智慧規劃下的協同編制信息資源平臺研究

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(廣州市城市規劃自動化中心，廣東 廣州 510230)

中國已經進入全面建設現代化強國的新時代，城鄉規劃事業的發展也從支持城鄉空間環境建設向“提升城鄉治理水平、以人為核心的城鎮化”邁進，構建人民城市共建、共治、共享的規劃新理念，化解城市新矛盾。目標導向與問題導向相結合，面對新問題，做好供給側改革，實現從傳統規劃到創新規劃的轉變，成為新的時代命題。與此同時，云計算、大數據、物聯網、人工智能等新興技術的日益成熟，不僅助推社會經濟領域的快速變革，也對城市規劃的方法產生了重要影響，為規劃支持系統的決策力和智能性提供了廣闊的舞臺，并完全改變了傳統應用的場景和規劃信息化建設的模式，釋放人的腦力以實現人機協同[1-3]。因此，在規劃理念及信息技術雙重變革的背景下，城市規劃需要在工作模式、技術手段與組織方法等多方面進行信息化改革，才能適應城市規劃的轉型要求，促進城市規劃與管理的科學化、規范化與精細化[4]。

1 智慧規劃

智慧規劃概念初見于2012年，至今業內仍未形成權威的定義。隨著云計算、大數據、人工智能等新信息技術的成熟，智慧規劃的內涵也在不斷豐富，但目前對智慧規劃的基本認知也形成了一定共識。智慧規劃應具有系統性、智能性、共享性及動態性等特征，能對多源、異構、多時相、空間性的信息進行綜合處理和分析利用，以實現更透徹的信息感控，更全面的互聯互通，以及更深入的面向規劃的智能決策[5-6]。

從信息化的角度考慮，智慧規劃還有諸多外延。在業務服務上，表現為從粗放管理走向精細化管控；在決策支持上，表現為從主觀決策走向科學預測和分析；在應用模式上，通過移動服務隨時隨地做到信息掌控；在技術支撐上，遵循并繼承智慧城市的內容。

1.1 傳統規劃編制模式存在的問題

我國現階段的規劃體制內，規劃編制模式主要存在以下問題：

(1) 信息不對稱、共享程度低。規劃編制過程中需要大量的空間數據、統計數據、文本資料，以提供規劃區域的基礎信息，而傳統規劃編制模式中使用的數據往往具有多語義、多時態、多尺度、多格式等特征，且大多存在于異構的地理信息系統中，數據資源體系不完善,導致數據共享和處理功能互操作困難[7-8]。因此，規劃師難以準確把握城市的發展現狀及人的活動規律，難以達到精準規劃、人本規劃的目的。

(2) 規劃協同工作模式簡單。城市規劃編制是一個眾謀眾智的過程，需要依托大量的專業技術人員開展跨部門、跨領域、跨區域的多團隊的實時、高效協同工作。然而，傳統城市規劃編制過程往往沒有實現實時、高效的在線協同及部門之間、不同規劃專題之間的有機銜接，導致多頭管理、重復規劃、規劃脫節，甚至同一地區出現矛盾等諸多問題[4]。

(3) 智能決策水平較低。在傳統規劃編制中，研究城市現象和城市問題的描述及策略主要依靠規劃師的個人經驗、理論水平、分析能力，規劃成果質量很大程度上取決于決策者的水平，缺乏城市未來發展過程中各種不確定性問題的路徑變化分析、模擬與預測。

(4) 公眾參與程度低。各地政府在借鑒國外規劃公眾參與經驗的基礎上，經過多年的實踐，已逐步建立城市規劃公眾參與制度，但目前公眾參與度仍然較低。政府鼓勵、組織公眾積極參與城市規劃，但除規劃公示具有普遍性和強制性外，其余的公眾參與方式大多具有個案性和非強制性特點[9]。在實踐中，規劃部門在制定公示方案時，沒有充分考慮參與人的非專業性特點，加上缺乏有效的參與回報機制，導致參與度低，難以讓公眾真正參與到規劃決策中來。

1.2 大數據下的規劃編制

隨著大數據、云計算、人工智能等技術的興起，數據采集、信息挖掘和預測分析等研究方法也取得了快速進步，可以為規劃編制提供實時、精確的決策支持。傳統規劃編制中采用的遙感影像數據、測繪地形數據、人口經濟普查數據，與新興的POI、手機信令、移動互聯網LBS、浮動車等大數據相結合，相互補充，在時間與空間兩個維度上對社會、經濟和交通等活動展開研究；通過構建基于時空大數據挖掘的輔助決策支持系統，挖掘海量數據中的隱含規律，進而對城市發展相關政策的制定起到指導作用。目前，城市大數據已在城市空間活力、城市交通、防災減災、城市設計、歷史文化保護、城市雙修等領域成功進行了探究實踐，積累了豐富經驗[10-12]。

1.3 規劃信息化迎來的新機遇

我國規劃信息化始于20世紀80年代末期，發展至今已有30年。這期間行業發展歷經3個階段：2000年前為第一階段，規劃信息化主要是將手繪圖及紙質辦公轉移至計算機，大幅提升規劃設計和管理業務的工作效率；2000—2013年為第二階段，隨著數字城市概念的興起，規劃信息化技術及相關產業高速發展，此階段的重點是數字化與質量控制；2013年至今為第三階段，隨著智慧城市建設的逐步深入，開放數據理念的蓬勃發展，以及城市運行有關的動態數據的充實，為規劃信息化行業帶來了巨大的變革，其由數據與算法驅動，信息技術與規劃本身的結合度更加緊密，信息化的目標是利用數據科學實現對規劃問題的解答，數據與技術方法直接服務于規劃研究和設計業務[13]。

城鎮化背景下，城市規劃開始面臨由“自上而下”到“自下而上”“多元共治”的理念轉向，行業重點也從城市建設轉到城市運營與治理。近些年，新興信息技術的快速發展正在為處于規劃轉型和時代發展雙重要求下的規劃信息化注入新的活力。在規劃信息化領域，新IT技術體現出來的能力和優勢，為規劃管理和空間規劃統籌工作提供了更多的技術路徑和工作模式選擇，給更智慧的規劃編制及管理帶來了新的機遇[14]。一方面，這些新的技術手段能夠形成企業級的技術框架，支撐業務運行的靈活應變和業務監督的立體預防，讓規劃編制、審批、監督等各項工作的科學性、高效性得到進一步提升；另一方面，手機信令、社交媒體、GPS等具有時空連續性特征的新興數據，為城市規劃中空間活動的分析研究提供了大數據來源，為大數據分析、機器學習等技術方法的運用奠定了基礎。

2 規劃協同編制平臺

2.1 內 涵

規劃編制作為一項涉及多用戶、多組織協作的工作，不僅需要為組織內的參編人員提供實時信息共享服務，還需要為組織間的規劃師們提供協同工作環境，進行協同辦公和及時信息反饋。規劃編制協同平臺旨在為規劃編制工作提供實時、高效的信息管理、數據共享及協同辦公服務，依托WebGIS模式，通過定義標準的協議、接口及功能模塊的組合，整合規劃編制及業務數據，搭建一個開放式、個性化的在線協同平臺，以Web的方式提供資源和功能，而用戶則采用多種終端隨時隨地訪問這些資源和功能。規劃編制協同平臺實現了規劃師之間、部門之間的縱向及橫向協同，加強規劃數據、階段性成果的及時溝通與共享，減少不同層次規劃之間的沖突。在這種模式下，平臺變得更加簡單易用、開放和整合，使得平臺為組織機構所有用戶提供服務成為現實。

2.2 主要特點

(1) 時空信息聚合。編制工作中的各類基礎地理信息、規劃成果大多存在于異構的地理信息系統中，且具有多時態、多格式等特征，不利于進行數據共享、數據挖掘等操作，迫切需要進行時空信息聚合[15]。規劃編制協同平臺通過統一、規范的信息化標準實現多源基礎空間數據與專題數據的整合，解決了傳統規劃編制過程中“規劃信息孤島”的問題，滿足規劃編制部門對空間信息共享與互操作的需求。

(2) 跨部門協同。傳統規劃編制的工作模式相對封閉，主要協作方式在于部門內部，而規劃編制協同平臺則更加注重部門間、單位間的協作，為所有參與編制的規劃師提供統一的工作平臺，提升不同專業的設計人員與規劃管理人員的協同能力，以及單位間橫向協作效能，匯聚最新工作成果及反饋信息，加強不同類型、不同層級規劃之間的銜接，提高規劃的科學性。

(3) 實時共享。傳統規劃編制模式中，相關資料與成果主要采用文件傳輸的方式進行共享，數據安全性存在較大隱患，且很難達到實時共享的目標。規劃編制協同平臺能夠讓規劃師們隨時隨地用任何設備將自己的資料及成果分享給平臺內的工作者或工作部門，并且通過資料及人員的權限設置，保護重要數據的安全。

(4) 智能檢索。規劃編制協同平臺擁有一個集地圖、時空數據、服務、文檔、模板、程序等資源于一體的綜合資源中心，將平臺所擁有的地理資源、服務及應用按不同類型、不同權限展示出來，用戶可以在瀏覽器、移動終端快速訪問該資源中心，準確檢索、獲取專題資源并實現共享交換。

3 廣州在總體規劃協同編制平臺的探索實踐

3.1 建設背景

2015年廣州市政府機構改革將國土資源和城鄉規劃部門合并后，市國土資源和規劃委員會陸續立項建設了國土規劃業務一體化協同辦公平臺和廣州市多規合一實施管理平臺，前者定位為帶圖審批業務辦公系統，后者定位為項目管理和規劃實施監督與評估考核平臺。二者均為管理系統，著眼于提升市國規委的業務管理水平，但對管理所需的基礎數據生產和組織應用環節，尚缺少必要的智能系統支持，各規劃設計和規劃研究單位基本上仍是各自獨立工作，對數據的共享和深度利用更是有限。

2017年9月，廣州成為新一輪總規編制試點城市。按照《住房城鄉建設部關于城市總體規劃編制試點的指導意見》《中共廣州市委廣州市人民政府關于進一步加強城市規劃建設管理工作的實施意見》等要求，廣州市全面啟動新一輪城市總體規劃編制工作。

3.2 建設目標

本文項目旨在建設一個面向總體規劃編制全過程信息管理和數據共享的協同工作平臺，為各參編單位、政府部門、技術支撐單位和市國土規劃委有關部門提供便捷易用、信息權威、功能強大、開放共享、集成方便、可隨時隨地進行規劃協同工作的先進的信息化支撐環境，同時提供便捷先進的數據分析和挖掘工具，探索智慧規劃模式。

總規協同工作平臺的建設目標為：一是將多規合一和國土規劃“一張圖”的核心數據資源按照權限設置推送給相應的用戶，并提供專業而強大的數據統計分析應用功能；二是匯集不同單位、不同來源、不同階段的工作成果，開放數據入口和共享出口，建設支撐各類成果數據的匯集、共享、處理、展示和管理的資源池。

項目的實施將大大降低了規劃編制的工作成本，對提高資料收集和利用效能、縮減工作協同機會成本、降低信息不對稱影響，有著非凡的促進作用，并因此減少規劃研究、規劃編制的失誤和缺陷。圖1為平臺主界面。

3.3 整體框架

總規協同工作平臺依托云計算技術搭建而成，實現從軟硬件資源、數據資源到服務平臺、業務應用層面的一體化。從邏輯架構來看，整個平臺可以劃分為4個層次：基礎設施層、數據資源層、服務平臺層、業務應用層。此外，平臺建設還包括標準規范體系、安全保障體系、運行維護體系等內容，如圖2所示。

(1) 基礎設施層。基礎設施層為平臺提供服務器、存儲設備、網絡及虛擬化環境，是整個地理空間大數據中心的基礎支撐，對平臺的建設和日常運行至關重要。基礎設施層采用云計算技術架構，以物理設備作為基本單元，采用虛擬化技術，將物理設備進行池化，形成平臺的計算資源池、存儲資源池。

(2) 數據資源層。數據資源層為地理空間大數據中心平臺提供數據基礎。通過對現有數據成果的梳理、提取和整合，將形成一個統一的地理空間大數據庫，包括基礎地理數據庫、專題數據庫、成果圖集數據庫、綜合資料數據庫等子庫。平臺還建成數據庫管理系統，用于對成果數據進行管理；建設快速制圖系統，基于成果數據快速生成專題圖。

(3) 服務平臺層。服務平臺層是將數據成果轉化為Web服務，促進服務應用推廣和跨部門交換共享的關鍵部分。在服務平臺層建立兩大平臺：地理空間大數據共享服務平臺和地理空間大數據分析處理平臺。共享服務平臺除了提供可視化服務、數據服務、GIS功能服務、OGC標準服務等基礎GIS服務能力外，還基于云計算技術提供云GIS站點租用服務，使最終用戶無需部署軟硬件即可快速使用云GIS站點資源。共享服務平臺由服務發布與管理系統、云GIS管理系統及基礎GIS服務器軟件構成。大數據分析處理平臺基于Hadoop分布式計算框架提供地理空間大數據分析處理能力，包括海量影像數據處理、統計分析、關聯分析、聚類挖掘等分析能力。

(4) 業務應用層。業務應用層由大數據中心的統一服務門戶系統及上層各類業務應用系統構成。門戶系統是用戶訪問平臺、獲取資源、進行共享交換的統一入口，它由信息通告、資源中心、共享交換、在線制圖、快速應用搭建等功能模塊構成。業務部門的用戶可以利用快速應用搭建向導完成零代碼的業務應用構建，也可以利用平臺服務資源和開發接口開發自己的應用系統。

此外，平臺還包括標準規范體系、安全保障體系、運行維護體系的建設，這是平臺穩定運行的重要保障。

3.4 主要功能

(1) 多維數據管理。總規協同工作平臺中的時空數據資源體系更加完善，區別于傳統地理空間數據庫的建設方式，時空數據資源體系涵蓋時間、空間和屬性3個維度，數據種類豐富、現勢性強、準確度高。在時間維度上，形成包括歷史數據、現狀數據、規劃數據的時序數據庫；在空間維度上，涵蓋二維平面數據和空間三維模型，涉及地表模型、地下空間與地下管線模型、建筑三維模型等；在屬性維度上，不僅包括總規編制中所涉及的基礎地理數據、規劃管理數據等具有空間屬性信息的數據，還包括經濟、社會、人文等多方面的調查統計數據。

(2) 協同共享。總規協同工作平臺為總規編制提供了一個直觀、實用的工作空間，采用基于群組的共享交換模式，提供靈活的群組管理及共享策略。組織內部根據工作內容建立了總規編制領導小組成員、核心編制團隊、各區屬職能部門、專家學者、社會公眾等工作群組，各群組內部根據具體分工再進行部門及成員細化，并提供靈活多樣的分享策略，進行部門及群組間的地圖、數據、文檔等資源的高效共享。平臺通過Web服務的方式進行搭建，支持多終端訪問，不僅可以通過瀏覽器的方式來訪問系統，還可以通過手持的移動終端設備來訪問系統信息，真正做到整個組織內部用戶都可以隨時共享信息，協同規劃。

(3) 智能制圖與分析。智能制圖功能允許總規編制人員利用平臺內數據作為底圖，添加自己的業務數據，在瀏覽器端實現一鍵式制圖，為總規編制中的專題制圖工作提供便利；分析功能中集成了6類常用的空間分析功能，包括數據概要、位置查找、類型分析、幾何量算、數據管理、數據挖掘等。總規編制人員無需使用重量級的專業GIS軟件，就能在線進行高效的數據分析操作。圖3為智能制圖與分析示例。

(4) 大數據展示。為總規編制中大數據研究工作提供可視化服務，對空間數據、統計數據、文檔、多媒體4類數據，以多視圖整合和多維度方式進行展示。結合地圖可視化方式直觀地展示出POI、手機信令、浮動車數據等城市規劃相關大數據背后所隱含的規律及信息，為研究城市功能區劃分、交通路網服務功能、空間結構、區域聯系與影響等提供科學的輔助決策。大數據可視化功能包括：可視化轉換、靜態表達、動態表達、探索分析和模板制圖。圖4為大數據展示示例。

(5) 二三維一體化。總規協同工作平臺匯集市域建筑三維模型、重點區域城市設計成果等三維數據，實現二維與三維共存、相互補充的表達方式，可任意疊加豐富的二三維城市基礎數據和專項規劃數據，并提供日照模擬、陰影分析、自動場景飛行切換等高級三維系統功能，為規劃成果編制提供三維可視化決策輔助支持。圖5為二三維一體化示例。

4 結 語

在未來，對城鄉規劃方法產生重要影響的，不僅僅是規劃理論的創新，還有賴于信息技術和大數據分析的深入應用。新技術的出現將加速規劃理論和方法的變革，極大地促進規劃組織方法由自上而下模式向縱向與橫向結合模式轉變，促使規劃手段從空間設計向綜合評估轉變。多元、多源信息的實時匯聚與分享，正是消除信息不對稱、快速獲取資料、實現扁平化協同規劃的有效方法。這種跨越時空、地域、部門、人員、平臺的工作協同模式，將逐步成為主流的規劃組織方式。