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茅明睿:数据智能技术应用体系在空间规划中的三个维度

发表时间:2020-05-18

导言:2020年伊始,上海空间规划设计研究院与《城乡规划》杂志、复旦大学空间规划研究中心联动,策划此次国土空间规划主题系列微谈活动。我们将持续从规划治理、经济发展、人口科学、生态发展、国家安全、地理安全、政府管理、公共卫生、信息科学等多领域专家视角,分享国土空间规划发展进程的全方位解析。

系列主题:本系列推出“智慧国土空间规划”主题微谈,邀请行业内不同部门、不同地域、不同专业的一线专家、学者,从多样融合、创新的视角与维度撰文,以期通过更多真知灼见的分享、交流、碰撞,为智慧国土空间规划的大厦添砖加瓦。

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作者:

茅明睿:北京城市象限科技有限公司创始人

微谈主题:在新技术快速发展和城镇化转型及相关领域大变革下,作者从需求层次、数据类型、算法模型类型三个维度对数据智能技术在空间规划中的应用体系进行了归纳整理。


年来,信息通信(ICT)技术革命推动了移动互联网、物联网(IoT)、大数据、人工智能,云计算和边缘计算等为代表的新技术快速发展。


这些技术一方面重塑城市的生产和生活组织方式,并推动城市空间的转型,世界各地如火如荼的智慧城市建设就是其重要体现。


另一方面,它们也使城市科学和相关行业具备了海量、高频、高精度城市数据的获取能力,以及处理这些数据所需的计算和分析能力,推动着城市科学和规划、建筑等相关行业的发展与变革,并促成了一个新概念的产生——“新城市科学”


其既包含着技术推动城市空间转型形成的“新城市”的科学的意义,又包含着城市科学研究的发展带来的新的“城市科学”的双重意义。


它们构成了城市规划学科和行业近年来方兴未艾的新技术应用潮流的一个重要技术背景。


与ICT技术推动的转型同时,中国还经历着另外一个重要的转型——城镇化转型。


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2014年新型城镇化概念的提出标志着我国的城镇化从量的城镇化走向质的城镇化,从物质空间的城镇化走向人的城镇化,城乡规划从面向增量发展为主转变成了面向存量提升为主的阶段。


存量规划、城市更新和运营对规划设计的理念和方法提出了与增量开发建设截然不同的需求,规划设计不再仅仅基于空间开发条件和设计理念,而对认知的科学与循证和过程的民主与参与提出了更高的要求,这也成为了学科和行业技术应用的重要内生需求。


城镇化转型过程中还伴随着政府管理体制的变革。为有效实现国土空间治理,解决九龙治水问题、实现多规合一,国务院组建了自然资源部,统筹各类规划,将城乡规划纳入国土空间规划体系。


新的规划体系建立了“五级三类四体系”的总体框架,通过国土空间的用途管制、指标管控和信息平台加强了规划管理的权威性、有效性和协调性。


管理要求的提升也带动了规划编制管理方法的技术革新,极大的推动了地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术在规划中的应用。


尽管相关技术从上世纪末即开始在规划研究和实践中出现,对学科的学术性和技术的前沿性而言已算不上“新”技术,但以GIS和空间数据管理为核心的规划编制和管理进程却一直进展缓慢,自然资源部和国土空间规划体系几乎一夜之间推动了规划行业从基于CAD平台全面走入了基于GIS平台的时代,为后续建立基于城市科学的空间治理范式转型打下了数据基础。


除了GIS、RS技术应用,对新城市科学发展和规划新技术应用影响最大的当属数据智能技术(泛指大数据、人工智能的相关技术)的应用。


笔者从三个维度对数据智能技术在空间规划中的应用体系进行了整理:



需求层次维度:总结空间规划和管理的数据智能需求层次


层次1 感知监测类:如地理国情监测,国土空间用途管制,违法建设和违法用地监测;


层次2 认知评估类:如城市体检,资源环境承载能力评价,国土空间开发适宜性评价;

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层次3 规划提升类:如各级国土空间规划编制,公共服务等专项规划编制,城市设计,城市更新;



数据类型维度:总结数据智能的数据类型



类型1 空间数据:用地、建筑、道路网、行政区划、数字高程模型等;


类型2 时空轨迹数据:手机信令,移动互联网应用定位,公交IC卡,车辆GPS轨迹等;

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类型3 文本类:接诉即办记录,微博、点评、游记等用户生成的内容等;


类型4 图像类:遥感卫星影像,街景图片,用户拍摄的照片等用户生成的内容等;


类型5 视频类:监控视频,用户拍摄的视频、短视频等用户生成的内容等;


类型6 其   他:电商平台的消费、搜索引擎的搜索情况、市民用水用电情况等。


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算法模型类型维度:总结数据智能的算法模型类型


类型1 时空数据分析

类型2 深度学习:卷积神经网络

类型3 深度学习:递归神经网络

类型4 知识图谱

类型5 复杂系统模型



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小结:以上三个维度构成了空间规划的感知监测、认知评估和模拟优化的智能技术体系,呼应了自然资源部总规划师庄少勤提出的“可感知、善治理、能学习、自适应”的智慧规划技术要求。


尽管该体系的完善还依赖于城市科学和相关学科的发展与技术的进步,但已初步构成了未来城市规划范式迁移的技术框架,推动城市规划从一个基于经验的实践学科朝着基于循证的科学演进。


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