智慧规划下的协同编制信息资源平台研究

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(广州市城市规划自动化中心，广东 广州 510230)

中国已经进入全面建设现代化强国的新时代，城乡规划事业的发展也从支持城乡空间环境建设向“提升城乡治理水平、以人为核心的城镇化”迈进，构建人民城市共建、共治、共享的规划新理念，化解城市新矛盾。目标导向与问题导向相结合，面对新问题，做好供给侧改革，实现从传统规划到创新规划的转变，成为新的时代命题。与此同时，云计算、大数据、物联网、人工智能等新兴技术的日益成熟，不仅助推社会经济领域的快速变革，也对城市规划的方法产生了重要影响，为规划支持系统的决策力和智能性提供了广阔的舞台，并完全改变了传统应用的场景和规划信息化建设的模式，释放人的脑力以实现人机协同[1-3]。因此，在规划理念及信息技术双重变革的背景下，城市规划需要在工作模式、技术手段与组织方法等多方面进行信息化改革，才能适应城市规划的转型要求，促进城市规划与管理的科学化、规范化与精细化[4]。

1 智慧规划

智慧规划概念初见于2012年，至今业内仍未形成权威的定义。随着云计算、大数据、人工智能等新信息技术的成熟，智慧规划的内涵也在不断丰富，但目前对智慧规划的基本认知也形成了一定共识。智慧规划应具有系统性、智能性、共享性及动态性等特征，能对多源、异构、多时相、空间性的信息进行综合处理和分析利用，以实现更透彻的信息感控，更全面的互联互通，以及更深入的面向规划的智能决策[5-6]。

从信息化的角度考虑，智慧规划还有诸多外延。在业务服务上，表现为从粗放管理走向精细化管控；在决策支持上，表现为从主观决策走向科学预测和分析；在应用模式上，通过移动服务随时随地做到信息掌控；在技术支撑上，遵循并继承智慧城市的内容。

1.1 传统规划编制模式存在的问题

我国现阶段的规划体制内，规划编制模式主要存在以下问题：

(1) 信息不对称、共享程度低。规划编制过程中需要大量的空间数据、统计数据、文本资料，以提供规划区域的基础信息，而传统规划编制模式中使用的数据往往具有多语义、多时态、多尺度、多格式等特征，且大多存在于异构的地理信息系统中，数据资源体系不完善,导致数据共享和处理功能互操作困难[7-8]。因此，规划师难以准确把握城市的发展现状及人的活动规律，难以达到精准规划、人本规划的目的。

(2) 规划协同工作模式简单。城市规划编制是一个众谋众智的过程，需要依托大量的专业技术人员开展跨部门、跨领域、跨区域的多团队的实时、高效协同工作。然而，传统城市规划编制过程往往没有实现实时、高效的在线协同及部门之间、不同规划专题之间的有机衔接，导致多头管理、重复规划、规划脱节，甚至同一地区出现矛盾等诸多问题[4]。

(3) 智能决策水平较低。在传统规划编制中，研究城市现象和城市问题的描述及策略主要依靠规划师的个人经验、理论水平、分析能力，规划成果质量很大程度上取决于决策者的水平，缺乏城市未来发展过程中各种不确定性问题的路径变化分析、模拟与预测。

(4) 公众参与程度低。各地政府在借鉴国外规划公众参与经验的基础上，经过多年的实践，已逐步建立城市规划公众参与制度，但目前公众参与度仍然较低。政府鼓励、组织公众积极参与城市规划，但除规划公示具有普遍性和强制性外，其余的公众参与方式大多具有个案性和非强制性特点[9]。在实践中，规划部门在制定公示方案时，没有充分考虑参与人的非专业性特点，加上缺乏有效的参与回报机制，导致参与度低，难以让公众真正参与到规划决策中来。

1.2 大数据下的规划编制

随着大数据、云计算、人工智能等技术的兴起，数据采集、信息挖掘和预测分析等研究方法也取得了快速进步，可以为规划编制提供实时、精确的决策支持。传统规划编制中采用的遥感影像数据、测绘地形数据、人口经济普查数据，与新兴的POI、手机信令、移动互联网LBS、浮动车等大数据相结合，相互补充，在时间与空间两个维度上对社会、经济和交通等活动展开研究；通过构建基于时空大数据挖掘的辅助决策支持系统，挖掘海量数据中的隐含规律，进而对城市发展相关政策的制定起到指导作用。目前，城市大数据已在城市空间活力、城市交通、防灾减灾、城市设计、历史文化保护、城市双修等领域成功进行了探究实践，积累了丰富经验[10-12]。

1.3 规划信息化迎来的新机遇

我国规划信息化始于20世纪80年代末期，发展至今已有30年。这期间行业发展历经3个阶段：2000年前为第一阶段，规划信息化主要是将手绘图及纸质办公转移至计算机，大幅提升规划设计和管理业务的工作效率；2000—2013年为第二阶段，随着数字城市概念的兴起，规划信息化技术及相关产业高速发展，此阶段的重点是数字化与质量控制；2013年至今为第三阶段，随着智慧城市建设的逐步深入，开放数据理念的蓬勃发展，以及城市运行有关的动态数据的充实，为规划信息化行业带来了巨大的变革，其由数据与算法驱动，信息技术与规划本身的结合度更加紧密，信息化的目标是利用数据科学实现对规划问题的解答，数据与技术方法直接服务于规划研究和设计业务[13]。

城镇化背景下，城市规划开始面临由“自上而下”到“自下而上”“多元共治”的理念转向，行业重点也从城市建设转到城市运营与治理。近些年，新兴信息技术的快速发展正在为处于规划转型和时代发展双重要求下的规划信息化注入新的活力。在规划信息化领域，新IT技术体现出来的能力和优势，为规划管理和空间规划统筹工作提供了更多的技术路径和工作模式选择，给更智慧的规划编制及管理带来了新的机遇[14]。一方面，这些新的技术手段能够形成企业级的技术框架，支撑业务运行的灵活应变和业务监督的立体预防，让规划编制、审批、监督等各项工作的科学性、高效性得到进一步提升；另一方面，手机信令、社交媒体、GPS等具有时空连续性特征的新兴数据，为城市规划中空间活动的分析研究提供了大数据来源，为大数据分析、机器学习等技术方法的运用奠定了基础。

2 规划协同编制平台

2.1 内 涵

规划编制作为一项涉及多用户、多组织协作的工作，不仅需要为组织内的参编人员提供实时信息共享服务，还需要为组织间的规划师们提供协同工作环境，进行协同办公和及时信息反馈。规划编制协同平台旨在为规划编制工作提供实时、高效的信息管理、数据共享及协同办公服务，依托WebGIS模式，通过定义标准的协议、接口及功能模块的组合，整合规划编制及业务数据，搭建一个开放式、个性化的在线协同平台，以Web的方式提供资源和功能，而用户则采用多种终端随时随地访问这些资源和功能。规划编制协同平台实现了规划师之间、部门之间的纵向及横向协同，加强规划数据、阶段性成果的及时沟通与共享，减少不同层次规划之间的冲突。在这种模式下，平台变得更加简单易用、开放和整合，使得平台为组织机构所有用户提供服务成为现实。

2.2 主要特点

(1) 时空信息聚合。编制工作中的各类基础地理信息、规划成果大多存在于异构的地理信息系统中，且具有多时态、多格式等特征，不利于进行数据共享、数据挖掘等操作，迫切需要进行时空信息聚合[15]。规划编制协同平台通过统一、规范的信息化标准实现多源基础空间数据与专题数据的整合，解决了传统规划编制过程中“规划信息孤岛”的问题，满足规划编制部门对空间信息共享与互操作的需求。

(2) 跨部门协同。传统规划编制的工作模式相对封闭，主要协作方式在于部门内部，而规划编制协同平台则更加注重部门间、单位间的协作，为所有参与编制的规划师提供统一的工作平台，提升不同专业的设计人员与规划管理人员的协同能力，以及单位间横向协作效能，汇聚最新工作成果及反馈信息，加强不同类型、不同层级规划之间的衔接，提高规划的科学性。

(3) 实时共享。传统规划编制模式中，相关资料与成果主要采用文件传输的方式进行共享，数据安全性存在较大隐患，且很难达到实时共享的目标。规划编制协同平台能够让规划师们随时随地用任何设备将自己的资料及成果分享给平台内的工作者或工作部门，并且通过资料及人员的权限设置，保护重要数据的安全。

(4) 智能检索。规划编制协同平台拥有一个集地图、时空数据、服务、文档、模板、程序等资源于一体的综合资源中心，将平台所拥有的地理资源、服务及应用按不同类型、不同权限展示出来，用户可以在浏览器、移动终端快速访问该资源中心，准确检索、获取专题资源并实现共享交换。

3 广州在总体规划协同编制平台的探索实践

3.1 建设背景

2015年广州市政府机构改革将国土资源和城乡规划部门合并后，市国土资源和规划委员会陆续立项建设了国土规划业务一体化协同办公平台和广州市多规合一实施管理平台，前者定位为带图审批业务办公系统，后者定位为项目管理和规划实施监督与评估考核平台。二者均为管理系统，着眼于提升市国规委的业务管理水平，但对管理所需的基础数据生产和组织应用环节，尚缺少必要的智能系统支持，各规划设计和规划研究单位基本上仍是各自独立工作，对数据的共享和深度利用更是有限。

2017年9月，广州成为新一轮总规编制试点城市。按照《住房城乡建设部关于城市总体规划编制试点的指导意见》《中共广州市委广州市人民政府关于进一步加强城市规划建设管理工作的实施意见》等要求，广州市全面启动新一轮城市总体规划编制工作。

3.2 建设目标

本文项目旨在建设一个面向总体规划编制全过程信息管理和数据共享的协同工作平台，为各参编单位、政府部门、技术支撑单位和市国土规划委有关部门提供便捷易用、信息权威、功能强大、开放共享、集成方便、可随时随地进行规划协同工作的先进的信息化支撑环境，同时提供便捷先进的数据分析和挖掘工具，探索智慧规划模式。

总规协同工作平台的建设目标为：一是将多规合一和国土规划“一张图”的核心数据资源按照权限设置推送给相应的用户，并提供专业而强大的数据统计分析应用功能；二是汇集不同单位、不同来源、不同阶段的工作成果，开放数据入口和共享出口，建设支撑各类成果数据的汇集、共享、处理、展示和管理的资源池。

项目的实施将大大降低了规划编制的工作成本，对提高资料收集和利用效能、缩减工作协同机会成本、降低信息不对称影响，有着非凡的促进作用，并因此减少规划研究、规划编制的失误和缺陷。图1为平台主界面。

3.3 整体框架

总规协同工作平台依托云计算技术搭建而成，实现从软硬件资源、数据资源到服务平台、业务应用层面的一体化。从逻辑架构来看，整个平台可以划分为4个层次：基础设施层、数据资源层、服务平台层、业务应用层。此外，平台建设还包括标准规范体系、安全保障体系、运行维护体系等内容，如图2所示。

(1) 基础设施层。基础设施层为平台提供服务器、存储设备、网络及虚拟化环境，是整个地理空间大数据中心的基础支撑，对平台的建设和日常运行至关重要。基础设施层采用云计算技术架构，以物理设备作为基本单元，采用虚拟化技术，将物理设备进行池化，形成平台的计算资源池、存储资源池。

(2) 数据资源层。数据资源层为地理空间大数据中心平台提供数据基础。通过对现有数据成果的梳理、提取和整合，将形成一个统一的地理空间大数据库，包括基础地理数据库、专题数据库、成果图集数据库、综合资料数据库等子库。平台还建成数据库管理系统，用于对成果数据进行管理；建设快速制图系统，基于成果数据快速生成专题图。

(3) 服务平台层。服务平台层是将数据成果转化为Web服务，促进服务应用推广和跨部门交换共享的关键部分。在服务平台层建立两大平台：地理空间大数据共享服务平台和地理空间大数据分析处理平台。共享服务平台除了提供可视化服务、数据服务、GIS功能服务、OGC标准服务等基础GIS服务能力外，还基于云计算技术提供云GIS站点租用服务，使最终用户无需部署软硬件即可快速使用云GIS站点资源。共享服务平台由服务发布与管理系统、云GIS管理系统及基础GIS服务器软件构成。大数据分析处理平台基于Hadoop分布式计算框架提供地理空间大数据分析处理能力，包括海量影像数据处理、统计分析、关联分析、聚类挖掘等分析能力。

(4) 业务应用层。业务应用层由大数据中心的统一服务门户系统及上层各类业务应用系统构成。门户系统是用户访问平台、获取资源、进行共享交换的统一入口，它由信息通告、资源中心、共享交换、在线制图、快速应用搭建等功能模块构成。业务部门的用户可以利用快速应用搭建向导完成零代码的业务应用构建，也可以利用平台服务资源和开发接口开发自己的应用系统。

此外，平台还包括标准规范体系、安全保障体系、运行维护体系的建设，这是平台稳定运行的重要保障。

3.4 主要功能

(1) 多维数据管理。总规协同工作平台中的时空数据资源体系更加完善，区别于传统地理空间数据库的建设方式，时空数据资源体系涵盖时间、空间和属性3个维度，数据种类丰富、现势性强、准确度高。在时间维度上，形成包括历史数据、现状数据、规划数据的时序数据库；在空间维度上，涵盖二维平面数据和空间三维模型，涉及地表模型、地下空间与地下管线模型、建筑三维模型等；在属性维度上，不仅包括总规编制中所涉及的基础地理数据、规划管理数据等具有空间属性信息的数据，还包括经济、社会、人文等多方面的调查统计数据。

(2) 协同共享。总规协同工作平台为总规编制提供了一个直观、实用的工作空间，采用基于群组的共享交换模式，提供灵活的群组管理及共享策略。组织内部根据工作内容建立了总规编制领导小组成员、核心编制团队、各区属职能部门、专家学者、社会公众等工作群组，各群组内部根据具体分工再进行部门及成员细化，并提供灵活多样的分享策略，进行部门及群组间的地图、数据、文档等资源的高效共享。平台通过Web服务的方式进行搭建，支持多终端访问，不仅可以通过浏览器的方式来访问系统，还可以通过手持的移动终端设备来访问系统信息，真正做到整个组织内部用户都可以随时共享信息，协同规划。

(3) 智能制图与分析。智能制图功能允许总规编制人员利用平台内数据作为底图，添加自己的业务数据，在浏览器端实现一键式制图，为总规编制中的专题制图工作提供便利；分析功能中集成了6类常用的空间分析功能，包括数据概要、位置查找、类型分析、几何量算、数据管理、数据挖掘等。总规编制人员无需使用重量级的专业GIS软件，就能在线进行高效的数据分析操作。图3为智能制图与分析示例。

(4) 大数据展示。为总规编制中大数据研究工作提供可视化服务，对空间数据、统计数据、文档、多媒体4类数据，以多视图整合和多维度方式进行展示。结合地图可视化方式直观地展示出POI、手机信令、浮动车数据等城市规划相关大数据背后所隐含的规律及信息，为研究城市功能区划分、交通路网服务功能、空间结构、区域联系与影响等提供科学的辅助决策。大数据可视化功能包括：可视化转换、静态表达、动态表达、探索分析和模板制图。图4为大数据展示示例。

(5) 二三维一体化。总规协同工作平台汇集市域建筑三维模型、重点区域城市设计成果等三维数据，实现二维与三维共存、相互补充的表达方式，可任意叠加丰富的二三维城市基础数据和专项规划数据，并提供日照模拟、阴影分析、自动场景飞行切换等高级三维系统功能，为规划成果编制提供三维可视化决策辅助支持。图5为二三维一体化示例。

4 结 语

在未来，对城乡规划方法产生重要影响的，不仅仅是规划理论的创新，还有赖于信息技术和大数据分析的深入应用。新技术的出现将加速规划理论和方法的变革，极大地促进规划组织方法由自上而下模式向纵向与横向结合模式转变，促使规划手段从空间设计向综合评估转变。多元、多源信息的实时汇聚与分享，正是消除信息不对称、快速获取资料、实现扁平化协同规划的有效方法。这种跨越时空、地域、部门、人员、平台的工作协同模式，将逐步成为主流的规划组织方式。