新时期国土空间规划的数字化转型思考
阅读:4087 2020-05-07

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本文为《城乡规划》2020年期刊以飨读者的第 篇论文


Abstract

本文首先简要阐述了以生态文明为导向的国土空间规划工作形势,以及对数字化转型特征的理解,分析了新时期国土空间规划数字化转型业务的需求;


其次,详细阐述了国土空间规划实现数字化转型的数化、连接和赋能三大关键能力,提出了以数化、连接、智能为核心的国土空间规划信息化框架,分析了以“混合云、数据湖、智脑、泛在计算”为核心的技术支撑构成;


最后,强调了新时期国土空间规划的数字化转型,是向智慧化的跃升,需要从信息化理念和技术方法等多个层面融合创新。

作者

罗    亚    上海数慧系统技术有限公司副总经理

余铁桥    上海数慧系统技术有限公司部门经理

程    洋    上海数慧系统技术有限公司副总架构师



01

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新时期国土空间规划的挑战与机遇


随着2019 年3 月底所有地方机构改革基本完成,国土空间规划编制工作启动实施,加快推进全国统一、相互衔接、分层分级的国土空间规划体系建立并监督实施,就成为各级自然资源和规划部门的重要任务。


一个时代有一个时代的空间逻辑。以生态文明为导向、以落实国家治理能力和治理体系现代化为聚焦,新时期国土空间规划不能沿用过去的模式,需要从理论、方法和实践多个层面进行优化、重构,提升国土空间规划的前瞻性、科学性和可操作性


而以人工智能、大数据、区块链、物联网、云计算等为核心的新一轮信息技术的进步,正在重塑着社会经济建设的各行各业。


党的十九大正式提出了“数字中国”“智慧社会”的建设要求,通过“互联网+ 政务服务”等行动落实政府数字化转型,打造“数字政府”。


因此,在新时期的国土空间规划工作中,如何运用新一轮信息技术的数字化重塑能力,推进国土空间治理体系和治理能力的现代化,就显得尤为重要



02

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数字化转型的特征


数字化、网络化、智能化是数字化转型的基本逻辑,其中,数字化是基础,数字化和网络化共同作为智能化实现的前提


数字化是指以数字孪生为核心,将组织的流程、资料等实体要素建立起对应的数字化虚拟镜像,并通过逻辑进行关联,形成一组数字化模型,如业务模型、财务报表等。


网络化是指以连接为目标,建立信息流通的通道和业务操作的入口,把组织内外的所有关系对象连接在一个网络空间里,打破业务孤岛和数据孤岛,实现全业务对象的数字化链接。


智能化是以大数据、人工智能等技术为核心,基于更多的数据来源、更广泛的对象感知,通过复杂的模型运算,对组织的风险识别、违规示警、政策模拟等做出行动或提出建议,典型的事例如智能车间、无人超市等。



03

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国土空间规划数字化转型的需求分析


新时期国土空间规划的数字化转型,核心是围绕当前国土空间规划工作所面临的问题和工作目标,即提升国土空间规划的前瞻性、科学性、操作性,建立国土空间规划并监督实施。


为此,一方面要围绕整个国土空间规划体系重构并监督实施的总体要求,建立与之匹配的信息化抓手,以支撑国土空间规划的编制、实施、监督、评估、公众参与全环节管理。


同时,把国土空间规划的多个主体打造成网络化的规划“命运共同体”,实现目标一致、信息共享、纵横连接、治理协同,包括国家、省、市、县、乡(镇)多层级自然资源部门的互联互通,各级自然资源部门与本级政府其他单位之间的协作治理,以及政府与社会、企业的规划共建、共治、共享。


另一方面,要围绕前瞻性、科学性、可操作性的能力提升,打造业务全过程数字化决策链,融合物联感知、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术,建立“大平台、微服务、移动化、轻应用”的技术架构,打造可感知、能学习、善治理、自适应的智慧能力,在规划编制、审批实施、监督监管、评估反馈的全环节实现“人脑+ 智脑”的决策协同。



04

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国土空间规划数字化转型的关键能力探讨


新时期国土空间规划的数字化转型,就是以构建智慧型国土空间规划为目标,配合当前和未来国土空间治理转型的要求,通过建立国土空间规划的数字化生态基础,以“国土空间全域数字化、国土空间治理工作协同化、国土空间规划智能化”为核心,构建一套支撑国土空间规划科学编制、精细实施、动态监督的信息化体系,形成开放、共享、协调、绿色、智能的国土规划空间新格局,创建数字化、网络化、智慧化的空间治理新模式。


结合对数字化转型的基本理解,通过数字化转型打造智慧型国土空间规划,应该具备数化、连接、赋能这三大关键能力,其目标分别是建立数字空间、实现协同治理和智能决策,如图1 所示。


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图1 国土空间规划数字化转型的关键能力


三大关键能力的基本内涵可以概括为:

1

数化以数字化为切入点,进行空间实体要素和空间运行规则的数字化,实现实体规划空间和要素的“数字孪生”,人地关联、动静结合,建立全域覆盖、全要素覆盖、多源融合的自然资源数据湖。

2

连接以网络连接、信息共享、渠道畅通为目标,构建一个规划编制者、管理者、专家和公众的规划协同“O2O”(Online To Offline)的生态圈,形成网络化的规划命运共同体,实现协同治理、众筹创新。

3

赋能以推动治理创新为目标,综合运用大数据、人工智能等技术,构建规划全过程数字化决策链,整体形成可感知、能学习、善治理、自适应的层层递进的智慧型应用,推动基于经验的决策向基于数据的决策科学转变。

其中:可感知,核心是建立全域覆盖、多维立体、自我反馈的全方位感知体系;能学习,核心是建立基于指标、模型和推理三级进阶知识库的全过程数字化决策链;善治理,核心是建立科学编制、精细实施、动态管控、精准预测的全过程数字化治理体系;自适应,核心是能够动态监测、实时反馈、及时更新的主动优化机制。



05

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数字化转型的国土空间规划信息化框架探讨


基于上述关键能力分析,初步梳理了数字化转型的国土空间规划基础框架(图2、图3)。


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图2 数字化转型的国土空间规划信息化基础框架


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图3 数字化转型的国土空间规划信息化技术框架


5.1    “数化+”


数字空间是基座,包括实体要素数字化、管控指标数字化、规则模型数字化。


在此基础上,以服务国土空间规划的编制与成果审批、用地许可与规划实施、监督监测与评估反馈三大主体业务环节为聚焦,建立核心支撑系统,科学编制、精细实施、动态监督,形成直观可见、内容可信的空间治理目标的指导蓝图、空间治理规划实施的任务清单、空间治理监测评估成绩单。


其中,要素数字化是通过山、水、林、田、湖、草的自然空间和人、车、路、地、房的社会空间的各要素的数字化,整体形成现状数据、规划数据、管理数据和社会经济数据,是数字化治理的基础支撑;


管控指标数字化是在国土空间规划体系中,将规划逐级传导的刚性和弹性指标梳理为计算机可识别、可计算的逻辑模型,形成指标库,是精细管控的核心依据;


规则模型数字化是将复杂业务逻辑的相关规则,如资源环境承载力评价、国土空间开发适宜性评价等工作所依赖的数学模型,转化为计算机可识别的数字化模型,即规则模型库,是智能决策的重要基础。


5.2     “连接+”


打造网络化的规划“命运共同体”,将政府、企业和个人等各方主体紧密联系在一起,实现跨区域协同、跨层级协同和跨群体共享,其中,跨区域协同是让分布在不同空间位置上的广泛主体参与到规划的政策制定和监督工作中,通过网络空间实现在线协同。


跨层级协同包括横、纵两个方面,在纵向上是国家、省、市(县)、乡镇各级自然资源部门之间的衔接互动;横向上是自然资源部门与本级政府各委办部门的联通协作。跨群体协同是指政府与企业、社会团体、市民之间实现紧密合作、共建共享。


5.3    “智能+”


在数字化、网络化的基础上,聚合利用数据仓库、数据挖掘、指标和模型管理、大数据、云计算、人工智能等技术,形成贯穿数据抽取、统计计算、挖掘分析、深度学习全过程的数字化决策支撑能力,构建规划知识图谱,建立动态感知、科学评估、模拟推演的“智脑”,推进城市体检、规划监测评估、政策模拟分析等方面的应用开发。


实现数字化转型背景下的国土空间规划信息化,要通过对云计算、大数据、人工智能等新技术的融合集成,以“混合云、数据湖、智脑、泛在计算”为核心,打造智慧型国土空间规划的技术支撑体系,具体内容为:

1

通过混合云技术,实现信息化资源全面弹性服务,软件功能应用从传统单体向微服务、容器化转变;

2

通过数据湖技术,对所有类型数据进行采集、汇交、存储,实现多元数据的关联分析计算及应用;

3

利用知识引擎技术体系,以将分散的知识、技能、规则、政策、经验等各类信息组合成一个全面、虚拟的服务专家。通过数据库、指标库、模型库到推理库的四库进阶,打造“智脑”;

4

利用泛在计算技术,解决PC、大屏、移动端、穿戴式设备等跨设备环境下的统一服务。

基于“混合云、数据湖、智脑、泛在计算”的技术体系,在具体实现上,围绕“大平台、微服务、轻应用”进行平台的技术架构设计,并重点把握4 个关键层面:

1

在数据湖层,基于空间、业务、内容等资源池,建设数据仓库及数据集市,提供国土空间信息资源数据服务; 

2

在知识引擎层,对国土空间规划过程中涉及的业务规则、流程、指标、模型进行统一管理; 

3

在服务层,采用分布式服务框架及SOA 服务治理方案,降低系统的复杂度和耦合度;

4

在应用层,重点提供以构建管理和运行管理为核心的应用服务,快速组装并形成应用系统。



06

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总结与展望


基于对新时期国土空间规划数字化转型背景和需求的理解,通过对数字化转型背景下国土空间规划实现的关键能力和技术路径的探讨,发现其与过去规划信息化的思路、方法有本质上的区别,是从数字化向智慧化转型的跨越式提升。


在过去,规划信息化工作主要是将信息化手段用于辅助规划编制、规划实施、规划监督的全过程工作,主要特征是规划成果电子化、审批在线网络化等,利用IT 系统提升工作效率。


现在和未来,我们认为在智慧化驱动下,要对物理空间、社会空间进行建模,形成数字空间,有效支撑从信息汇集、体征感知、评估预警、模拟仿真、未来预演到实施运行的空间治理全过程,从而提升治理能力。


因此,新时期国土空间规划的数字化转型,不能简单地理解为信息技术的更新,而是要从信息化理念本身,结合国土空间规划的治理目标和新一代信息技术方法,实现融合创新


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