基于DAS的地理設(shè)計(jì)方法在空間規(guī)劃中的應(yīng)用

文︱周文生

1 地理設(shè)計(jì)與空間規(guī)劃

1.1 地理設(shè)計(jì)

GIS作為空間分析的工具在規(guī)劃領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果，對(duì)提升規(guī)劃編制水平和規(guī)劃管理水平發(fā)揮了重要作用。然而由于GIS 技術(shù)的復(fù)雜性，在過去該技術(shù)僅應(yīng)用于規(guī)劃前期評(píng)估、規(guī)劃方案評(píng)估和規(guī)劃管理，而在形成規(guī)劃方案這個(gè)重要的階段卻沒有介入，不能及時(shí)評(píng)估規(guī)劃方案與即時(shí)反饋，當(dāng)規(guī)劃方案所考慮的因素較為復(fù)雜時(shí)，這種情況顯得尤為突出。

在GIS技術(shù)日益成熟，空間規(guī)劃所面臨的問題日益復(fù)雜的背景條件下，人們希望GIS 能夠與規(guī)劃更加緊密地結(jié)合，為此，地理設(shè)計(jì)（GeoDesign）的概念應(yīng)運(yùn)而生，它是由規(guī)劃設(shè)計(jì)及自然科學(xué)領(lǐng)域?qū)W者于2008 年在美國召開的“GIS 與設(shè)計(jì)中的空間概念”（Spatial Concepts in GIS and Design）會(huì)議上共同提出的一種規(guī)劃設(shè)計(jì)方法，主張?jiān)谝?guī)劃設(shè)計(jì)中充分考慮項(xiàng)目所處地理環(huán)境的自然和社會(huì)問題，它所倡導(dǎo)的是一種把規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的形成和地理環(huán)境影響因素緊密結(jié)合在一起的規(guī)劃和設(shè)計(jì)方法,其目的是通過可持續(xù)設(shè)計(jì)來改善我們賴以生存的環(huán)境。

地理設(shè)計(jì)的概念提出后得到地理學(xué)、信息科學(xué)、建筑規(guī)劃、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，每年定期舉辦“地理設(shè)計(jì)峰會(huì)”，以促進(jìn)地理設(shè)計(jì)的學(xué)術(shù)研究[7]。經(jīng)過近10多年的研究，已在理論和實(shí)踐方面取得了豐碩的成果。

（1）理論方面

國內(nèi)外學(xué)者在這方面均有較多的研究，其中，美國景觀規(guī)劃創(chuàng)始人之一的Carl Steinitz（2012）所提出的“四類人、六模型、三循環(huán)”的地理設(shè)計(jì)框架對(duì)地理設(shè)計(jì)的實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義[16]，此后許多國內(nèi)外學(xué)者結(jié)合本學(xué)科的特點(diǎn)也提出了新的地理設(shè)計(jì)框架[14][4]，豐富了地理設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容。國內(nèi)學(xué)者張遠(yuǎn)、金賢鋒等（2016）系統(tǒng)總結(jié)了地理設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐方面的成果，出版了《地理設(shè)計(jì)理論、技術(shù)與實(shí)踐》專著[13]，對(duì)我國地理設(shè)計(jì)的實(shí)踐具有一定影響。

（2）實(shí)踐方面

地理設(shè)計(jì)不僅僅是一個(gè)概念，它需要有合適的工具或平臺(tái)的支持，為此，先后出現(xiàn)了在CAD中嵌入GIS 分析功能或在GIS 中嵌入CAD 功能的工具，如ESRI 公司開發(fā)ArcSketch、ArcCAD、ArcGIS for AutoCAD 以及INDEX 等，也出現(xiàn)了專用的地理設(shè)計(jì)平臺(tái)， 如ESRI 的ArcGIS Landscape Planner（圖1）和清華大學(xué)周文生團(tuán)隊(duì)所開發(fā)的清華地理設(shè)計(jì)系統(tǒng)THGeoDesign（2014）（圖2）[11]，此外，地理設(shè)計(jì)作為一種綜合的多專業(yè)協(xié)作分析方法，在國內(nèi)外規(guī)劃實(shí)踐中也得到了應(yīng)用[1][2][5][10][11]。

圖1︱ESRI ArcGIS Landscape Planner界面

圖2︱《清華地理設(shè)計(jì)系統(tǒng)》框架

1.2 空間規(guī)劃與地理設(shè)計(jì)

當(dāng)前正處在空間規(guī)劃的變革時(shí)代，由于空間規(guī)劃是一個(gè)全新的規(guī)劃，既不是傳統(tǒng)城鄉(xiāng)規(guī)劃的升級(jí)，也不是土地規(guī)劃的升級(jí)，這不僅意味著空間治理體系、治理方式的轉(zhuǎn)型，也意味著規(guī)劃技術(shù)方法的創(chuàng)新升級(jí)，而地理設(shè)計(jì)所倡導(dǎo)的規(guī)劃理念和方法可為空間規(guī)劃的技術(shù)升級(jí)提供重要的理論與方法支撐。

1.2.1 地理設(shè)計(jì)的理念與方法符合空間規(guī)劃的需要

盡管地理設(shè)計(jì)是2008 年提出的概念，但其設(shè)計(jì)遵從自然的設(shè)計(jì)思想古而有之，如《老子》中的“人法地、地法天、天法道、道法自然”，《管子》中的“高勿近阜而水用足，低勿近水而溝防省”“因天才，就地利，故城郭不必中規(guī)矩，道路不必中準(zhǔn)繩”等論述，都是地理設(shè)計(jì)思想的最好體現(xiàn)，現(xiàn)代的區(qū)域可持續(xù)發(fā)展理念也強(qiáng)調(diào)人與自然和諧相處，提倡區(qū)域協(xié)同發(fā)展。此外，1969 年McHarg 提出的“設(shè)計(jì)結(jié)合自然”的理論[15]以及2001 年吳良鏞先生提出的人居環(huán)境科學(xué)理論框架[6]也是地理設(shè)計(jì)思想的一種體現(xiàn)，地理設(shè)計(jì)就是將前人的規(guī)劃思想通過現(xiàn)代信息技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)而已。

當(dāng)前所開展的空間規(guī)劃有別于以往的規(guī)劃，過去偏向經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及社會(huì)資源調(diào)整，而忽視了對(duì)生態(tài)環(huán)境因素的考慮，從而造成了對(duì)生態(tài)環(huán)境的傷害，嚴(yán)重影響了人們的生活，破壞了大自然的和諧穩(wěn)定。在這種情況下，2013年習(xí)近平總書記提出了“綠水青山就是金山銀山”這一科學(xué)論斷，成為樹立生態(tài)文明觀、引領(lǐng)中國走向綠色發(fā)展之路的理論之基，這也為當(dāng)前空間規(guī)劃的工作指明了方向，從而將滿足人們對(duì)美好生活的需求和自然資源保護(hù)并重作為空間規(guī)劃的核心目標(biāo)。

由此可見，地理設(shè)計(jì)所倡導(dǎo)的設(shè)計(jì)理念與我國空間規(guī)劃的目標(biāo)是符合的，均強(qiáng)調(diào)了生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要性，地理設(shè)計(jì)的方法完全適用于空間規(guī)劃，對(duì)空間規(guī)劃的實(shí)踐具有重要指導(dǎo)作用。

1.2.2 時(shí)空大數(shù)據(jù)為地理設(shè)計(jì)的實(shí)施提供了保證

地理設(shè)計(jì)方法的實(shí)施有賴于空間數(shù)據(jù)的支持，在大數(shù)據(jù)、智能時(shí)代，自上而下的官方大數(shù)據(jù)更加開放，共享程度越來越高；自下而上的民間大數(shù)據(jù)，如互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和居民行為數(shù)據(jù)等可獲取渠道日益增多，數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化等手段日益豐富，利用這些數(shù)據(jù)，規(guī)劃師可以更客觀地認(rèn)知城市現(xiàn)狀和分析城市問題，如進(jìn)行居民時(shí)空行為研究，城市交通現(xiàn)狀研究，城市功能分區(qū)研究，城市增長邊界的劃分，規(guī)劃評(píng)估以及目前正在開展的城市體檢等，這些研究工作無疑會(huì)對(duì)提升規(guī)劃方案的科學(xué)性和合理性產(chǎn)生重要的影響[3][8]。

目前，隨著空間規(guī)劃編制工作如火如荼的開展，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用在很多空間規(guī)劃編制工作中都扮演了非常重要的角色，越來越成為規(guī)劃編制過程中一種不可或缺的技術(shù)手段，逐漸成為規(guī)劃行業(yè)的標(biāo)配。

總之，時(shí)空大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)大大緩解了地理設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)源問題，為地理設(shè)計(jì)方法在空間規(guī)劃中的全面應(yīng)用提供了有力保障。

1.3 面臨的問題

地理設(shè)計(jì)理念在空間規(guī)劃中應(yīng)用，無論是在理論層面，還是實(shí)踐層面都面臨著諸多問題。

1.3.1 理論層面

雖然地理設(shè)計(jì)理念符合空間規(guī)劃的需要，但地理設(shè)計(jì)在空間規(guī)劃的應(yīng)用還缺乏全面、系統(tǒng)的思考和研究，地理設(shè)計(jì)理念的真正落地還需針對(duì)空間規(guī)劃在現(xiàn)狀分析、現(xiàn)狀評(píng)估、規(guī)劃編制、實(shí)施監(jiān)測、實(shí)施評(píng)估等方面的需求，從數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃分析模型、規(guī)劃編制工具、規(guī)劃分析工具等方面系統(tǒng)地開展工作，形成一套符合我國空間規(guī)劃的地理設(shè)計(jì)模型標(biāo)準(zhǔn)體系、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)體系。

1.3.2 實(shí)踐層面

空間分析方法是地理設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在地理設(shè)計(jì)中空間分析方法的應(yīng)用會(huì)貫穿規(guī)劃業(yè)務(wù)的整個(gè)流程，這就對(duì)空間分析工具的便捷性、易用性提出了更高的要求，規(guī)劃師可以方便地構(gòu)建規(guī)劃分析模型進(jìn)行各種復(fù)雜的規(guī)劃分析，然而，現(xiàn)有用于空間分析的GIS應(yīng)用模式，無論是工具箱模式，可視化建模模式還是編程模式均難以有效應(yīng)對(duì)。

工具箱模式就是利用GIS 軟件所提供的工具箱(如ArcMap 中的Toolbox)進(jìn)行空間分析操作，是目前規(guī)劃師常用的空間分析手段，但這種工作模式的缺點(diǎn)是計(jì)算效率低下，且計(jì)算結(jié)果容易出錯(cuò)。而可視化建模模式則是利用GIS 軟件所提供的可視化建模工具（如ArcMap中的ModelBuilder）構(gòu)建自動(dòng)化的空間分析模型，雖然這種模式無需規(guī)劃師掌握編程技能，但這種模式僅僅適合構(gòu)建簡單的分析模型。編程模式則是通過編程的方式構(gòu)建規(guī)劃分析模型，由于大部分規(guī)劃師沒有經(jīng)過編程訓(xùn)練，不具備編程技能，這種模式并不合適。除此之外，現(xiàn)有的應(yīng)用模式還存在空間分析結(jié)果不易驗(yàn)證的難題，由此導(dǎo)致GIS在規(guī)劃行業(yè)的普及率不高的問題，該問題的解決與否對(duì)地理設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用具有重要影響。

2. 新型地理計(jì)算模式

2.1 基本思想

針對(duì)上述情況，我們提出了“文檔即系統(tǒng)”（Document As a System，DAS）這一新型地理計(jì)算模式，其核心思想是在MS Word 或金山 WPS文檔處理環(huán)境下由業(yè)務(wù)人員利用地理計(jì)算語言（GeoComputation Langage，簡稱G 語言）對(duì)地理計(jì)算過程進(jìn)行規(guī)范化描述，形成計(jì)算機(jī)可以理解的智能文檔，之后由智能文檔驅(qū)動(dòng)后臺(tái)系統(tǒng)完成地理計(jì)算；而G語言則是一種業(yè)務(wù)人員易于理解和掌握，計(jì)算機(jī)可識(shí)別并執(zhí)行的一套地理計(jì)算的指令集，與具體的編程語言無關(guān)，與具體的GIS平臺(tái)無關(guān)(圖3)，這就意味著業(yè)務(wù)人員即使不懂編程、不熟悉GIS軟件（如ESRI 的ArcGIS，超圖的SuperMap）的操作，也可利用G語言進(jìn)行地理分析模型的構(gòu)建。

2.2 核心技術(shù)

DAS 的實(shí)現(xiàn)涉及很多技術(shù)問題，比如如何構(gòu)建具有自然語言特征的G語言，如何編輯、調(diào)試和運(yùn)行G 語言代碼，G 語言代碼如何驅(qū)動(dòng)后臺(tái)GIS 軟件等，可歸結(jié)為四方面的內(nèi)容，即G語言、智能文檔技術(shù)、G語言解釋器以及G語言集成開發(fā)環(huán)境(圖4)。

（1） G語言

G語言是DAS 的核心，主要涉及G語言的術(shù)語、語法規(guī)則以及關(guān)鍵詞設(shè)計(jì)等內(nèi)容。其中關(guān)鍵詞是G語言對(duì)現(xiàn)有GIS 空間分析方法按照業(yè)務(wù)應(yīng)用所進(jìn)行的高級(jí)封裝，主要包括數(shù)據(jù)獲取類關(guān)鍵詞（如網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)獲?。臻g分析類關(guān)鍵詞（如空間疊置分析、地形分析、空間差值分析、空間統(tǒng)計(jì)分析等），數(shù)據(jù)處理類關(guān)鍵詞（字段計(jì)算器、柵格計(jì)算器）以及數(shù)據(jù)表達(dá)類（如統(tǒng)計(jì)表輸出、信息表數(shù)據(jù)、專題圖輸出以及統(tǒng)計(jì)圖輸出）。

（2） G語言解釋器

G 語言解釋器是根據(jù)G 語言的語法規(guī)則對(duì)智能文檔進(jìn)行解析，提取地理計(jì)算的關(guān)鍵詞和控制參數(shù)，并調(diào)用底層GIS 開發(fā)庫實(shí)現(xiàn)地理計(jì)算。它包括自然語言到編程語言的轉(zhuǎn)換、智能文檔的解析以及對(duì)不同GIS平臺(tái)的支持等內(nèi)容。

（3）智能文檔

智能文檔是指業(yè)務(wù)人員將技術(shù)文檔采用G 語言規(guī)范化地描述為G 語言解釋器可理解并能夠執(zhí)行的Word文檔。從編程的角度來說，智能文檔也可以理解為由G語言所編寫的程序代碼，這些程序代碼需要通過G語言解釋器進(jìn)行分析，并調(diào)用GIS軟件的空間分析功能執(zhí)行一系列的地理計(jì)算。

（4）G語言集成開發(fā)環(huán)境

G語言集成開發(fā)環(huán)境，或稱G語言IDE（Integrated Development Environment），主要用于MS Word或金山WPS中智能文檔的編輯、調(diào)試以及執(zhí)行。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

DAS 與傳統(tǒng)GIS 應(yīng)用模式相比有很大區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

第一、易實(shí)施。由于整個(gè)操作過程在人們熟悉的MS Word 或金山WPS 文檔中進(jìn)行，所有計(jì)算模型的說明、計(jì)算過程和計(jì)算成果都在Word文檔中整合，避免了用戶在計(jì)算過程中在不同系統(tǒng)之間的切換。同時(shí)由于不再需要了解和掌握后臺(tái)GIS 軟件各種復(fù)雜的操作，從而降低了空間分析的實(shí)施難度，使沒有經(jīng)過GIS 專業(yè)培訓(xùn)的人員也可進(jìn)行各種復(fù)雜的地理處理。

圖3︱新型地理計(jì)算模式工作流程

圖4︱新型地理計(jì)算模式關(guān)鍵技術(shù)

第二、模型可調(diào)整。由于所有的地理計(jì)算過程采用簡單易學(xué)的G語言在Word文檔中進(jìn)行描述，業(yè)務(wù)人員無需開發(fā)人員的介入也可方便地對(duì)地理計(jì)算模型和參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)實(shí)際工作的需要。

第三、成果質(zhì)量可控。空間分析成果的正確與否，是該成果能否應(yīng)用的重要前提，但現(xiàn)有地理計(jì)算模式對(duì)于空間分析成果的質(zhì)量沒有一種有效的檢查手段，而在DAS下，由于Word文檔中完整記錄了整個(gè)計(jì)算過程（計(jì)算模型和參數(shù)設(shè)置），業(yè)務(wù)人員僅需檢查地理計(jì)算的操作步驟及參數(shù)設(shè)置即可判斷分析結(jié)果的正確與否，這種檢查機(jī)制為復(fù)雜地理計(jì)算的實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

2.4 研究現(xiàn)狀

目前，該項(xiàng)技術(shù)已申請(qǐng)國家專利，并研發(fā)了MS Word和金山WPS下的G語言集成開發(fā)平臺(tái)（圖5），利用該平臺(tái)構(gòu)建了“國土空間規(guī)劃雙評(píng)價(jià)智能數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)”“時(shí)空大數(shù)據(jù)采集與分析DAS 系統(tǒng)”“村鎮(zhèn)聚落監(jiān)測DAS系統(tǒng)”“基于DAS的青島市自然資源監(jiān)測智能統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)”以及“清華GIS教學(xué)DAS系統(tǒng)”等應(yīng)用系統(tǒng)。由該成果所形成的專著《新型地理計(jì)算模式及其在雙評(píng)價(jià)中的應(yīng)用》已由測繪出版社出版[12]，英文版《A New GeoComputation Pattern and Its Application in Dual-Evaluation》也由施普林格·自然（Springer Nature）正式出版并向全球發(fā)行[17](圖6)。

圖5︱新型地理計(jì)算模式關(guān)鍵技術(shù)

圖6︱《A New GeoComputation Pattern and Its Application in Dual-Evaluation》封面

此外，在2021年第48屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展上，該成果憑借其技術(shù)的原創(chuàng)性和顯著的應(yīng)用效果獲得展覽會(huì)金獎(jiǎng)（圖7）。

圖7︱第48屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎(jiǎng)

3. 應(yīng)用案例

3.1 國土空間規(guī)劃“雙評(píng)價(jià)”中的應(yīng)用

盡管地理設(shè)計(jì)方法在規(guī)劃實(shí)踐中有一定的應(yīng)用，但目前正在開展的國土空間規(guī)劃 “雙評(píng)價(jià)”工作則是一個(gè)非常典型的應(yīng)用案例。所謂國土空間規(guī)劃 “雙評(píng)價(jià)”是指資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)和國土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)（簡稱“雙評(píng)價(jià)”）。2019 年5 月10 日印發(fā)的《中共中央、國務(wù)院關(guān)于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見》中明確提出，“堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主的方針，在資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，科學(xué)有序統(tǒng)籌布局生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)等功能空間，劃定生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界等空間管控邊界以及各類海域保護(hù)線，強(qiáng)化底線約束，為可持續(xù)發(fā)展預(yù)留空間”。

可以看出，國土空間規(guī)劃“雙評(píng)價(jià)”是優(yōu)化國土空間格局的基本依據(jù)和編制國土空間規(guī)劃的前提條件,也是落實(shí)國家生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略的重要舉措。

為了切實(shí)落實(shí)好“雙評(píng)價(jià)”工作，自然資源部于2020 年1月印發(fā)了《資源環(huán)境承載能力和國土空間開發(fā)適宜性評(píng)價(jià)指南（試行）》（簡稱《技術(shù)指南》）[8]，規(guī)定了“雙評(píng)價(jià)”工作的具體內(nèi)容和相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算方法，具體包括土地、水、氣候、環(huán)境、生態(tài)、災(zāi)害、區(qū)位等7 個(gè)單項(xiàng)評(píng)價(jià)和生態(tài)保護(hù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及城鎮(zhèn)建設(shè)等3 項(xiàng)集成評(píng)價(jià)。

從 “雙評(píng)價(jià)”工作內(nèi)容來看，“雙評(píng)價(jià)”工作實(shí)際上是一個(gè)以定量化空間分析為主的地理設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，涉及大量的評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算，工作復(fù)雜而艱巨，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面[17]。

（1）實(shí)施范圍廣

“雙評(píng)價(jià)”涉及國家、省、市縣三個(gè)層面的工作，各地開展這項(xiàng)工作的基礎(chǔ)條件（主要是指數(shù)據(jù)和技術(shù)條件）差異性較大。對(duì)于信息化發(fā)展水平與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的地區(qū)，如廣東省、江蘇省，其數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和人才儲(chǔ)備一般能滿足“雙評(píng)價(jià)”的要求。相反，對(duì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和人才儲(chǔ)備較差的地區(qū)，能否保質(zhì)保量地完成“雙評(píng)價(jià)”工作，則具有一定的難度與挑戰(zhàn)。

（2）涉及專業(yè)多

根據(jù)《技術(shù)指南》的要求，“雙評(píng)價(jià)”工作涉及生態(tài)、環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害、地理科學(xué)、水文與水資源工程、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、巖土工程、工程地質(zhì)、海洋、城鄉(xiāng)規(guī)劃等專業(yè)，需要對(duì)這些專業(yè)有一定的了解和認(rèn)識(shí)方能做好“雙評(píng)價(jià)”的工作。

（3）數(shù)據(jù)處理難度大

《技術(shù)指南》中包括7項(xiàng)單項(xiàng)評(píng)價(jià)和3項(xiàng)集成評(píng)價(jià)，這些評(píng)價(jià)指標(biāo)通常都需要經(jīng)過多個(gè)地理計(jì)算步驟來實(shí)現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，整個(gè)“雙評(píng)價(jià)”工作需要400 多個(gè)地理計(jì)算步驟，若采用常規(guī)的技術(shù)手段來進(jìn)行這些指標(biāo)計(jì)算，對(duì)技術(shù)人員來說具有一定難度。

針對(duì)上述情況，我們根據(jù)《技術(shù)指南》的內(nèi)容要求采用DAS技術(shù)構(gòu)建了“國土空間規(guī)劃雙評(píng)價(jià)智能數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)”，在該系統(tǒng)中通過G語言描述了相關(guān)評(píng)價(jià)的業(yè)務(wù)模型，主要包括單項(xiàng)評(píng)價(jià)、集成評(píng)價(jià)、綜合評(píng)價(jià)、對(duì)比分析以及地圖分析等內(nèi)容（圖 8）。

該系統(tǒng)目前已在全國、省、市、縣級(jí)“雙評(píng)價(jià)”中得到應(yīng)用，其中廣州試評(píng)價(jià)涉及17 個(gè)計(jì)算任務(wù)，360多個(gè)計(jì)算步驟，采用該系統(tǒng)在普通電腦上用時(shí)2個(gè)多小時(shí)即可計(jì)算完成，并形成了100 多頁的“雙評(píng)價(jià)基本圖表報(bào)告”，為 “雙評(píng)價(jià)”報(bào)告的編寫提供了保障。在由中國國土勘測規(guī)劃院、中國地質(zhì)調(diào)查局和國家海洋局信息中心所承擔(dān)的全國層級(jí)的“雙評(píng)價(jià)”工作中，面對(duì)繁重的評(píng)價(jià)計(jì)算工作，該系統(tǒng)也保質(zhì)保量地完成了任務(wù)，得到用戶單位的高度評(píng)價(jià)。此外，也有30多個(gè)省市100 多家企事業(yè)單位也使用該系統(tǒng)開展了省、市、縣級(jí)“雙評(píng)價(jià)”工作（圖 9，10）。

圖8︱國土空間規(guī)劃雙評(píng)價(jià)智能數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)

3.2 大數(shù)據(jù)獲取與分析中的應(yīng)用

目前，正處于時(shí)空大數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長的時(shí)代，數(shù)據(jù)來源越來越多，可獲取度也越來越高，其在規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨廣泛，更為重要的是，互聯(lián)網(wǎng)廠商（如谷歌、百度、騰訊、高德）都通過API接口向社會(huì)提供時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)，這些數(shù)據(jù)具有覆蓋面廣、更新快、錯(cuò)誤少等重要特征，使時(shí)空大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用成為可能。利用這些網(wǎng)絡(luò)API接口，人們可以通過公開的渠道在網(wǎng)上獲取所關(guān)心的時(shí)空大數(shù)據(jù)，這也為地理設(shè)計(jì)的實(shí)踐提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

雖然互聯(lián)網(wǎng)廠商為人們提供了獲取時(shí)空大數(shù)據(jù)的API接口，但在實(shí)踐層面如何利用這些API接口獲取數(shù)據(jù)，如何對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，仍是需要解決的問題。目前對(duì)于數(shù)據(jù)的采集，通常需要利用爬蟲技術(shù)通過編程來實(shí)現(xiàn)，但考慮到編程的復(fù)雜性，人們開發(fā)了諸如“火車頭”“八爪魚”“水經(jīng)注”等數(shù)據(jù)采集工具，方便數(shù)據(jù)的采集，但這種方式僅能獲取數(shù)據(jù)，后續(xù)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作還需在其他軟件中進(jìn)行，且有些數(shù)據(jù)處理工作（如數(shù)據(jù)清洗、特殊數(shù)據(jù)處理模型的實(shí)現(xiàn)以及分析成果的表達(dá)）還是需要通過編程來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于沒有經(jīng)過系統(tǒng)地進(jìn)行過相應(yīng)訓(xùn)練（尤其是編程）的規(guī)劃師，仍是一道不可逾越的坎。

圖9︱縣級(jí)“雙評(píng)價(jià)”區(qū)位優(yōu)勢度評(píng)價(jià)

圖10︱縣級(jí)“雙評(píng)價(jià)”土地資源評(píng)價(jià)

圖11︱時(shí)空大數(shù)據(jù)采集與分析DAS系統(tǒng)

鑒于上述情況，我們采用DAS技術(shù)構(gòu)建了“時(shí)空大數(shù)據(jù)采集與分析DAS系統(tǒng)”（圖11），將繁雜的大數(shù)據(jù)采集過程進(jìn)行高效封裝，形成采集瓦片地圖、興趣點(diǎn)、興趣線、興趣面、街景圖片（圖 12）、人口遷徙、微博（圖13）等一系列G 語言關(guān)鍵詞（如KX_GetPOI,KX_GetLOI,KX_GetStreetPic）， 這 些 關(guān)鍵詞與其他空間分析關(guān)鍵詞（如空間疊置、插值與密度分析、空間統(tǒng)計(jì)）配合，形成了集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及成果輸出等于一體的高效時(shí)空大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，使無編程基礎(chǔ)、不熟悉GIS 的用戶也能在Word環(huán)境中通過G語言關(guān)鍵詞獲取網(wǎng)絡(luò)時(shí)空大數(shù)據(jù)，并構(gòu)建數(shù)據(jù)分析模型進(jìn)行時(shí)空大數(shù)據(jù)分析。

該系統(tǒng)通過公眾號(hào)(雙評(píng)價(jià)DAS)發(fā)布后，有近千名用戶下載使用，極大方便了人們對(duì)時(shí)空大數(shù)據(jù)分析的需求。在清華大學(xué)建筑學(xué)院本科生實(shí)踐教學(xué)中也利用了該系統(tǒng)完成 “基于POI 數(shù)據(jù)的住房選址分析”（圖14-18），教學(xué)效果顯著。建筑系學(xué)生王夢(mèng)齡在其實(shí)習(xí)報(bào)告中寫道：說實(shí)話DAS 系統(tǒng)讓我挺驚艷的，一方面驚艷于其分析能力，能夠根據(jù)我們?cè)O(shè)置的興趣點(diǎn)、設(shè)置的條件對(duì)地理信息進(jìn)行快速的分析并進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，這對(duì)我們的設(shè)計(jì)可以說有很大的幫助，為我們做很多設(shè)計(jì)提供了更加可靠、準(zhǔn)確的依據(jù)。另一方面，也驚訝于其便捷性，竟然可以在Word中利用我們都能理解的語言進(jìn)行分析操作。比如在住房選址的過程中，只要理清楚思路，先確定范圍再設(shè)置興趣點(diǎn)并設(shè)置好緩沖范圍，再通過對(duì)空間疊置的分析，分析出同時(shí)滿足幾個(gè)條件的部分，按照這樣的思路對(duì)語言進(jìn)行簡單的轉(zhuǎn)譯便能完成分析得出結(jié)果，確實(shí)讓人感到驚喜。

圖12︱街景圖片的獲取與目標(biāo)識(shí)別

圖13︱POI數(shù)據(jù)獲取與分析

圖14︱基于POI的城市住房選址分析G語言描述1

圖15︱基于POI的城市住房選址分析G語言描述2

圖16︱基于POI的城市住房選址分析結(jié)果1

圖17︱基于POI的城市住房選址分析結(jié)果2

圖18︱基于POI的城市住房選址分析結(jié)果3

4 結(jié)論

地理設(shè)計(jì)是一種面向未來與環(huán)境的設(shè)計(jì)方法，其理念完全符合我國生態(tài)文明建設(shè)優(yōu)先的空間規(guī)劃核心價(jià)值觀，對(duì)我國空間規(guī)劃的理論與實(shí)踐具有重要參考價(jià)值。此外，內(nèi)容豐富的時(shí)空大數(shù)據(jù)也為地理設(shè)計(jì)的實(shí)施提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。但地理設(shè)計(jì)方法在空間規(guī)劃全流程的應(yīng)用還需要有便捷的空間分析工具的支持，而DAS 是一種能在MS Word 或金山WPS 環(huán)境下即可完成空間分析的全新GIS應(yīng)用技術(shù)，規(guī)劃師可通過易于理解和掌握的G 語言進(jìn)行復(fù)雜規(guī)劃分析模型的構(gòu)建，降低了空間分析的技術(shù)門檻。該技術(shù)在國土空間規(guī)劃“雙評(píng)價(jià)”和時(shí)空大數(shù)據(jù)的應(yīng)用表明，DAS不但可以提升規(guī)劃分析的效率，且規(guī)劃分析的結(jié)果也可方便地得到驗(yàn)證，這對(duì)地理設(shè)計(jì)方法在空間規(guī)劃中的應(yīng)用具有重要作用。

本文的研究僅僅是DAS在空間規(guī)劃中的初步應(yīng)用，未來還需要根據(jù)地理設(shè)計(jì)的理論構(gòu)建全面、系統(tǒng)的基于DAS的空間規(guī)劃技術(shù)和方法體系，為地理設(shè)計(jì)方法在空間規(guī)劃中的應(yīng)用提供支持。

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFB2100701）資助;

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD1100303）資助。