧國(guó)土空間規(guī)劃的邏輯思路

通過(guò)以自然資源本底現(xiàn)狀及監(jiān)測(cè)、傳統(tǒng)規(guī)劃成果和新興數(shù)據(jù)構(gòu)成的感知數(shù)據(jù)體系,融合深度學(xué)習(xí)等智能算法和模型搭建的學(xué)習(xí)算法體系,應(yīng)用到智慧國(guó)土空間規(guī)劃骨架的各個(gè)環(huán)節(jié),并借助智能模擬等形式,收集社會(huì)各界的反饋和市場(chǎng)影響,不斷適應(yīng)社會(huì)變化,最終形成一套科學(xué)、合理、協(xié)同的生態(tài)文明的空間治理體系。

2.4路徑

以“ABC 3S”為主的技術(shù)方法,以“3P”為主的技術(shù)體系,以覆蓋國(guó)土空間規(guī)劃全業(yè)務(wù)流程、實(shí)現(xiàn)空間規(guī)劃一張藍(lán)圖與監(jiān)測(cè)評(píng)估預(yù)警可計(jì)算體系互動(dòng)嵌入、構(gòu)建集現(xiàn)狀與規(guī)劃信息于一體的國(guó)土空間規(guī)劃信息系統(tǒng)為主的產(chǎn)品工具,使國(guó)土空間規(guī)劃編制更智能、實(shí)施更精準(zhǔn)、管控更科學(xué),具體建設(shè)路徑如圖2。

圖2智慧國(guó)土空間規(guī)劃的建設(shè)路徑

3、智慧國(guó)土空間規(guī)劃的方法

智慧國(guó)土空間規(guī)劃在方法上也應(yīng)充分符合“可感知、能學(xué)習(xí)、善治理和自適應(yīng)”的新時(shí)期國(guó)土空間規(guī)劃特點(diǎn)。在新技術(shù)、新數(shù)據(jù)和新方法的驅(qū)動(dòng)下,提出了以“可感知——數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”為基礎(chǔ)、以“能學(xué)習(xí)——深度學(xué)習(xí)”為支撐、以“善治理——協(xié)同規(guī)劃”為導(dǎo)向、以“自適應(yīng)——情景模擬”為目標(biāo)的智慧國(guó)土空間規(guī)劃方法體系。

3.1數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

數(shù)據(jù)是規(guī)劃的“生態(tài)”基礎(chǔ),取之于規(guī)劃,用之于規(guī)劃。隨著基于定位功能的移動(dòng)信息設(shè)備和技術(shù)的逐漸成熟,空間位置服務(wù)數(shù)據(jù)大量涌現(xiàn),構(gòu)成了國(guó)土空間規(guī)劃的感知體系。多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)可獲取性,實(shí)時(shí)采集人的行為活動(dòng)、城市公共服務(wù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等社會(huì)屬性數(shù)據(jù),促進(jìn)國(guó)土空間規(guī)劃由單一的物理空間規(guī)劃轉(zhuǎn)向?yàn)椤耙匀藶楸尽钡纳鷳B(tài)規(guī)劃。

借助云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、GIS等技術(shù),進(jìn)一步整合各類國(guó)土空間要素信息及新興數(shù)據(jù),對(duì)國(guó)土空間要素分布特征進(jìn)行挖掘、分析、動(dòng)態(tài)仿真和可視化表達(dá),驅(qū)動(dòng)國(guó)土空間規(guī)劃方法和模型的創(chuàng)新與優(yōu)化開發(fā)。

利用新興位置服務(wù)大數(shù)據(jù)具有樣本量大、尺度精細(xì)的特征,通過(guò)與已有城市數(shù)據(jù)的結(jié)合,可以應(yīng)用于智能挖掘的智能體(Agent)模型個(gè)體行為決策規(guī)則和反演其異質(zhì)屬性特征表達(dá)上,使模型更真實(shí)精準(zhǔn)反映人地交互關(guān)系。實(shí)現(xiàn)了國(guó)土空間規(guī)劃“自下而上”的精準(zhǔn)表達(dá),為編制國(guó)土空間規(guī)劃提供底數(shù)、底板、底線支撐。

圖3 多源數(shù)據(jù)的融合和處理過(guò)程

3.2深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)算法因其具備強(qiáng)大的學(xué)習(xí)能力,在提取大規(guī)模多源異構(gòu)數(shù)據(jù)之間存在的各種復(fù)雜且非線性的關(guān)聯(lián)特征方面極為有效,且能靈活應(yīng)對(duì),因而將規(guī)劃分析、預(yù)測(cè)模型與深度學(xué)習(xí)結(jié)合,共同構(gòu)成國(guó)土空間規(guī)劃的學(xué)習(xí)體系。

珠江三角洲地區(qū)的城鎮(zhèn)建設(shè)用地、生態(tài)用地、農(nóng)用地由于其自身的光譜、形狀、空間結(jié)構(gòu)等的復(fù)雜性,往往很難做到精確識(shí)別和提取。采用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) GoogleNet Inception V3 作為深度學(xué)習(xí)的分類器,通過(guò)對(duì)珠江三角洲遙感影像進(jìn)行多尺度分割和標(biāo)準(zhǔn)化處理,選出驗(yàn)證精度最高的網(wǎng)絡(luò)模型,確定各用地單元的用地類型,實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)劃要素的精準(zhǔn)提取。結(jié)合三調(diào)土地利用現(xiàn)狀、地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù),完成對(duì)珠江三角洲的用地類型進(jìn)行城鎮(zhèn)建設(shè)用地、生態(tài)用地和農(nóng)用地的分類和精準(zhǔn)識(shí)別。

圖4 基于深度學(xué)習(xí)的土地利用類型識(shí)別技術(shù)路線

3.3協(xié)同規(guī)劃

“協(xié)同規(guī)劃”平臺(tái)基于土地利用規(guī)劃、城市總體規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃,與產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)規(guī)劃等其他專項(xiàng)規(guī)劃相融合。

智慧國(guó)土空間規(guī)劃通過(guò)構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、目標(biāo)指標(biāo)、空間坐標(biāo)、技術(shù)規(guī)范統(tǒng)一銜接共享的國(guó)土空間規(guī)劃協(xié)同平臺(tái),提供一套完整的規(guī)劃信息服務(wù)環(huán)境,包含各類數(shù)據(jù)資源、分析工具及業(yè)務(wù)協(xié)同工具。

平臺(tái)具備規(guī)劃基期數(shù)據(jù)處理、空間資源信息管理、空間開發(fā)利用分析和輔助編制、項(xiàng)目協(xié)同在線審批和監(jiān)管等功能,進(jìn)一步強(qiáng)化部門業(yè)務(wù)的協(xié)同聯(lián)動(dòng),利于規(guī)劃在線審批和監(jiān)督管理工作的開展。

此外,以空間信息數(shù)據(jù)為基數(shù),通過(guò)大場(chǎng)景的GIS數(shù)據(jù)、小場(chǎng)景的BIM數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合,集成的空間大數(shù)據(jù)全息平臺(tái),也即城市信息模型CIM平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)從表層到深層對(duì)空間各系統(tǒng)、各單元,全面、綜合的信息表達(dá)與聯(lián)動(dòng)分析,從全過(guò)程對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃與設(shè)計(jì)進(jìn)行嵌合式支持,為新時(shí)代國(guó)土空間規(guī)劃的協(xié)同編制、在線審批、組織實(shí)施和監(jiān)督管理提供了有效工具。

3.4智能模擬

空間規(guī)劃是一門研究人地關(guān)系的學(xué)科,要進(jìn)行科學(xué)的國(guó)土空間規(guī)劃,就必須要理解國(guó)土空間的演變機(jī)理,并能實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)。智能模擬是將全局演變與局部行為進(jìn)行有機(jī)融合,實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜人地關(guān)系演變的模擬呈現(xiàn),用智能模擬的方法進(jìn)行國(guó)土空間規(guī)劃是一種順勢(shì)而為的策略。

通過(guò)制定發(fā)展目標(biāo),從宏觀與微觀兩個(gè)尺度分析個(gè)體如何發(fā)展,使得系統(tǒng)整體朝著生態(tài)文明的目標(biāo)發(fā)展,即構(gòu)成了國(guó)土空間規(guī)劃的適應(yīng)體系。

多智能體模型自下而上的模擬特征十分吻合國(guó)土空間智能模擬的需求,可將人或者其他空間要素作為Agent代入到模型中進(jìn)行模擬。結(jié)合學(xué)習(xí)算法構(gòu)造Agent的學(xué)習(xí)模型,以充分體現(xiàn)出Agent的知識(shí)獲取能力和適應(yīng)性。

基于多智能體系統(tǒng)(MAS)和學(xué)習(xí)算法構(gòu)建的城市開發(fā)邊界精細(xì)模擬模型,通過(guò)量化和表征建設(shè)用地規(guī)模與人口增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素的相關(guān)關(guān)系,預(yù)測(cè)建設(shè)用地規(guī)模。通過(guò)構(gòu)建 Agent 協(xié)同交互模塊,模擬城市在多智能體行為決策過(guò)程中的空間開發(fā)過(guò)程并協(xié)同形成城市開發(fā)的“剛性”邊界和“彈性”邊界,得到城市開發(fā)邊界對(duì)城市空間的管控及反饋機(jī)制。

圖5基于多智能體動(dòng)態(tài)交互決策過(guò)程模擬的城市開發(fā)邊界劃定原型圖

4、智慧國(guó)土空間規(guī)劃的案例實(shí)踐

以下從相關(guān)案例實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)角度分別介紹國(guó)土空間規(guī)劃編制、審批、監(jiān)測(cè)、評(píng)估、預(yù)警和信息平臺(tái)建設(shè)的智慧化實(shí)踐。

4.1輔助編制

廣東省廉江市的國(guó)土空間規(guī)劃編制過(guò)程案例中,在“雙評(píng)價(jià)”、現(xiàn)狀分析、用地規(guī)劃及空間優(yōu)化分析等方面引入大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等智能算法進(jìn)行定量分析,提升了規(guī)劃編制的科學(xué)性和合理性。

在對(duì)廉江市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、產(chǎn)業(yè)和重大基礎(chǔ)設(shè)施等充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,結(jié)合航空攝影技術(shù),采用空間數(shù)據(jù)分析工具,全面評(píng)估了廉江市國(guó)土空間及自然資產(chǎn)現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上采用“短板效應(yīng)”綜合得出承載能力的強(qiáng)弱等級(jí)。

圖6 廉江市“雙評(píng)價(jià)”過(guò)程

基于大數(shù)據(jù)科學(xué)的分析結(jié)果,借助FLUS模型提取、識(shí)別城鄉(xiāng)發(fā)展影響因子,實(shí)現(xiàn)對(duì)土地利用變化的多維度、多情景模擬,為科學(xué)劃定“三區(qū)三線”提供評(píng)價(jià)方案,形成廉江市空間規(guī)劃成果“一張圖”,完善了廉江市國(guó)土空間管控機(jī)制,為生態(tài)安全、陸海統(tǒng)籌發(fā)展、自然資源合理利用,提供了有力支撐。

圖7 廉江市空間規(guī)劃“三區(qū)三線”劃定成果

4.2在線審批

國(guó)土空間規(guī)劃審批是把控國(guó)土空間規(guī)劃成果質(zhì)量關(guān)和科學(xué)關(guān)的一道重要環(huán)節(jié),是完善國(guó)家治理體系和治理能力的重要手段。

智慧國(guó)土空間規(guī)劃以信息化手段搭建在線審批平臺(tái),平臺(tái)以規(guī)劃法律法規(guī)、規(guī)劃成果和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、信息平臺(tái)、組織管理為支撐體系,針對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃、專項(xiàng)規(guī)劃和重大項(xiàng)目空間規(guī)劃業(yè)務(wù)審批過(guò)程中的審批對(duì)象、審批方法和審批流程等基礎(chǔ)內(nèi)容,以審查要素“一張表”、方法“一個(gè)庫(kù)”、流程“一張圖”的形式呈現(xiàn),搭建一套完善的新時(shí)期國(guó)土空間規(guī)劃審批工作模式。

圖8 智慧國(guó)土空間規(guī)劃在線審批總體架構(gòu)

智慧國(guó)土空間規(guī)劃在線審批平臺(tái)在數(shù)據(jù)庫(kù)和平臺(tái)搭建上,融合新興數(shù)據(jù)和新一代信息化技術(shù),不僅補(bǔ)齊了傳統(tǒng)審批的信息交互、資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同障礙的短板,還實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的智能感知,平臺(tái)的多維全景可視,提升了平臺(tái)的人性化服務(wù)和體驗(yàn)性能。

4.3動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

通過(guò)建立國(guó)土空間規(guī)劃監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以動(dòng)態(tài)掌握規(guī)劃實(shí)施和運(yùn)行情況,為國(guó)土空間規(guī)劃管理提供有力的支撐。監(jiān)測(cè)范圍包括規(guī)劃目標(biāo)指標(biāo)監(jiān)測(cè)、規(guī)劃實(shí)施審批監(jiān)測(cè)、用地變化情況監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)主體將系統(tǒng)獲取各項(xiàng)指標(biāo)的最新數(shù)據(jù),通過(guò)對(duì)比指標(biāo)目標(biāo)值來(lái)明確相應(yīng)政策在實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)的影響和偏差;通過(guò)對(duì)比各項(xiàng)指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù),分析對(duì)應(yīng)政策在空間上的影響趨勢(shì)和潛在變化,對(duì)規(guī)劃實(shí)施做出積極響應(yīng)、理性調(diào)整和科學(xué)引導(dǎo)。

借助遙感等技術(shù)手段,從土地利用類型管制分區(qū)的角度,對(duì)珠江三角洲的國(guó)土空間進(jìn)行用地類型劃分和精準(zhǔn)識(shí)別,并支持土地利用的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間的目標(biāo)管控、空間管控和指標(biāo)管控。

圖9 珠江三角洲耕地變化監(jiān)測(cè) 

圖10 珠江三角洲建設(shè)用地變化監(jiān)測(cè)

通過(guò)對(duì)珠江三角洲土地利用類型的時(shí)序特征變化及空間格局演變進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和追蹤,從用地轉(zhuǎn)化的角度,明確了不同類型用地之間的轉(zhuǎn)化數(shù)量、轉(zhuǎn)化特點(diǎn)、轉(zhuǎn)化的空間分布,比較不同行政單元之間的差異性和關(guān)聯(lián)性。同時(shí),在大量研究基礎(chǔ)上開發(fā)了違法用地智能監(jiān)測(cè)模型,該模型基于元胞自動(dòng)機(jī)CA模型,對(duì)違法用地監(jiān)測(cè)預(yù)警效果優(yōu)于單一模型。

4.5定期評(píng)估

目前的國(guó)土空間規(guī)劃評(píng)估,主要基于指標(biāo)體系和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)建立數(shù)理模型對(duì)國(guó)土空間規(guī)劃實(shí)施情況進(jìn)行評(píng)估,忽視了大數(shù)據(jù)對(duì)國(guó)土空間建成環(huán)境評(píng)價(jià)的重要意義和價(jià)值。

智慧國(guó)土空間規(guī)劃引入大數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃定期評(píng)估,更為深入全面地探討國(guó)土空間建成環(huán)境與居民時(shí)空行為的互動(dòng)關(guān)系,為國(guó)土空間規(guī)劃與治理提供科學(xué)依據(jù)。

例如以社區(qū)單元為單位,利用手機(jī)信令數(shù)據(jù)、網(wǎng)格人口數(shù)據(jù)結(jié)合傳統(tǒng)規(guī)劃數(shù)據(jù),借助新的信息化技術(shù)和數(shù)據(jù)融合手段,基于區(qū)域現(xiàn)狀和已規(guī)劃的文教體衛(wèi)設(shè)施配置水平,根據(jù)動(dòng)態(tài)的實(shí)際人口分布與需求,對(duì)文教體衛(wèi)設(shè)施的供需關(guān)系和分布格局進(jìn)行精細(xì)評(píng)估。

圖11 區(qū)域文教體衛(wèi)設(shè)施精細(xì)評(píng)估技術(shù)路線

利用手機(jī)信令的人口年齡信息,結(jié)合小學(xué)學(xué)校的分布數(shù)據(jù)作為需求點(diǎn),根據(jù)不同年齡階段的人群對(duì)教育設(shè)施的需求特點(diǎn),精準(zhǔn)匹配設(shè)施的實(shí)際需求量(如以6歲到12歲的人口規(guī)模作為小學(xué)設(shè)施的需求量)并計(jì)算供需水平,對(duì)區(qū)域小學(xué)設(shè)施服務(wù)覆蓋的現(xiàn)狀水平、規(guī)劃水平以及缺口區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和分析。

圖12 區(qū)域小學(xué)服務(wù)覆蓋精細(xì)評(píng)估結(jié)果

4.6預(yù)測(cè)預(yù)警

預(yù)警是國(guó)土空間規(guī)劃實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和定期評(píng)估的一項(xiàng)重要任務(wù)。智慧國(guó)土空間規(guī)劃根據(jù)監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系,結(jié)合對(duì)國(guó)土空間感知數(shù)據(jù)的系統(tǒng)監(jiān)測(cè),按照數(shù)據(jù)匯集、規(guī)則制定和數(shù)字化表達(dá)等步驟,通過(guò)與規(guī)劃目標(biāo)、指標(biāo)、戰(zhàn)略導(dǎo)向以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展形勢(shì)的對(duì)比和預(yù)測(cè),全面分析規(guī)劃實(shí)施評(píng)估報(bào)告,對(duì)規(guī)劃實(shí)施的方向、進(jìn)度、程度等情況作出預(yù)警,以及時(shí)調(diào)整規(guī)劃實(shí)施策略,糾正規(guī)劃實(shí)施偏差,促進(jìn)規(guī)劃有效實(shí)施。

按照“明確警情-尋找警源-分析警兆-預(yù)報(bào)警度-排警”的預(yù)警流程開發(fā)的耕地質(zhì)量預(yù)警系統(tǒng),能夠?qū)^(qū)域耕地質(zhì)量進(jìn)行預(yù)警評(píng)價(jià),為區(qū)域耕地保護(hù)和資源的可持續(xù)發(fā)展提供了可靠的信息源。

圖13 耕地質(zhì)量預(yù)警流程圖

利用預(yù)警信息系統(tǒng)所提供的預(yù)測(cè)功能,針對(duì)不同的警兆指標(biāo),選擇合適的預(yù)測(cè)方法得出各警兆指標(biāo)的預(yù)測(cè)值,再用擴(kuò)散指數(shù)對(duì)區(qū)域耕地質(zhì)量警情進(jìn)行外推和預(yù)警。

圖14 區(qū)域耕地質(zhì)量警情診斷與預(yù)警

4.7系統(tǒng)集成

在國(guó)土空間規(guī)劃政策施行、編制和實(shí)施過(guò)程中,需要對(duì)國(guó)土空間開發(fā)利用和資源保護(hù)情況進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、定期評(píng)估和及時(shí)預(yù)警,信息化建設(shè)將會(huì)是建立國(guó)土空間規(guī)劃體系,并監(jiān)督實(shí)施的重要內(nèi)容之一。因此,智慧國(guó)土空間規(guī)劃需要建立國(guó)土空間規(guī)劃監(jiān)測(cè)評(píng)估預(yù)警系統(tǒng),以作為構(gòu)建國(guó)土空間數(shù)字化生態(tài)的基礎(chǔ)和抓手。

利用現(xiàn)有的國(guó)土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)和信息化成果,通過(guò)GIS與CAD、BIM等技術(shù)的有效集成,整合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、公共專題數(shù)據(jù)、智能感知數(shù)據(jù)等,搭建面向不同需求、不同用戶的國(guó)土空間規(guī)劃編制和管理技術(shù)平臺(tái),以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃智能編制、在線審查、精準(zhǔn)實(shí)施、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)、定期評(píng)估和及時(shí)預(yù)警的無(wú)縫銜接。

在國(guó)土空間規(guī)劃信息平臺(tái)建設(shè)中,也逐漸增加大數(shù)據(jù)挖掘功能和智能優(yōu)化算法,以強(qiáng)化基于大數(shù)據(jù)開展挖掘分析、決策服務(wù)的技術(shù)要求,促進(jìn)其在國(guó)土空間規(guī)劃編制、審批、實(shí)施和監(jiān)管等方面的智能化應(yīng)用。

5  結(jié)論與展望

本文順應(yīng)國(guó)家時(shí)代發(fā)展的新要求,依托新技術(shù)、新數(shù)據(jù)和新方法,提出了智慧國(guó)土空間規(guī)劃的初步理論框架,并根據(jù)國(guó)土空間規(guī)劃編制、審批、實(shí)施、監(jiān)測(cè)、評(píng)估、預(yù)警和平臺(tái)建設(shè)的科學(xué)性、智慧化發(fā)展需要,簡(jiǎn)要梳理了技術(shù)方法及實(shí)踐應(yīng)用案例,為新時(shí)期空間規(guī)劃的智能化轉(zhuǎn)型提供了有力的技術(shù)支撐,為智慧國(guó)土空間規(guī)劃的發(fā)展和信息化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

展望未來(lái),隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、三維高仿真、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興數(shù)據(jù)和信息技術(shù)的推廣應(yīng)用,以及深度學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別等AI技術(shù)的快速發(fā)展,智慧國(guó)土空間規(guī)劃的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)將會(huì)迎來(lái)技術(shù)的躍升和應(yīng)用的拓展。

在“可感知”層面,將進(jìn)一步探索時(shí)空大數(shù)據(jù)的獲取和存儲(chǔ)機(jī)制,空間規(guī)劃多源時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建規(guī)則,以及時(shí)空大數(shù)據(jù)整合與標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。探索耦合云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的多源時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘的關(guān)聯(lián)融合模式,發(fā)掘融合不同業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)知識(shí),為空間規(guī)劃的編制與管理提供數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)。

在“能學(xué)習(xí)”層面,人工智能帶來(lái)學(xué)習(xí)廣度、速度、精度和強(qiáng)度的大幅度提升,借助人工智能的深度學(xué)習(xí)功能,將實(shí)現(xiàn)空間形態(tài)的智能設(shè)計(jì),在生態(tài)學(xué)和精確理性的支撐下,通過(guò)個(gè)體的精準(zhǔn)計(jì)算,將高效完成空間設(shè)施的最佳配置量和配置點(diǎn)的空間布局。未來(lái),將探索人工智能導(dǎo)入城市規(guī)律學(xué)習(xí)和城市規(guī)劃決策過(guò)程中,助力空間規(guī)劃更加強(qiáng)大。

在“善治理”層面,信息平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)空間治理能力現(xiàn)代化、規(guī)劃成果智能化的有效工具。未來(lái),新一代信息技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步提升空間規(guī)劃各個(gè)環(huán)節(jié)的科學(xué)化、智慧化水平。將在規(guī)劃成果智能審查、建設(shè)項(xiàng)目智能審批、重大項(xiàng)目輔助選址、規(guī)劃全程智慧監(jiān)管、規(guī)劃實(shí)施動(dòng)態(tài)評(píng)估等系統(tǒng)的體系搭建和平臺(tái)研發(fā)上重點(diǎn)發(fā)力。

在“自適應(yīng)”層面,智能模擬作為國(guó)土空間規(guī)劃直觀預(yù)測(cè)和輔助決策的重要手段,今后將重點(diǎn)研究考慮人類活動(dòng)與自然效應(yīng)共同作用下的空間演變和資源利用變化規(guī)律,具備同步模擬預(yù)測(cè)多種資源利用變化和相互間復(fù)雜作用的影響。探索集成3DGIS、BIM和IOT技術(shù),建立基于CIM的空間規(guī)劃管理與應(yīng)用系統(tǒng),為智能情景模擬提供可視化技術(shù)支撐。

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