01、城镇化发展面临的问题挑战

改革开放30多年来,我国在城镇化发展方面取得了巨大成就,有力支撑了中国经济增长。2009年,我国城镇化率为46.6%。截止2019年,全国城镇常住人口84843万人,全国城镇化率达到60.60%,首次突破60%大关,业已形成以大城市为骨干、以小城镇为基础的多层次城镇体系,我国正经历着人类历史上最大规模的城市化。在取得城镇化发展巨大成就的同时,伴随着快速的城镇化进程,城市人口增长过快,公共服务设施不足、环境卫生差、住房短缺、交通拥挤等问题日益严重,人与土地、水等自然资源矛盾日益突出。

2015年,中共中央国务院印发《生态文明体制改革总体方案》,指出:树立发展和保护相统一、绿水青山就是金山银山、自然价值和自然资本、空间均衡、山水林田湖是一个生命共同体的五大理念,致力于实现发展与保护的内在统一,推进生态文明领域国家治理体系和治理能力现代化,为我国未来城市发展指明了方向。

02、国土空间规划的提出与国土空间治理体系构建

国土空间规划是对一定时期内城市空间格局、自然资源开发利用、社会经济发展以及各项城市建设活动的综合部署,是城市可持续发展蓝图,旨在提升国土空间的有效管控及科学治理能力,是城市生态文明建设的首要任务。2019年,《中共中央国务院关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》(中发〔2019〕18号)明确提出了全面提升国土空间治理体系和治理能力现代化的总体目标,提出了构建贯通国家、省、市、县、乡镇“五级”,涵盖总体规划、详细规划和专项规划“三类”的国土空间总体框架,内容涵盖了国土空间格局优化、国土空间用途管制和生态修复、自然资源保护利用、产业发展、综合交通、公共服务设施配置、历史文化保护等诸多方面,标志着新时代国土空间治理理念将实现从发展到保护、从用地到全资源、从增量到存量、从规划到管控、从静态到动态的转变,是生态文明时代国土空间治理现代化建设的基石。

随着云GIS、大数据GIS和新一代三维GIS的发展,新时代国土空间规划体系的构建方法也发生了深刻变革。未来的国土空间规划是一个可感知、能学习、善治理和自适应的智慧型规划,涉及到大量的城市现状、管控、管理和社会经济数据的收集、处理和分析工作。过去,由于技术条件所限,通常从小样本量呈现出的现象入手,通过特定现象研究城市运转背后的机制,以此辅助规划编制和规划监测评估工作。在大数据时代,基于化解空间冲突、提升空间效率和空间治理现代化的现实需求,在拥有足够多、足够细样本支撑的情况下,利用新一代空间信息处理技术,大幅提升了城市空间信息的获取、处理和分析能力,如通过交通出行大数据可更客观地分析出人口职住特征、出行方式等城市体征。

为更好地推动数字化国土空间规划体系建设,各地纷纷建立了国土空间规划“一张图”监督实施信息系统,汇聚各类政府、公众和企业信息,提供更实用的国土空间规划分析评价工具,更准确地认识城市体征和城市运行机理,更客观地评估规划实施情况,形成了常态化的国土空间规划监测评估预警平台,有效推进了国土空间规划理论、方法和工具的深度进化,最终构建形成一套适应新时代城市发展需求的数字化、智能化的国土空间规划体系,是生态文明时代实现国土空间治理能力现代化的关键举措。

全域、全要素、全过程的数字化国土空间治理体系

03、从国土空间规划到智慧城市

国土空间规划是城市发展决策体系的重要组成部分,是通过总结城市历史发展经验,结合城市现状和社会发展需求,利用新一代信息技术手段,形成的面向未来的城市发展框架。同时,国土空间规划是对未来城市的综合设计,通过规划实施和规划监测评估工作,对城市的建设活动、资源保护情况以及城市综合管理状况进行底线管控和监测监管,无论宏观尺度的智慧城市建设、中观尺度的智慧园区和智慧社区建设,还是微观尺度的智慧建筑建设,均遵循“先规划、再建设、再管理”的建设路径,形成了“规、建、管”一体化的“泛场景”智慧城市总体框架,如下图所示:

“规、建、管”一体化的“泛场景”智慧城市总体框架

除了承载人类赖以生存的自然要素和社会要素的城市物理空间之外,随着信息化技术快速发展,城市信息空间逐步形成,二者相互衔接、相互依赖、相互完善、相互融合,共同构成了数字孪生城市框架,是新型智慧城市建设的落脚点。

•城市物理空间

城市物理空间承载了国土空间的山、水、林、田、湖、草等自然要素,以及人、车、路、地、房等社会要素。其中,城市建设活动在社会发展中起到重要作用,总体上涵盖了国土空间规划编制、实施和监测评估全过程。一方面在规划编制阶段,通过构建城市国土空间总体规划、专项规划、详细规划成果,对自然和社会要素的保护和发展格局进行合理设计和优化配置。另一方面,在规划实施阶段,通过对建设项目从立项、用地审批、规划审批、建设监管到竣工验收全过程进行规范化控制,可保障城市建设的有序推进。另外,在规划实施评估阶段,通过卫星遥感、现状调查、城市大数据等地理监测手段,能更准确、更快速地把控城市综合运行情况,及时发现城市运行中存在的问题并及时预警。

随着信息技术的发展,新一代信息化基础设施的建设加速了城市国土空间治理能力现代化的进程。通过构建网络基础设施,解决了万物互联问题。通过构建物联网基础设施,利用地理监测和地理控制手段,解决了自然和社会要素信息动态采集和远程控制问题。通过建立云计算设施,利用大数据计算技术,解决了超大规模信息处理问题。信息化基础设施是城市物理空间和城市信息空间互联互通、数字孪生的核心载体和重要通道。

•城市信息空间

城市信息空间是智慧城市建设的主体,总体上采用“大中台、小前台”的总体架构,可适配智慧城市、智慧园区、智慧场站、智慧社区、智慧楼宇等多领域应用场景,形成了“规、建、管”一体化的“泛场景”智慧城市总体框架。

1、基于智慧城市数据治理体系,打造智慧城市数据中台

为解决数据丰富性、鲜活度、权威性不足的问题,通过建立智慧城市数据治理体系,动态获取城市各类规划、管理和现状数据,并融合多源(元)数据、提升数据质量,建立基础库、指标库、知识库、模型库四库进阶的智慧城市数据体系,构建城市信息模型,打造智慧城市数据中台,保障数据生产、汇聚、处理、质控、建库、共享、服务全过程信息流转可控、可信。

2、基于智慧城市时空大数据平台,打造智慧城市业务中台

智慧城市多源异构应用众多。为解决应用之间缺乏有效的数据共享和业务协同通道的问题,通过建立智慧城市时空大数据平台,可逐步构建面向政府、公众和企业各个领域的服务资源池,并通过平台的服务门户、数据中心、服务中心、开发中心、运维中心五大模块,一方面汇聚各城市应用信息化资源,沉淀城市业务专题数据,另一方面,以标准API方式对前台应用提供标准化服务接口,沉淀城市各领域的通用业务逻辑,实现应用之间互联互通和信息共享,为各级管理和决策者、业务办公人员、开发人员、乃至行业研究人员提供丰富、可靠的场景式在线服务,形成智慧城市业务中台,提升智慧城市各项业务的标准化和权威性。

3、基于数据和业务中台,支撑智慧城市应用前台的集约化构建

基于数据和业务中台权威、高效的服务能力,可支撑各类城市规划、建设、管理、运行、决策和公众服务等应用的集约化构建。同时,基于数据和业务中台的可扩展性特征,可将城市各领域应用产生的核心业务数据和通用业务逻辑沉淀到数据总体和业务中台,实现数据和业务中台的不断成长。

4、“大中台、小前台”的智慧城市“泛场景”应用

“规、建、管”一体化的“泛场景”智慧城市总体框架,除了适用于智慧城市场景之外,对于高新技术开发区、工业园区、街乡、社区、机场、车站等中观尺度的场景同样适用,另外,还可以结合“BIM+GIS”技术,在微观上支撑智慧建筑应用。

随着信息技术的快速发展,城市信息的获取更全面、迅捷、细致和准确,通过将新一代信息技术同国土空间规划编制、实施、监测评估全过程相结合,可有效提升国土空间规划编制、实施和监测评估的客观性、科学性和动态性,并推动了城市信息资源整合,实现了国土空间规划数据成果的增值,打造形成了一个过去、现在和未来全覆盖的城市数字空间。国土空间规划体系必将推动新型智慧城市的建设,最终实现城市治理体系和治理能力现代化。

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