智慧規(guī)劃下的協(xié)同編制信息資源平臺研究

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(廣州市城市規(guī)劃自動化中心，廣東 廣州 510230)

中國已經(jīng)進入全面建設現(xiàn)代化強國的新時代，城鄉(xiāng)規(guī)劃事業(yè)的發(fā)展也從支持城鄉(xiāng)空間環(huán)境建設向“提升城鄉(xiāng)治理水平、以人為核心的城鎮(zhèn)化”邁進，構(gòu)建人民城市共建、共治、共享的規(guī)劃新理念，化解城市新矛盾。目標導向與問題導向相結(jié)合，面對新問題，做好供給側(cè)改革，實現(xiàn)從傳統(tǒng)規(guī)劃到創(chuàng)新規(guī)劃的轉(zhuǎn)變，成為新的時代命題。與此同時，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的日益成熟，不僅助推社會經(jīng)濟領域的快速變革，也對城市規(guī)劃的方法產(chǎn)生了重要影響，為規(guī)劃支持系統(tǒng)的決策力和智能性提供了廣闊的舞臺，并完全改變了傳統(tǒng)應用的場景和規(guī)劃信息化建設的模式，釋放人的腦力以實現(xiàn)人機協(xié)同[1-3]。因此，在規(guī)劃理念及信息技術(shù)雙重變革的背景下，城市規(guī)劃需要在工作模式、技術(shù)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(guī)劃的轉(zhuǎn)型要求，促進城市規(guī)劃與管理的科學化、規(guī)范化與精細化[4]。

1 智慧規(guī)劃

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

從信息化的角度考慮，智慧規(guī)劃還有諸多外延。在業(yè)務服務上，表現(xiàn)為從粗放管理走向精細化管控；在決策支持上，表現(xiàn)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(shù)支撐上，遵循并繼承智慧城市的內(nèi)容。

1.1 傳統(tǒng)規(guī)劃編制模式存在的問題

我國現(xiàn)階段的規(guī)劃體制內(nèi)，規(guī)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(guī)劃編制過程中需要大量的空間數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文本資料，以提供規(guī)劃區(qū)域的基礎信息，而傳統(tǒng)規(guī)劃編制模式中使用的數(shù)據(jù)往往具有多語義、多時態(tài)、多尺度、多格式等特征，且大多存在于異構(gòu)的地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)資源體系不完善,導致數(shù)據(jù)共享和處理功能互操作困難[7-8]。因此，規(guī)劃師難以準確把握城市的發(fā)展現(xiàn)狀及人的活動規(guī)律，難以達到精準規(guī)劃、人本規(guī)劃的目的。

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

(3) 智能決策水平較低。在傳統(tǒng)規(guī)劃編制中，研究城市現(xiàn)象和城市問題的描述及策略主要依靠規(guī)劃師的個人經(jīng)驗、理論水平、分析能力，規(guī)劃成果質(zhì)量很大程度上取決于決策者的水平，缺乏城市未來發(fā)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(guī)劃公眾參與經(jīng)驗的基礎上，經(jīng)過多年的實踐，已逐步建立城市規(guī)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(guī)劃，但除規(guī)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(guī)劃部門在制定公示方案時，沒有充分考慮參與人的非專業(yè)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(guī)劃決策中來。

1.2 大數(shù)據(jù)下的規(guī)劃編制

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)的興起，數(shù)據(jù)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(guī)劃編制提供實時、精確的決策支持。傳統(tǒng)規(guī)劃編制中采用的遙感影像數(shù)據(jù)、測繪地形數(shù)據(jù)、人口經(jīng)濟普查數(shù)據(jù)，與新興的POI、手機信令、移動互聯(lián)網(wǎng)LBS、浮動車等大數(shù)據(jù)相結(jié)合，相互補充，在時間與空間兩個維度上對社會、經(jīng)濟和交通等活動展開研究；通過構(gòu)建基于時空大數(shù)據(jù)挖掘的輔助決策支持系統(tǒng)，挖掘海量數(shù)據(jù)中的隱含規(guī)律，進而對城市發(fā)展相關政策的制定起到指導作用。目前，城市大數(shù)據(jù)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(jīng)驗[10-12]。

1.3 規(guī)劃信息化迎來的新機遇

我國規(guī)劃信息化始于20世紀80年代末期，發(fā)展至今已有30年。這期間行業(yè)發(fā)展歷經(jīng)3個階段：2000年前為第一階段，規(guī)劃信息化主要是將手繪圖及紙質(zhì)辦公轉(zhuǎn)移至計算機，大幅提升規(guī)劃設計和管理業(yè)務的工作效率；2000—2013年為第二階段，隨著數(shù)字城市概念的興起，規(guī)劃信息化技術(shù)及相關產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，此階段的重點是數(shù)字化與質(zhì)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(shù)據(jù)理念的蓬勃發(fā)展，以及城市運行有關的動態(tài)數(shù)據(jù)的充實，為規(guī)劃信息化行業(yè)帶來了巨大的變革，其由數(shù)據(jù)與算法驅(qū)動，信息技術(shù)與規(guī)劃本身的結(jié)合度更加緊密，信息化的目標是利用數(shù)據(jù)科學實現(xiàn)對規(guī)劃問題的解答，數(shù)據(jù)與技術(shù)方法直接服務于規(guī)劃研究和設計業(yè)務[13]。

城鎮(zhèn)化背景下，城市規(guī)劃開始面臨由“自上而下”到“自下而上”“多元共治”的理念轉(zhuǎn)向，行業(yè)重點也從城市建設轉(zhuǎn)到城市運營與治理。近些年，新興信息技術(shù)的快速發(fā)展正在為處于規(guī)劃轉(zhuǎn)型和時代發(fā)展雙重要求下的規(guī)劃信息化注入新的活力。在規(guī)劃信息化領域，新IT技術(shù)體現(xiàn)出來的能力和優(yōu)勢，為規(guī)劃管理和空間規(guī)劃統(tǒng)籌工作提供了更多的技術(shù)路徑和工作模式選擇，給更智慧的規(guī)劃編制及管理帶來了新的機遇[14]。一方面，這些新的技術(shù)手段能夠形成企業(yè)級的技術(shù)框架，支撐業(yè)務運行的靈活應變和業(yè)務監(jiān)督的立體預防，讓規(guī)劃編制、審批、監(jiān)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(xù)性特征的新興數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃中空間活動的分析研究提供了大數(shù)據(jù)來源，為大數(shù)據(jù)分析、機器學習等技術(shù)方法的運用奠定了基礎。

2 規(guī)劃協(xié)同編制平臺

2.1 內(nèi) 涵

規(guī)劃編制作為一項涉及多用戶、多組織協(xié)作的工作，不僅需要為組織內(nèi)的參編人員提供實時信息共享服務，還需要為組織間的規(guī)劃師們提供協(xié)同工作環(huán)境，進行協(xié)同辦公和及時信息反饋。規(guī)劃編制協(xié)同平臺旨在為規(guī)劃編制工作提供實時、高效的信息管理、數(shù)據(jù)共享及協(xié)同辦公服務，依托WebGIS模式，通過定義標準的協(xié)議、接口及功能模塊的組合，整合規(guī)劃編制及業(yè)務數(shù)據(jù)，搭建一個開放式、個性化的在線協(xié)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(guī)劃編制協(xié)同平臺實現(xiàn)了規(guī)劃師之間、部門之間的縱向及橫向協(xié)同，加強規(guī)劃數(shù)據(jù)、階段性成果的及時溝通與共享，減少不同層次規(guī)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(gòu)所有用戶提供服務成為現(xiàn)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(guī)劃成果大多存在于異構(gòu)的地理信息系統(tǒng)中，且具有多時態(tài)、多格式等特征，不利于進行數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)挖掘等操作，迫切需要進行時空信息聚合[15]。規(guī)劃編制協(xié)同平臺通過統(tǒng)一、規(guī)范的信息化標準實現(xiàn)多源基礎空間數(shù)據(jù)與專題數(shù)據(jù)的整合，解決了傳統(tǒng)規(guī)劃編制過程中“規(guī)劃信息孤島”的問題，滿足規(guī)劃編制部門對空間信息共享與互操作的需求。

(2) 跨部門協(xié)同。傳統(tǒng)規(guī)劃編制的工作模式相對封閉，主要協(xié)作方式在于部門內(nèi)部，而規(guī)劃編制協(xié)同平臺則更加注重部門間、單位間的協(xié)作，為所有參與編制的規(guī)劃師提供統(tǒng)一的工作平臺，提升不同專業(yè)的設計人員與規(guī)劃管理人員的協(xié)同能力，以及單位間橫向協(xié)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(guī)劃之間的銜接，提高規(guī)劃的科學性。

(3) 實時共享。傳統(tǒng)規(guī)劃編制模式中，相關資料與成果主要采用文件傳輸?shù)姆绞竭M行共享，數(shù)據(jù)安全性存在較大隱患，且很難達到實時共享的目標。規(guī)劃編制協(xié)同平臺能夠讓規(guī)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(nèi)的工作者或工作部門，并且通過資料及人員的權(quán)限設置，保護重要數(shù)據(jù)的安全。

(4) 智能檢索。規(guī)劃編制協(xié)同平臺擁有一個集地圖、時空數(shù)據(jù)、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(quán)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(xiàn)共享交換。

3 廣州在總體規(guī)劃協(xié)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(gòu)改革將國土資源和城鄉(xiāng)規(guī)劃部門合并后，市國土資源和規(guī)劃委員會陸續(xù)立項建設了國土規(guī)劃業(yè)務一體化協(xié)同辦公平臺和廣州市多規(guī)合一實施管理平臺，前者定位為帶圖審批業(yè)務辦公系統(tǒng)，后者定位為項目管理和規(guī)劃實施監(jiān)督與評估考核平臺。二者均為管理系統(tǒng)，著眼于提升市國規(guī)委的業(yè)務管理水平，但對管理所需的基礎數(shù)據(jù)生產(chǎn)和組織應用環(huán)節(jié)，尚缺少必要的智能系統(tǒng)支持，各規(guī)劃設計和規(guī)劃研究單位基本上仍是各自獨立工作，對數(shù)據(jù)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(guī)編制試點城市。按照《住房城鄉(xiāng)建設部關于城市總體規(guī)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(guī)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(guī)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(guī)劃編制全過程信息管理和數(shù)據(jù)共享的協(xié)同工作平臺，為各參編單位、政府部門、技術(shù)支撐單位和市國土規(guī)劃委有關部門提供便捷易用、信息權(quán)威、功能強大、開放共享、集成方便、可隨時隨地進行規(guī)劃協(xié)同工作的先進的信息化支撐環(huán)境，同時提供便捷先進的數(shù)據(jù)分析和挖掘工具，探索智慧規(guī)劃模式。

總規(guī)協(xié)同工作平臺的建設目標為：一是將多規(guī)合一和國土規(guī)劃“一張圖”的核心數(shù)據(jù)資源按照權(quán)限設置推送給相應的用戶，并提供專業(yè)而強大的數(shù)據(jù)統(tǒng)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(shù)據(jù)入口和共享出口，建設支撐各類成果數(shù)據(jù)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(guī)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(xié)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(guī)劃研究、規(guī)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(guī)協(xié)同工作平臺依托云計算技術(shù)搭建而成，實現(xiàn)從軟硬件資源、數(shù)據(jù)資源到服務平臺、業(yè)務應用層面的一體化。從邏輯架構(gòu)來看，整個平臺可以劃分為4個層次：基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層、服務平臺層、業(yè)務應用層。此外，平臺建設還包括標準規(guī)范體系、安全保障體系、運行維護體系等內(nèi)容，如圖2所示。

(1) 基礎設施層?；A設施層為平臺提供服務器、存儲設備、網(wǎng)絡及虛擬化環(huán)境，是整個地理空間大數(shù)據(jù)中心的基礎支撐，對平臺的建設和日常運行至關重要?；A設施層采用云計算技術(shù)架構(gòu)，以物理設備作為基本單元，采用虛擬化技術(shù)，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(shù)據(jù)資源層。數(shù)據(jù)資源層為地理空間大數(shù)據(jù)中心平臺提供數(shù)據(jù)基礎。通過對現(xiàn)有數(shù)據(jù)成果的梳理、提取和整合，將形成一個統(tǒng)一的地理空間大數(shù)據(jù)庫，包括基礎地理數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫、成果圖集數(shù)據(jù)庫、綜合資料數(shù)據(jù)庫等子庫。平臺還建成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，用于對成果數(shù)據(jù)進行管理；建設快速制圖系統(tǒng)，基于成果數(shù)據(jù)快速生成專題圖。

(3) 服務平臺層。服務平臺層是將數(shù)據(jù)成果轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)共享服務平臺和地理空間大數(shù)據(jù)分析處理平臺。共享服務平臺除了提供可視化服務、數(shù)據(jù)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(shù)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(fā)布與管理系統(tǒng)、云GIS管理系統(tǒng)及基礎GIS服務器軟件構(gòu)成。大數(shù)據(jù)分析處理平臺基于Hadoop分布式計算框架提供地理空間大數(shù)據(jù)分析處理能力，包括海量影像數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析、關聯(lián)分析、聚類挖掘等分析能力。

(4) 業(yè)務應用層。業(yè)務應用層由大數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一服務門戶系統(tǒng)及上層各類業(yè)務應用系統(tǒng)構(gòu)成。門戶系統(tǒng)是用戶訪問平臺、獲取資源、進行共享交換的統(tǒng)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(gòu)成。業(yè)務部門的用戶可以利用快速應用搭建向?qū)瓿闪愦a的業(yè)務應用構(gòu)建，也可以利用平臺服務資源和開發(fā)接口開發(fā)自己的應用系統(tǒng)。

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

3.4 主要功能

(1) 多維數(shù)據(jù)管理。總規(guī)協(xié)同工作平臺中的時空數(shù)據(jù)資源體系更加完善，區(qū)別于傳統(tǒng)地理空間數(shù)據(jù)庫的建設方式，時空數(shù)據(jù)資源體系涵蓋時間、空間和屬性3個維度，數(shù)據(jù)種類豐富、現(xiàn)勢性強、準確度高。在時間維度上，形成包括歷史數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)的時序數(shù)據(jù)庫；在空間維度上，涵蓋二維平面數(shù)據(jù)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(guī)編制中所涉及的基礎地理數(shù)據(jù)、規(guī)劃管理數(shù)據(jù)等具有空間屬性信息的數(shù)據(jù)，還包括經(jīng)濟、社會、人文等多方面的調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

(2) 協(xié)同共享?？傄?guī)協(xié)同工作平臺為總規(guī)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(nèi)部根據(jù)工作內(nèi)容建立了總規(guī)編制領導小組成員、核心編制團隊、各區(qū)屬職能部門、專家學者、社會公眾等工作群組，各群組內(nèi)部根據(jù)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(shù)據(jù)、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(tǒng)，還可以通過手持的移動終端設備來訪問系統(tǒng)信息，真正做到整個組織內(nèi)部用戶都可以隨時共享信息，協(xié)同規(guī)劃。

(3) 智能制圖與分析。智能制圖功能允許總規(guī)編制人員利用平臺內(nèi)數(shù)據(jù)作為底圖，添加自己的業(yè)務數(shù)據(jù)，在瀏覽器端實現(xiàn)一鍵式制圖，為總規(guī)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(shù)據(jù)概要、位置查找、類型分析、幾何量算、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)挖掘等?？傄?guī)編制人員無需使用重量級的專業(yè)GIS軟件，就能在線進行高效的數(shù)據(jù)分析操作。圖3為智能制圖與分析示例。

(4) 大數(shù)據(jù)展示。為總規(guī)編制中大數(shù)據(jù)研究工作提供可視化服務，對空間數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文檔、多媒體4類數(shù)據(jù)，以多視圖整合和多維度方式進行展示。結(jié)合地圖可視化方式直觀地展示出POI、手機信令、浮動車數(shù)據(jù)等城市規(guī)劃相關大數(shù)據(jù)背后所隱含的規(guī)律及信息，為研究城市功能區(qū)劃分、交通路網(wǎng)服務功能、空間結(jié)構(gòu)、區(qū)域聯(lián)系與影響等提供科學的輔助決策。大數(shù)據(jù)可視化功能包括：可視化轉(zhuǎn)換、靜態(tài)表達、動態(tài)表達、探索分析和模板制圖。圖4為大數(shù)據(jù)展示示例。

(5) 二三維一體化。總規(guī)協(xié)同工作平臺匯集市域建筑三維模型、重點區(qū)域城市設計成果等三維數(shù)據(jù)，實現(xiàn)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(shù)據(jù)和專項規(guī)劃數(shù)據(jù)，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(tǒng)功能，為規(guī)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(jié) 語

在未來，對城鄉(xiāng)規(guī)劃方法產(chǎn)生重要影響的，不僅僅是規(guī)劃理論的創(chuàng)新，還有賴于信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析的深入應用。新技術(shù)的出現(xiàn)將加速規(guī)劃理論和方法的變革，極大地促進規(guī)劃組織方法由自上而下模式向縱向與橫向結(jié)合模式轉(zhuǎn)變，促使規(guī)劃手段從空間設計向綜合評估轉(zhuǎn)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(xiàn)扁平化協(xié)同規(guī)劃的有效方法。這種跨越時空、地域、部門、人員、平臺的工作協(xié)同模式，將逐步成為主流的規(guī)劃組織方式。