规划定量研究新突破 ——城乡规划现状综合分析模型建设完成

引言:

2014年1226日上午,北京市城市规划设计研究院在京组织召开了“《城乡规划现状综合分析模型建设与应用》评审会”。来自清华大学建筑学院的毛其智教授、中国城市规划学会的石楠秘书长、中国地理信息产业协会的汤海秘书长等多位城乡规划和地理信息系统专业的专家受邀出席会议,对城乡规划现状综合分析模型的研究、建设与应用进行了评审验收。这一结果标志着由北京市城市规划设计研究院研建的城乡规划现状综合分析模型正式完成。

 

1 专家评审会现场

与会专家对研究成果给予了高度评价,认为课题所提出的城乡规划现状问题单项分析与综合分析的数学模型算法,与丰富的规划应用案例,为将规划新技术应用由传统的数据服务转向知识服务奠定了扎实的基础;课题基于开放的模型系统架构,自主研发的城乡规划现状综合分析模型系统,实现了模型的动态扩展和优化调整,为推动规划决策支持在行业内的广泛应用提供了示范。总体上达到了国内领先水平,在现状综合分析体系和系统整合方面的探索属于国际先进水平。专家同时建议充分发挥北京市属地优势,持续跟进现状综合分析空间数据库的建设与完善;加强模型应用推广,树立行业品牌,挖掘市场潜力。

 

2 城乡规划现状综合分析模型系统引导页

城乡规划是综合性、实践性极强的工作。对城市现实状况把握的准确与否是规划能否发现现实中的核心问题、提出切合实际的解决办法,从而真正起到指导城市发展建设关键作用的基础。现状数据的收集、分析与应用是城乡规划编制的重要环节。

3 多学科融合与支撑的城乡规划领域

规划支持模型是现状综合分析必不可少的技术手段和主要发展方向。国际主流的规划支持模型在提高规划的编制效率和科学性等方面具有一定的优势,但它们多是对应特定的规划类型或规划专题的独立规划支持模型,在研究深度上以大空间范围,中宏观尺度,粗颗粒的模型研究为主。而对于针对城乡规划各类规划要素现状综合分析的规划支持模型,缺乏微观尺度上的系统探讨。

4 国际主流规划支持模型分类示意图

北京市城市规划设计研究院自2004年起开展零星的规划支持模型的研究与探索,2012年完成课题《规划支持系统框架体系及典型应用研究》,完善了规划支持系统基础理论,提出规划支持系统框架体系,并将规划模型归纳为基础综合模型、专业综合模型、专业独立模型三个层次,提出优先建设城乡规划现状综合分析模型和城乡空间发展模型、统筹建设专业综合和专业独立模型的实施方法,以便首先夯实规划支持系统建设的基础。该研究获北京市科技进步奖,对于面向城乡规划的规划支持模型整体建设具有重要的战略意义。

5 《规划支持系统框架体系及典型应用研究》模型建设整体架构

《城乡规划现状综合分析模型建设与应用》是《规划支持系统框架体系及典型应用研究》的深化与实践,综合运用理论研究、文献回顾、问卷调研、深度访谈、关键技术研究、应用案例分析等方法,结合我国城乡规划编制对于现状分析内容结构、方法和深度的要求,提出面向城乡规划的现状综合分析体系,利用规划支持模型技术方法,确定了各类自然、区位、人口、就业、用地、建筑、经济、公共服务设施、基础服务设施、住房等规划要素在微观尺度上的空间分布动态模拟,以及相互支撑关系的模型分析方法,研发了相应的规划支持系统以辅助科学的规划决策。最终成果以书面报告和CS结构的规划支持系统两种方式供规划人员查阅和使用。

1、构建现状综合分析模型框架体系

基于大量资料整理和文献调研,首次使用剖面式城市现状问题综合分析的思路,提出较完整的现状综合分析体系。通过多学科多专业的系统性分析,深入剖析规划编制和城市研究对现状分析过程中信息资源的特点和业务内容,建立较为完整的规划支持模型体系,并与现状分析内容和现状空间数据相结合,从而实现与城乡规划业务工作紧密关联。

6 现状综合分析模型框架体系结构图

 

2、确定各类城市现状问题定量分析的模型算法

基于城市定量研究系统地提出城市现状问题单项和综合分析的数学模型算法。将现状综合分析研究体系中的各个模型算法梳理为基础地理空间计算、成熟经典模型算法、工作实践总结算法,以及创新型模型算法,以原理、算法、数据、成果、案例的逻辑呈现,保证有效性和可行性。

7 现状综合分析模型算法分析表

3、利用解析式数学方法实现经规合一

创造性建立经济计量模型,利用牛顿迭代法为国民经济和城乡规划在微观尺度上实现数据对接搭建桥梁。进而为经济规划落空间,城市建设用地需求预测等研究提供了定量分析的技术方法和崭新思路。(详见论文《大数据助力微观尺度下的经规对话》cityif给链接)

8 算法解析图

9 基于算法成果:就业人口微观分布核密度分析图

4、建设城市现状资源空间数据库并制定数据标准。

在梳理内生数据、外来官方数据、多源获取网络公开数据等不同渠道现状资源内容和特点的基础上,建设支撑城乡规划现状综和分析的多属性维度、多空间尺度、多时向的空间数据库,以保障各子模型模块的实用性。并制定现状资源空间数据库管理相关标准规范。(详见论文《大数据时代规划资源建管模式的思考.变革.实践》cityif给链接)

10  城乡规划的数据困局

11  现状综合分析空间数据库结构图

5、研发城乡规划现状综合分析模型系统。

采用VS2010作为开发环境,以ArcGIS Engine作为开发工具,开发建立城乡规划现状综合分析模型系统1.0版,包括核心接口开发、通用模块开发、主系统开发和模型算法开发四个部分。开发产品为一个模型系统平台和一系列可集成的实现子模型算法的功能模块,并且具有开放的扩展空间。

12 系统结构:一个平台+N个模型+一套数据库

13 系统界面

 

6、丰富的规划应用。

模型建设与应用同步开展,与规划业务流程和现状分析的各类需求紧密结合。模型算法从提出,到研究、到建设、到应用各环节均与热点科研课题或规划项目共同成长,已为北京市总规修改以及已开展和正开展的服务于北京市各委办局的各类规划编制和研究工作提供切实的技术支撑,保证了模型的实用性。

 

案例1BeijingGrid(给链接cityif网站)

 

案例2,北京市总体规划修改专题研究:北京人口发展规律、趋势研究及对未来10-20年人口发展的预测

 

案例3,北京市规划委委托科研课题:保障性住房规划实施评估及选址布局研究

 

案例4,北京市文委委托科研课题:北京市文化设施及产业调研与评估

 

结语

本研究项目是对规划支持系统的理论和技术框架的深化和实践,是国内乃至国际上面向城乡规划对现状综合分析框架体系和模型算法进行系统归纳的首次尝试。所提出的现状综合分析模型框架体系、模型算法,以及开发的现状综合分析模型系统,提升了规划编制和规划研究中现状问题分析的科学性和规范性,以及分析结果准确性和通用性,推动了城乡规划空间数据库建设的深化和细化,促进各业务间的数据分建共享,为规划支持系统从理论研究走向实际应用奠定了基础。