国土空间规划体系下的动态监测评估系统关键技术研究

游建标 胡兆平

(1. 江西省地质局第八地质大队, 江西 上饶 334000;2. 江西核工业二六八测绘院, 江西 上饶 334000)

0 引言

我国空间规划实施监测评估工作始于21世纪之初,在经过十几年的研究和实践后,取得丰富成果的同时,常态化、动态化的空间规划实施监测评估机制却始终无法形成[1]。导致上述问题的原因有如下几方面：一是长期以来,我国规划管理采用“重编制,轻实施、轻监测评估”的方式,空间规划的动态监测和评估工作常常只在总体规划实施中开展,详细规划方面重视程度不够;二是空间规划实施监测评估的制度和法规未健全,导致在实际监测评估过程中随意性较强;三是城乡规划、土地利用规划等各类空间规划定量化程度差异大,缺乏统一的空间规划动态监测评估的指标体系;四是各地各部门自行建立了相应的规划管理信息系统,数据标准不一致、平台架构不统一,导致数据共享难,无法形成统一的基础数据库,从而无法实现各类空间规划统一的动态监测评估体系[2]。随着自然资源部门的组建,2019年,中央全面深化改革委员会第六次会议审议通过了《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》(以下简称《意见》)[3],明确提出实施监督体系将作为国土空间规划管理体系的四大子系统之一,实现规划体系重心适当向规划实施监测评估方向倾斜。建立健全国土空间规划动态监测、评估以及预警的管理机制和更新维护机制。推进利用地理信息系统(geographic information system,GIS)、云计算、大数据等先进技术,建立统一的国土空间基础信息平台和国土空间规划“一张图”实施监测评估管理系统。根据这一指导思想,结合本市国土空间规划管理的实际情况,提出了一套市级国土空间规划“一张图”实施监测评估管理系统(以下简称“系统”)的建设方法。本文详细阐述了新时期国土空间规划体系对动态监测评估的要求,系统建设框架和实现的关键技术,为其他城市开展国土空间规划动态监测评估工作提供依据。

1 新时期国土空间规划体系对动态监测评估的要求

1.1 构建统一的国土空间规划“一张图”

以第三次全国国土调查成果为基础,对国土空间规划动态监测评估体系所需的现状数据、规划数据、社会经济数据和管理数据进行收集和整合,构建统一参考坐标系、边界吻合、全域覆盖、动态更新以及上下贯通的国土空间规划“一张图”。国土空间规划“一张图”是实现国土空间规划动态监测评估工作的基础,为动态监测评估指标选取、明确指标监测基线、年度实施和监测计划提供统一的数据服务[4]。

1.2 强化动态监测评估指标作用过程的连贯性

市级国土空间规划管理是整个国土空间规划管理体系中最为复杂的环节,需要对上承接国家级战略和宏观调控、省级底线管控,对本级要明确全局发展的中长期目标,对县(区)、镇(街)级需要落实和分解管控要求。新时期国土空间规划管理强化了指标作用过程的连贯性,将国家发展战略、管控要求等目标进行逐一分解,实现国土空间规划管理的指标化,让国土空间规划管理从规划编制、规划审批、规划实施到规划监督全过程可落实、可监测以及可评估。

1.3 系统建设辅助空间规划实施监督

纵观我国各类空间规划实施监督的发展历程,基本经历了从定性分析、数据模型定量分析到构建实施监督平台建设三个阶段。当前GIS、云计算、大数据、人工智能等技术快速发展,搭建动态监测评估信息系统辅助空间规划实施监督是必然趋势。根据《意见》的要求,搭建系统支撑国土空间规划全过程管理的监测评估。系统主要包括指标库、模型库、方法库、知识库以及交互界面。

2 系统框架设计

系统基于面向服务架构(service-oriented architecture,SOA)框架,在国土空间基础信息平台的基础上,针对国土空间规划动态监测评估的需求,分层次地对原有框架进行了完善。系统框架包括基础层、信息资源层、应用服务层、应用层以及门户层[5],两侧是保障系统运行的标准规范体系和安全运维保障体系。系统框架设计示意如图1所示(根据修改意见,删掉技术支撑层,并修改了相应的框架图)。

图1 系统框架设计示意图

(1)基础层是系统建设的硬件和资源保障,将各类服务器进行虚拟化,形成虚拟化资源,合理、动态地为系统分配计算资源、存储资源以及网络资源。

(2)信息资源层是系统运行的数据保障,主要包括了国土空间规划“一张图”数据库和空间规划动态监测评估知识库。“一张图”数据库包括现状数据库、规划数据库、管理数据库和社会经济数据库。知识库主要包括指标库和模型库,如,基本指标、特色指标、监测预警模型库和专项评估模型等[6]。

(3)应用服务层为应用层的运行提供数据服务和功能服务,主要包括数据服务、基础服务、定制服务以及监测评估服务等。

(4)应用层是系统展示的窗口,通过交互界面实现了指标库管理、模型库管理、动态监测管理、定期评估管理以及及时预警管理。

(5)门户层是系统对外服务的门户,主要包括规划和自然资源部门内网服务门户、政务服务门户以及互联网服务门户。

3 关键技术

国土空间规划动态监测评估管理主要包括“监测-预警”和“评估-控制”[7]两个核心过程,涉及的关键技术包括四方面：数据收集、整理及处理技术,指标库管理技术、模型库管理技术和监测结果智能化分析技术。动态监测评估技术框架示意图如图2所示。

图2 动态监测评估技术框架示意图

3.1 数据收集、整理及处理技术

为构建统一的国土空间规划“一张图”数据库,需对现状数据、规划数据、管理数据以及社会经济数据进行自动化收集、整理和处理。数据自动化采集的来源包括规划和自然资源部门和政府相关部门提供的基础地理信息数据、规划专题数据、土地利用专题数据等,互联网提供的社会活动数据,如网购数据、外卖订单数据等,物联网提供的城市运行实时监测数据,如手机信令数据、车辆轨迹数据以及环境污染等。这些数据通常是支离破碎且缺乏关联,需对数据进行关联、对比、清洗和融合,再对数据进行转换,形成统一数据的格式、编码以及类型,最终录入国土空间规划“一张图”相应的数据目录列表中[8]。数据清洗融合转换流程示意图如图3所示。

图3 数据清洗融合转换流程示意图

3.2 指标库管理技术

国土空间规划动态监测评估指标库是由市、区(县)以及镇街三级的国土空间总体规划、详细规划以及专项规划组成。整个指标库体系框架采用“内核-外延”结构进行构建,其中“内核”指标是根据国家、省级的国土空间总体规划目标进行逐一分解形成的指标体系,“外延”指标是根据国土空间总体规划指标延伸而来的详细规划和专项规划指标体系[9]。“内核-外延”指标体系架构如图4所示。

图4 “内核-外延”指标体系架构示意图

“内核-外延”指标体系的基础是市级国土空间规划核心指标体系。根据对《市县国土空间规划编制指南》规划指标体系的梳理结合本身特色的指标体系,构建了4级、6大类12小类36项指标的国土空间规划动态监测评估核心指标体系[10]。核心指标体系示意表如表1所示。

表1 核心指标体系示意表

3.3 模型库管理技术

模型是以数据或程序的方式存在,包括模型代码、说明、数据描述以及执行结果等文件,记录模型算法、规则以及阈值设置等信息[11]。模型库是模型存储和表达的计算机系统,通过模型文件库和字典库实现模型管理。模型文件是指模型本体,模型文件库则是众多模型文件按照一定规则组织管理,形成的模型库。模型字典是模型信息说明描述,模型字典库存储了模型信息,实现模型的查询和调用等功能。国土空间规划动态监测评估模型库是利用数据库形式按照模型类别建立子目录,从而实现对模型文件库和模型字典库的存储[12]。

模型库运行在明确决策问题、范围和条件的基础上,首先,从数据库中抽取符合条件的数据,并将这些数据传递给模型库,作为模型计算的数据基础。其次,模型库利用模型文件库和模型字典库,自动实现模型的检索、调用和模型计算,并将模型计算的模拟结果可视化输出。最后,当模拟结果超出阈值设置的内容时,及时发布预警信息,并通过专题地图或者分析图表等方式进行表达[13]。模型库运行流程示意图如图5所示。

图5 模型库运行流程示意图

本文市级国土空间规划动态监测评估的目标包括管控指标实现、底线及时预警和年度实施评估三方面。根据目标梳理需解决的决策问题,并构建国土空间规划动态监测评估模型库。模型库包括两方面内容：一是基于国土空间规划动态监测评估指标搭建的监测预警模型库;二是基于国土空间规划现状评估的需求,从人口、交通、安全、公共设施等专题构建的专项评估模型[14]。以公共设施覆盖能力评估为例,详细介绍公共设施覆盖能力评估模型的构建。公服设施覆盖能力评估模型流程示意图如图6所示。

图6 公服设施覆盖能力评估模型流程示意图

3.4 监测结果智能化分析技术

通过调用国土空间规划动态监测评估的指标监测预警模型库和专项评估模型库,实现监测数据动态更新后,触发自动评估,并将评估结果以图、表的形式进行展示,管理人员可根据评估结果及时对规划进行完善或者调整,从而实现智能化辅助决策支持。以公共服务设施空间覆盖能力——教育为例进行分析。通过系统可实时对全市四个尺度(市、区、街道和社区)的教育设施从而规划和现状两个层次进行空间覆盖尺度评估,主要包括生活圈覆盖率评估、公共交通覆盖率评估、服务半径覆盖率评估等[15],并将评估结果进行诊断,对评估结果中存在的问题提出空间优化策略,从而实现“监测、预警、评估、诊断、优化”的工作模式。

4 结束语

本文研究了在国土空间规划体系下搭建动态监测评估系统的方法,详细介绍系统实现的关键技术,取得的成果包括如下几方面,一是在对政府相关部门、物联网以及互联网等数据进行收集、整理、融合和转换后,构建了服务于动态监测的国土空间规划“一张图”数据库;二是构建了市级国土空间规划“内核-外延”指标体系,形成了6大类12小类36项核心指标;三是梳理了国土空间规划动态监测评估的监测预警模型库和专项评估模型。四是以教育公共设施空间覆盖能力评估为例,对监测结果进行了智能化分析。但系统也存在一定的不足,如目前系统只能支撑规划编制阶段,后期还需拓展应用;核心指标体系存在一定的局限性,后期还需深入研究下层次核心指标的构建;动态监测评估的模型较多,系统只实现了一部分,后期需完善国土空间规划动态监测评估的技术手段。