國土空間規劃體系下的動態監測評估系統關鍵技術研究

游建標 胡兆平

(1. 江西省地質局第八地質大隊, 江西 上饒 334000;2. 江西核工業二六八測繪院, 江西 上饒 334000)

0 引言

我國空間規劃實施監測評估工作始于21世紀之初,在經過十幾年的研究和實踐后,取得豐富成果的同時,常態化、動態化的空間規劃實施監測評估機制卻始終無法形成[1]。導致上述問題的原因有如下幾方面：一是長期以來,我國規劃管理采用“重編制,輕實施、輕監測評估”的方式,空間規劃的動態監測和評估工作常常只在總體規劃實施中開展,詳細規劃方面重視程度不夠;二是空間規劃實施監測評估的制度和法規未健全,導致在實際監測評估過程中隨意性較強;三是城鄉規劃、土地利用規劃等各類空間規劃定量化程度差異大,缺乏統一的空間規劃動態監測評估的指標體系;四是各地各部門自行建立了相應的規劃管理信息系統,數據標準不一致、平臺架構不統一,導致數據共享難,無法形成統一的基礎數據庫,從而無法實現各類空間規劃統一的動態監測評估體系[2]。隨著自然資源部門的組建,2019年,中央全面深化改革委員會第六次會議審議通過了《關于建立國土空間規劃體系并監督實施的若干意見》(以下簡稱《意見》)[3],明確提出實施監督體系將作為國土空間規劃管理體系的四大子系統之一,實現規劃體系重心適當向規劃實施監測評估方向傾斜。建立健全國土空間規劃動態監測、評估以及預警的管理機制和更新維護機制。推進利用地理信息系統(geographic information system,GIS)、云計算、大數據等先進技術,建立統一的國土空間基礎信息平臺和國土空間規劃“一張圖”實施監測評估管理系統。根據這一指導思想,結合本市國土空間規劃管理的實際情況,提出了一套市級國土空間規劃“一張圖”實施監測評估管理系統(以下簡稱“系統”)的建設方法。本文詳細闡述了新時期國土空間規劃體系對動態監測評估的要求,系統建設框架和實現的關鍵技術,為其他城市開展國土空間規劃動態監測評估工作提供依據。

1 新時期國土空間規劃體系對動態監測評估的要求

1.1 構建統一的國土空間規劃“一張圖”

以第三次全國國土調查成果為基礎,對國土空間規劃動態監測評估體系所需的現狀數據、規劃數據、社會經濟數據和管理數據進行收集和整合,構建統一參考坐標系、邊界吻合、全域覆蓋、動態更新以及上下貫通的國土空間規劃“一張圖”。國土空間規劃“一張圖”是實現國土空間規劃動態監測評估工作的基礎,為動態監測評估指標選取、明確指標監測基線、年度實施和監測計劃提供統一的數據服務[4]。

1.2 強化動態監測評估指標作用過程的連貫性

市級國土空間規劃管理是整個國土空間規劃管理體系中最為復雜的環節,需要對上承接國家級戰略和宏觀調控、省級底線管控,對本級要明確全局發展的中長期目標,對縣(區)、鎮(街)級需要落實和分解管控要求。新時期國土空間規劃管理強化了指標作用過程的連貫性,將國家發展戰略、管控要求等目標進行逐一分解,實現國土空間規劃管理的指標化,讓國土空間規劃管理從規劃編制、規劃審批、規劃實施到規劃監督全過程可落實、可監測以及可評估。

1.3 系統建設輔助空間規劃實施監督

縱觀我國各類空間規劃實施監督的發展歷程,基本經歷了從定性分析、數據模型定量分析到構建實施監督平臺建設三個階段。當前GIS、云計算、大數據、人工智能等技術快速發展,搭建動態監測評估信息系統輔助空間規劃實施監督是必然趨勢。根據《意見》的要求,搭建系統支撐國土空間規劃全過程管理的監測評估。系統主要包括指標庫、模型庫、方法庫、知識庫以及交互界面。

2 系統框架設計

系統基于面向服務架構(service-oriented architecture,SOA)框架,在國土空間基礎信息平臺的基礎上,針對國土空間規劃動態監測評估的需求,分層次地對原有框架進行了完善。系統框架包括基礎層、信息資源層、應用服務層、應用層以及門戶層[5],兩側是保障系統運行的標準規范體系和安全運維保障體系。系統框架設計示意如圖1所示(根據修改意見,刪掉技術支撐層,并修改了相應的框架圖)。

圖1 系統框架設計示意圖

(1)基礎層是系統建設的硬件和資源保障,將各類服務器進行虛擬化,形成虛擬化資源,合理、動態地為系統分配計算資源、存儲資源以及網絡資源。

(2)信息資源層是系統運行的數據保障,主要包括了國土空間規劃“一張圖”數據庫和空間規劃動態監測評估知識庫?！耙粡垐D”數據庫包括現狀數據庫、規劃數據庫、管理數據庫和社會經濟數據庫。知識庫主要包括指標庫和模型庫,如,基本指標、特色指標、監測預警模型庫和專項評估模型等[6]。

(3)應用服務層為應用層的運行提供數據服務和功能服務,主要包括數據服務、基礎服務、定制服務以及監測評估服務等。

(4)應用層是系統展示的窗口,通過交互界面實現了指標庫管理、模型庫管理、動態監測管理、定期評估管理以及及時預警管理。

(5)門戶層是系統對外服務的門戶,主要包括規劃和自然資源部門內網服務門戶、政務服務門戶以及互聯網服務門戶。

3 關鍵技術

國土空間規劃動態監測評估管理主要包括“監測-預警”和“評估-控制”[7]兩個核心過程,涉及的關鍵技術包括四方面：數據收集、整理及處理技術,指標庫管理技術、模型庫管理技術和監測結果智能化分析技術。動態監測評估技術框架示意圖如圖2所示。

圖2 動態監測評估技術框架示意圖

3.1 數據收集、整理及處理技術

為構建統一的國土空間規劃“一張圖”數據庫,需對現狀數據、規劃數據、管理數據以及社會經濟數據進行自動化收集、整理和處理。數據自動化采集的來源包括規劃和自然資源部門和政府相關部門提供的基礎地理信息數據、規劃專題數據、土地利用專題數據等,互聯網提供的社會活動數據,如網購數據、外賣訂單數據等,物聯網提供的城市運行實時監測數據,如手機信令數據、車輛軌跡數據以及環境污染等。這些數據通常是支離破碎且缺乏關聯,需對數據進行關聯、對比、清洗和融合,再對數據進行轉換,形成統一數據的格式、編碼以及類型,最終錄入國土空間規劃“一張圖”相應的數據目錄列表中[8]。數據清洗融合轉換流程示意圖如圖3所示。

圖3 數據清洗融合轉換流程示意圖

3.2 指標庫管理技術

國土空間規劃動態監測評估指標庫是由市、區(縣)以及鎮街三級的國土空間總體規劃、詳細規劃以及專項規劃組成。整個指標庫體系框架采用“內核-外延”結構進行構建,其中“內核”指標是根據國家、省級的國土空間總體規劃目標進行逐一分解形成的指標體系,“外延”指標是根據國土空間總體規劃指標延伸而來的詳細規劃和專項規劃指標體系[9]?！皟群?外延”指標體系架構如圖4所示。

圖4 “內核-外延”指標體系架構示意圖

“內核-外延”指標體系的基礎是市級國土空間規劃核心指標體系。根據對《市縣國土空間規劃編制指南》規劃指標體系的梳理結合本身特色的指標體系,構建了4級、6大類12小類36項指標的國土空間規劃動態監測評估核心指標體系[10]。核心指標體系示意表如表1所示。

表1 核心指標體系示意表

3.3 模型庫管理技術

模型是以數據或程序的方式存在,包括模型代碼、說明、數據描述以及執行結果等文件,記錄模型算法、規則以及閾值設置等信息[11]。模型庫是模型存儲和表達的計算機系統,通過模型文件庫和字典庫實現模型管理。模型文件是指模型本體,模型文件庫則是眾多模型文件按照一定規則組織管理,形成的模型庫。模型字典是模型信息說明描述,模型字典庫存儲了模型信息,實現模型的查詢和調用等功能。國土空間規劃動態監測評估模型庫是利用數據庫形式按照模型類別建立子目錄,從而實現對模型文件庫和模型字典庫的存儲[12]。

模型庫運行在明確決策問題、范圍和條件的基礎上,首先,從數據庫中抽取符合條件的數據,并將這些數據傳遞給模型庫,作為模型計算的數據基礎。其次,模型庫利用模型文件庫和模型字典庫,自動實現模型的檢索、調用和模型計算,并將模型計算的模擬結果可視化輸出。最后,當模擬結果超出閾值設置的內容時,及時發布預警信息,并通過專題地圖或者分析圖表等方式進行表達[13]。模型庫運行流程示意圖如圖5所示。

圖5 模型庫運行流程示意圖

本文市級國土空間規劃動態監測評估的目標包括管控指標實現、底線及時預警和年度實施評估三方面。根據目標梳理需解決的決策問題,并構建國土空間規劃動態監測評估模型庫。模型庫包括兩方面內容：一是基于國土空間規劃動態監測評估指標搭建的監測預警模型庫;二是基于國土空間規劃現狀評估的需求,從人口、交通、安全、公共設施等專題構建的專項評估模型[14]。以公共設施覆蓋能力評估為例,詳細介紹公共設施覆蓋能力評估模型的構建。公服設施覆蓋能力評估模型流程示意圖如圖6所示。

圖6 公服設施覆蓋能力評估模型流程示意圖

3.4 監測結果智能化分析技術

通過調用國土空間規劃動態監測評估的指標監測預警模型庫和專項評估模型庫,實現監測數據動態更新后,觸發自動評估,并將評估結果以圖、表的形式進行展示,管理人員可根據評估結果及時對規劃進行完善或者調整,從而實現智能化輔助決策支持。以公共服務設施空間覆蓋能力——教育為例進行分析。通過系統可實時對全市四個尺度(市、區、街道和社區)的教育設施從而規劃和現狀兩個層次進行空間覆蓋尺度評估,主要包括生活圈覆蓋率評估、公共交通覆蓋率評估、服務半徑覆蓋率評估等[15],并將評估結果進行診斷,對評估結果中存在的問題提出空間優化策略,從而實現“監測、預警、評估、診斷、優化”的工作模式。

4 結束語

本文研究了在國土空間規劃體系下搭建動態監測評估系統的方法,詳細介紹系統實現的關鍵技術,取得的成果包括如下幾方面,一是在對政府相關部門、物聯網以及互聯網等數據進行收集、整理、融合和轉換后,構建了服務于動態監測的國土空間規劃“一張圖”數據庫;二是構建了市級國土空間規劃“內核-外延”指標體系,形成了6大類12小類36項核心指標;三是梳理了國土空間規劃動態監測評估的監測預警模型庫和專項評估模型。四是以教育公共設施空間覆蓋能力評估為例,對監測結果進行了智能化分析。但系統也存在一定的不足,如目前系統只能支撐規劃編制階段,后期還需拓展應用;核心指標體系存在一定的局限性,后期還需深入研究下層次核心指標的構建;動態監測評估的模型較多,系統只實現了一部分,后期需完善國土空間規劃動態監測評估的技術手段。