多信息融合技術(shù)下的國土空間規(guī)劃體系設(shè)計探究

肖純

摘 要： 國土空間數(shù)據(jù)處于動態(tài)變化之中，需要在規(guī)劃體系設(shè)計中監(jiān)控國土空間中的信息異常事件，通過異常事件的監(jiān)控、數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的清洗、篩選、轉(zhuǎn)換后，匯總數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、挖掘數(shù)據(jù)，獲取數(shù)據(jù)背后隱藏的價值，為國土空間規(guī)劃體系設(shè)計提供方向與指引。在國土空間規(guī)劃體系設(shè)計中，基于多信息融合技術(shù)的運用進行規(guī)劃體系設(shè)計的研究分析，明確該技術(shù)在規(guī)劃數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)分析，以及規(guī)劃目標設(shè)定、規(guī)劃方案設(shè)計與規(guī)劃設(shè)計評價等中的運用方法和運用中的注意事項，以此實現(xiàn)規(guī)劃體系設(shè)計質(zhì)量、水平、效益的全面提升。

關(guān)鍵詞： 多信息融合技術(shù) 國土空間規(guī)劃 規(guī)劃體系設(shè)計 信息采集體系架構(gòu)

中圖分類號： P27文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）01-0119-03

多信息融合技術(shù)具有多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、綜合處理等能力，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的識別、關(guān)聯(lián)、估計、融合等處理，達到協(xié)調(diào)、優(yōu)化、調(diào)整、改進設(shè)計活動的目的。國土空間規(guī)劃體系設(shè)計在多信息融合技術(shù)下，利用該技術(shù)采集國土空間規(guī)劃的數(shù)據(jù)、照片、視頻圖像等信息，運用數(shù)據(jù)自動識別方法、數(shù)據(jù)融合算法、數(shù)據(jù)分析方法、數(shù)字三維模型等，分析挖掘以獲取具有利用價值的規(guī)劃數(shù)據(jù)信息，輔助于規(guī)劃體系設(shè)計決策，優(yōu)化設(shè)計過程，改善設(shè)計結(jié)果，提高設(shè)計效果。

1 多信息融合技術(shù)下的國土空間規(guī)劃體系設(shè)計方法

1.1 國土空間規(guī)劃信息采集

1.1.1 信息采集設(shè)計思路

信息采集是國土空間規(guī)劃體系設(shè)計的前提，信息采集的全面性、完整性與準確性，直接關(guān)系到規(guī)劃體系設(shè)計的質(zhì)量。在國土空間規(guī)劃基礎(chǔ)地理類、土地資源類、礦產(chǎn)資源類、生態(tài)類、城鄉(xiāng)規(guī)劃類等信息采集中運用多信息融合技術(shù)，可實現(xiàn)對規(guī)劃信息的多渠道、多源頭采集。同時整合最新的遙感影像數(shù)據(jù)、地理要素數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫，以及人口普查、農(nóng)業(yè)普查、經(jīng)濟普查等詳細資料等，經(jīng)過對這些數(shù)據(jù)的整理、融合、分析、挖掘等，獲取國土空間規(guī)劃體系設(shè)計所需的大數(shù)據(jù)資源與數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提升規(guī)劃體系設(shè)計的可行性與科學(xué)性[1]。

1.1.2 選用多信息融合技術(shù)

信息采集中運用的多信息融合技術(shù)主要有以下幾種：（1）無人機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要用于采集圖像信息，以MATLAB軟件作為規(guī)劃信息管理基礎(chǔ)支撐，可提高異常圖像的識別速度，并對國土空間動態(tài)進行監(jiān)測；（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，多信息融合技術(shù)可從多個信息源采集信息，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立國土資源信息管理中心與若干個傳感器（多種數(shù)據(jù)傳感器、RFID射頻設(shè)備等）之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，集中采集多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，同時完成數(shù)據(jù)的處理；（3）大數(shù)據(jù)算法模型，實現(xiàn)對多種數(shù)據(jù)類型的計算、處理、管理，篩選有效數(shù)據(jù)，去除數(shù)據(jù)中的噪聲，提升規(guī)劃信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量。國土空間規(guī)劃信息采集中運用無人機群，從高空的角度采集國土空間環(huán)境中的圖像數(shù)據(jù)，從中提取異常數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對國土空間變化的動態(tài)監(jiān)測，及時更新國土空間信息，提高國土空間規(guī)劃體系設(shè)計中參考數(shù)據(jù)信息的時效性，確保規(guī)劃體系設(shè)計的可用性。

1.1.3 信息采集體系架構(gòu)

在國土空間規(guī)劃信息采集中，以國土資源信息管理中心為規(guī)劃信息管理中心，用于集中存儲管理采集到的規(guī)劃信息。無人機群負責在現(xiàn)場采集規(guī)劃數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集模塊由多種傳感器構(gòu)成，負責采集原有的規(guī)劃數(shù)據(jù)，整合現(xiàn)場與原有數(shù)據(jù)后，上傳至數(shù)據(jù)管理模塊，完成對數(shù)據(jù)的計算與管理，然后經(jīng)過中央控制單元、通信模塊，借助接入網(wǎng)與核心網(wǎng)，將處理好的數(shù)據(jù)上傳至信息管理中心，作為規(guī)劃體系設(shè)計中的參考數(shù)據(jù)。整合以上各個模塊后搭建UAN網(wǎng)絡(luò)，引進嵌入式技術(shù)，并選用最新型的控制器、高集成芯片，設(shè)置多種I/O接口與多種串口接口，用于傳輸多種類型的國土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)信息，以及使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信接口、低功耗與高性能的通信模塊，支持多種協(xié)議，兼容TCP/IP協(xié)議棧等，用于連接多種傳感器、多種無人機，維持UAN網(wǎng)絡(luò)信息流的暢通，加快采集數(shù)據(jù)信息傳遞的速度，提高數(shù)據(jù)獲取與管理能力，筑牢國土空間規(guī)劃信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為規(guī)劃體系設(shè)計決策提供數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)分析支撐[2]。

1.2 國土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)預(yù)處理

采集的國土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)無法直接使用，需要對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，經(jīng)過清洗、篩選、轉(zhuǎn)化、融合等流程后，去除冗余、無效數(shù)據(jù)，修復(fù)數(shù)據(jù)缺陷，并消除數(shù)據(jù)中的噪聲，完成對數(shù)據(jù)的凈化，確保數(shù)據(jù)的可用性，以此保證規(guī)劃數(shù)據(jù)分析、價值挖掘的準確性，為規(guī)劃體系設(shè)計提供可靠的數(shù)據(jù)信息支持。在數(shù)據(jù)預(yù)處理中，主要采用以下幾種多信息融合技術(shù)。（1）數(shù)據(jù)清洗技術(shù)，主要包括了數(shù)據(jù)去重、缺失值處理、異常值處理、數(shù)據(jù)標準化、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)驗證等技術(shù)。數(shù)據(jù)清洗是將低質(zhì)量的國土空間規(guī)劃原始數(shù)據(jù)經(jīng)過有效標志過濾、唯一標志過濾、缺失數(shù)據(jù)補充、錯誤數(shù)據(jù)修復(fù)等清洗流程后，獲取清洗后高質(zhì)量的規(guī)劃數(shù)據(jù)。（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將采集的規(guī)劃數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標準格式，提高數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)的質(zhì)量。（3）數(shù)據(jù)篩選，基于國土空間規(guī)劃對于數(shù)據(jù)信息的需要，從清洗后的數(shù)據(jù)中篩選出符合要求的數(shù)據(jù)，如根據(jù)國土空間規(guī)劃對遙感圖像空間范圍的要求對圖像進行剪裁，或參照精度要求重新進行采樣等，以滿足規(guī)劃設(shè)計的數(shù)據(jù)需求。（4）融合數(shù)據(jù)，集中采集、存儲、管理多個傳感器實時反饋的數(shù)據(jù)信息，集中統(tǒng)一管理多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的可利用價值[3]。

1.3 數(shù)據(jù)分析與三維實景模型

將多類型、多源傳感器獲取的國土空間數(shù)據(jù)、照片、視頻圖像等信息，與歷史數(shù)據(jù)進行融合，通過數(shù)據(jù)計算、挖掘、分析，獲取有利用價值的規(guī)劃信息。像是實時采集土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，然后與一段時間內(nèi)土地利用歷史數(shù)據(jù)進行比對分析，評估土地利用的發(fā)展趨勢，以進行土地利用規(guī)劃的設(shè)計。運用無人機傾斜攝影技術(shù)采集國土空間的視頻圖像信息，使用信息融合技術(shù)中的模型融合技術(shù)，整合多個模型，構(gòu)建國土空間實景三維模型。在規(guī)劃體系設(shè)計過程中基于三維模型采集國土空間信息，動態(tài)更新異常事件，高精度、多視角實時展示實景各項信息，模型還具備三維場景分析、三維測圖等功能，在規(guī)劃體系設(shè)計中，可將規(guī)劃設(shè)計方案嵌入模型，可視化展示設(shè)計成果，以便于查找設(shè)計的缺陷，進一步地深化設(shè)計。還可利用模型進行天際線、高度、通視等規(guī)劃分析，為國土空間規(guī)劃設(shè)計提供最佳的技術(shù)解決方案。

1.4 國土空間規(guī)劃目標的確立

國土空間規(guī)劃體系設(shè)計的內(nèi)容多、涉及的范圍廣，不同的規(guī)劃項目有著不同的規(guī)劃標準要求，需要根據(jù)具體的規(guī)劃項目設(shè)定規(guī)劃的目標。在規(guī)劃目標設(shè)定過程中，需要進行多方面的考量，做好規(guī)劃前的調(diào)研工作，以保證目標設(shè)定的經(jīng)濟性與可操作性。因此，在規(guī)劃目標設(shè)定階段，采用多信息融合技術(shù)全面采集國土空間規(guī)劃相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，融合數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，獲取規(guī)劃區(qū)域真實、完整的數(shù)據(jù)信息。例如：在城市規(guī)劃設(shè)計中，無人機收集城市區(qū)域內(nèi)的視頻圖像信息，融合已有的城市總體規(guī)劃、城鎮(zhèn)體系宏觀規(guī)劃、市政專項規(guī)劃、城市住房現(xiàn)狀及規(guī)劃、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀及規(guī)劃（含矢量圖）等數(shù)據(jù)，通過多源數(shù)據(jù)采集、清洗、融合及分析，獲取城市空間利用現(xiàn)狀、資源分布情況，以及利用中存在的問題、潛在的沖突等，為規(guī)劃目標設(shè)定提供可靠的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。還可采用三維實景模型，預(yù)測城市空間的發(fā)展方向，通過規(guī)劃分析，確定城市發(fā)展對于空間規(guī)劃的需要，從而設(shè)定出超前的規(guī)劃目標，提高規(guī)劃體系設(shè)計的超前性。

1.5 國土空間規(guī)劃方案的優(yōu)化設(shè)計

國土空間體系規(guī)劃設(shè)計是一項長期性的工作，規(guī)劃設(shè)計方案在實施過程中，需要根據(jù)國土空間發(fā)生的新變化、出現(xiàn)的異常事件等，進行規(guī)劃設(shè)計方案的調(diào)整與優(yōu)化，以此確保國土空間規(guī)劃方案與當下國土空間實際之間的適應(yīng)性。在規(guī)劃方案設(shè)計期間，采用多信息融合技術(shù)，采取數(shù)據(jù)融合、決策融合、知識融合、模型融合等技術(shù)方法，驗證規(guī)劃設(shè)計思路的可行性，如將不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行融合，并進行綜合分析，確定規(guī)劃方案實施過程中的影響因素、風險因子，進行規(guī)劃方案內(nèi)容的設(shè)計。例如：在土地利用規(guī)劃中，采集土地利用現(xiàn)狀、新增建設(shè)用地、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目等土地利用數(shù)據(jù)，地表覆蓋數(shù)據(jù)、全要素數(shù)字地形圖，以及經(jīng)濟數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)等，進行多源、多類型數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析與綜合處理，確定土地利用各要素之間的相互影響等，預(yù)測土地利用發(fā)展趨勢，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果設(shè)計國土空間規(guī)劃方案，提升規(guī)劃方案設(shè)計的水平與質(zhì)量[4]。

1.6 國土空間規(guī)劃的綜合性評價

在國土空間規(guī)劃方案正式實施之前，對規(guī)劃方案的可行性進行評價，在評價環(huán)節(jié)使用多信息融合技術(shù)替代傳統(tǒng)的經(jīng)驗評價，提高評價的客觀性、全面性及準確性。在規(guī)劃評價中可采用模型融合技術(shù)，整合多個國土空間模型，結(jié)合多種算法，構(gòu)建立體化、可視化的規(guī)劃評價數(shù)字模型，綜合評價規(guī)劃方案設(shè)計的質(zhì)量，與當下及未來國土空間資源利用需求的契合度。還可基于不同的規(guī)劃設(shè)計方案構(gòu)建相應(yīng)的模型，針對不同規(guī)劃方案模型進行經(jīng)濟性、可行性比對，從中選擇綜合效果最佳的模型，確定最終的國土空間規(guī)劃方案。同時通過對模型的觀察、分析確定方案缺陷，針對缺陷進行補充、調(diào)整及優(yōu)化，進一步地完善規(guī)劃方案，持續(xù)深化國土空間規(guī)劃體系設(shè)計，為國土空間規(guī)劃體系設(shè)計方案的順利落地實施打好基礎(chǔ)。

2 多信息融合技術(shù)下國土空間規(guī)劃體系設(shè)計的注意事項

2.1 統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計部署，做好區(qū)域空間規(guī)劃

多信息融合技術(shù)為規(guī)劃設(shè)計提供了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)分析等支持，為了深挖釋放多信息融合技術(shù)優(yōu)勢，在規(guī)劃體系設(shè)計中應(yīng)聚焦于區(qū)域規(guī)劃設(shè)計，根據(jù)規(guī)劃的項目采集多源數(shù)據(jù)，統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計部署，從國土空間資源開發(fā)利用戰(zhàn)略的角度入手，明確規(guī)劃目標、規(guī)劃任務(wù)、規(guī)劃內(nèi)容及規(guī)劃設(shè)計重點。并遵循因地制宜原則，整合利用、優(yōu)化配置國土空間資源，將區(qū)域空間規(guī)劃設(shè)計與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、社會進步、資源利用、環(huán)境保護等工作相互結(jié)合，并綜合考量影響區(qū)域規(guī)劃方案實施的各項因素，基于多信息融合技術(shù)展開數(shù)據(jù)融合分析，提前制訂風險防范預(yù)案，化解方案實施過程中的風險，以保證區(qū)域規(guī)劃體系設(shè)計的可靠性、可行性，為社會經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護、資源合理利用做出國土規(guī)劃設(shè)計的貢獻。

2.2 做好設(shè)計前期調(diào)研，完善規(guī)劃頂層設(shè)計

國土空間規(guī)劃體系設(shè)計是一項龐大的工程，為了保證設(shè)計的科學(xué)性，在正式設(shè)計之前利用多信息融合技術(shù)，全面搜集國土空間規(guī)劃相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)分析確定規(guī)劃設(shè)計的重點、堵點、風險點，準確掌握影響設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計進度的各項因素，使設(shè)計工作有條不紊地推進。此外，注意完善國土空間規(guī)劃的頂層設(shè)計，基于國土空間規(guī)劃的大視角，從規(guī)劃體系設(shè)計的大局出發(fā)，綜合考慮功能區(qū)定位、空間布局、空間分布等多個方面，建立各功能區(qū)之間的關(guān)聯(lián)，協(xié)調(diào)統(tǒng)一推進各功能區(qū)的建設(shè)與發(fā)展。在規(guī)劃頂層設(shè)計中，采用多信息融合技術(shù)，實時監(jiān)控國土空間狀態(tài)，采集國土空間的異常事件，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理獲取高精度的融合結(jié)果，例如：利用遙感技術(shù)獲取國土空間不同時間段的遙感影像，比對分析不同時間段國土空間發(fā)生的變化，以作為頂層設(shè)計中的參考，提高頂層設(shè)計的質(zhì)量[5-6]。

2.3 建立可持續(xù)發(fā)展設(shè)計理念，提升規(guī)劃設(shè)計的綜合效益

保護生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)國土空間資源的可持續(xù)發(fā)展是國土空間規(guī)劃體系設(shè)計的重要目標之一。在規(guī)劃體系設(shè)計中，設(shè)計人員需要建立可持續(xù)發(fā)展理念，在規(guī)劃設(shè)計中始終堅持綠色環(huán)保原則，合理科學(xué)地開發(fā)利用國土空間資源，協(xié)調(diào)好國土資源利用與生態(tài)環(huán)境保護之間的關(guān)系。因此，在規(guī)劃體系設(shè)計中，需利用多信息融合技術(shù)對規(guī)劃區(qū)域進行環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)、土壤污染狀況數(shù)據(jù)、水源保護區(qū)邊界數(shù)據(jù)，以及大氣、水、土污染整治方案等環(huán)境類規(guī)劃數(shù)據(jù)的收集與分析，提高規(guī)劃體系設(shè)計的環(huán)保性、生態(tài)性及可持續(xù)性，實現(xiàn)國土空間規(guī)劃體系設(shè)計環(huán)境保護效益、經(jīng)濟效益、社會效益的全面提升。

3 結(jié)語

國土空間規(guī)劃體系設(shè)計中多信息融合技術(shù)的運用，需根據(jù)國土空間規(guī)劃體系設(shè)計的實際需求，進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)融合等流程及內(nèi)容的調(diào)整優(yōu)化，如數(shù)據(jù)格式的設(shè)計、缺失值處理方法的選用、數(shù)據(jù)集中異常值的監(jiān)控等，確保國土空間規(guī)劃的數(shù)據(jù)治理能力，可充分滿足規(guī)劃體系設(shè)計對于數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析的要求，最終設(shè)計出可行、可用、可操作的國土空間規(guī)劃體系。

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