信息化技术应用于规划编制全过程,有效地支撑了国土空间数据的获取和共享、规划编制、规划分析、信息平台建设等国土空间规划业务,是推动国土空间规划智能化的核心动力。但智慧的国土空间规划不仅需要信息技术的赋能,更需要集成技术创新、制度创新的综合赋能过程。
随着信息通讯技术的发展,国土资源数据的采集范围更大、类型更多、精度更高。一方面,这些多源数据为从多维度、多角度、多尺度动态监测、诊断人地关系提供了基础。尤其是大量关于人的行为和活动的数据的涌现,可应用于从人本视角的“三生”空间划定、空间布局优化等,使得国土空间规划更好地满足人本需求。另一方面,对这些数据的运用,需要在遵循科学性原则的基础上,结合计算机辅助制图、空间分析和建模、机器学习、人工智能等多学科知识,发展、建立支撑科学规划决策、动态规划评估、实时监测预警的技术方法,实现“以数据为驱动、以算法为核心、靠人工智能辅助决策”。可见,通过创新技术的集成应用全面赋能国土空间规划全流程正成为实现智慧国土空间规划的重要路径。
同时,技术创新应用需要完善的制度体系进行保障和支撑。第一,大规模的多源国土资源数据采集,对数据资源的集中整合、分析建模和应用服务提出了更高的要求,需要构建相应的技术标准体系、指标体系、平台建设标准以及专家知识库等全面支撑国土空间规划的数据管理、分析和应用。第二,需进一步改革创新国土空间规划的体制和机制,完善“政府组织、专家主导、部门协作、群众参与”的工作方式,广泛听取专家和公众的意见,积极吸引高新技术企业共创、共建,通过多元主体参与和协作创新,增强规划的科学性,推动规划新技术的创新实践。
国土空间规划的智慧体现在“生态文明、以人为本”,而智慧国土空间规划的实现离不开技术应用和制度创新。因此,以生态文明为基础,以人为本为核心,技术应用和制度创新为支撑,提出EPTI（Ecological civilization, People-oriented, Technological application, Institutional innovation）智慧规划总体框架（
图1）。
Fig. 1 The conceptual framework of smart territorial spatial planning图1 智慧国土空间规划总体框架 |
首先,“生态文明”是智慧国土空间规划的基础。应立足于生态文明建设,遵循人与自然、社会和谐发展的自然规律,优先保护生态空间,统筹国土空间的开发和保护,支持国土空间的高质量发展。包括以资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价为基础,明确空间管控底线和管制分区,界定国土空间的发展潜力和规模;合理利用自然资源,修复和建设生态系统;从国土空间的层面整体把握资源开发格局,分区管理,合理控制开发强度。
其次,“以人为本”是智慧国土空间规划的核心。应坚持以人为本的原则,在国土空间规划的各项业务环节中充分体现人的主体需求。第一,应在国土空间规划编制过程中,充分运用位置、情感、行为活动等大数据,来挖掘居民活动及空间特征,探索整合、分析多源数据,满足多元化人本需求的国土空间规划编制方法。第二,应在国土规划建设与管理过程中,体现“公众参与、多元协作”的理念,提升公众参与度,及时接受社会各界的意见和监督,提高国土规划建设与管理的透明程度。
再次,技术应用和制度创新是智慧国土空间规划的两大重要支撑。新技术的综合应用是推动国土空间规划智慧化必不可少的动力,应从全面感知、实时监测、综合分析、智能决策等方面入手,将智能技术与国土空间规划业务进一步结合,构建智能技术辅助的国土空间规划技术流程。同时,应通过制度创新保障和推动国土空间规划的智慧化。包括建立学习型组织、促进不同部门和组织间的互联互通、知识共享,以及多主体参与、协作创新,共同推进规划新技术的发展完善。
基于上述智慧国土空间规划的总体框架,结合国土空间规划的具体内容,构建智慧国土规划的技术框架（
图2）,共分为三个部分：信息化建设、国土空间规划业务以及制度和规范建设。其中,信息化建设是基础,国土空间规划业务是核心,制度和规范建设是保障。
Fig. 2 The technical framework of smart territorial spatial planning图2 智慧国土空间规划技术框架 |
信息化建设一直是国土资源管理的重要内容。以国土资源“一张图”工程为代表,国土资源管理信息化建设的重点是整合遥感影像、土地利用现状、国情监测以及基础地理信息等多源信息,构建集国土资源的规划、审批、执法等于一体的综合监管平台。这些建设内容仍是国土空间规划信息化建设的重要组成部分,同时,国土空间规划的信息化建设更加强调：① 对于社会、经济、人口活动等多源数据的采集和运用;② 基于指标体系与计算模型的科学化规划监测、评估、预警体系的构建。具体来说,国土空间规划的信息化建设应聚焦四层建设,分别是感知层、信息资源层、应用支撑层和平台层。
感知层利用遥感、通讯设备、传感设备、互联网等多种途径对国土资源现状进行全面感知。其中,通过手机信令、可穿戴设备、互联网大数据等获得的社会感知数据,可从人的活动、感受等维度对于国土资源利用现状及高品质发展水平做出科学评价,拓展以往主要根据遥感影像、土地调查等对于国土资源现状进行客观监测和评估的手段。
信息资源层集成多源国土空间数据,统筹构建资源环境、社会经济、开发建设等多源数据库,并整合地理信息、行政管理等相关数据库。同时,融合多领域专家知识,构建国土空间规划监测评估预警的指标体系和模型,为规划监测、评估、预警提供支撑。指标体系包含与国家发展战略相关的国土空间编制、监测、评估、预警等基础指标,是落实国土空间规划目标和任务的主要抓手。在省、市、县层面,除基础指标外,还应结合各地的发展定位、目标及特色,制定省级和市县级的扩展指标。通过构建模型库,利用多源感知数据对指标值进行计算,监测指标运行状态,对国土空间规划实施过程中未达要求或突破警戒值的情况进行预警,为国土空间规划实施监管提供科学依据。
应用支撑层提供对自然资源保护和国土空间开发利用情况进行定量评估、实时监测、风险识别、趋势预判等的规划分析方法,并结合人工智能等技术,辅助智能规划管理和决策,为国土空间规划的核心业务提供技术方法支撑。
平台层综合运用互联网、数据库、云计算、地理信息系统等技术,构建为国土空间规划相关部门提供数据和信息共享、协作审批、实时监管等服务的国土空间规划信息平台、国土空间规划监测预警评估管理系统两大信息平台,全面推动国土空间规划的智能化。其中,国土空间规划信息平台是实现国家、省、市、县纵向联通,各相关部门单位横向联通的数据共享平台。它的建设应以“一张底图”为基础,在土地调查成果数据的基础上,整合规划编制所需的现状数据,形成坐标、边界统一的数据体系,支撑国土空间规划编制和评估。国土空间规划监测预警评估管理系统是利用指标体系和计算模型,对国土资源利用和开发现状进行定量分析和实时监测,为国土空间规划实施监测、评估、预警的全过程提供技术支持。
信息化建设是支撑规划编制、协同审批、实施监管等各项国土空间规划业务,推进国土空间规划智慧化的重要基础。在规划编制阶段,基于国土空间规划的管控指标,通过建立量化分析模型,对资源环境承载力和国土空间开发适宜性进行综合评价,科学划定三区三线,并结合人口活动等大数据分析,全面、客观地对用地效率、布局等进行评估,为科学制定规划目标、规模等提供决策依据。在规划审批阶段,基于规划指标的审查规则与相关模型,审查规划是否符合国土空间规划的管控要求。同时,在信息平台的支撑下,通过规划数据的整合与共享,实现不同业务部门对建设项目的联合协同审批。在实施监管阶段,利用监测预警评估管理系统,基于国土空间规划指标和预警评价模型,对国土空间规划实施情况进行实时监测和动态评估,对不符合目标范围的指标进行分级预警。同时,评估结果将及时反馈于规划目标,为规划编制的修订和完善提供科学依据。
首先,在各层级规划的编制、审批和监管过程中,应体现“多主体参与、多部门共享创新”的制度设计。第一,在建立数据和资源共享平台的基础上,应进一步完善协商合作的机制,突破不同业务部门间的协作瓶颈。第二,智慧国土空间规划需要整合城市规划、土地管理、生态、资源环境、地理信息系统等跨领域知识,构建科学的定量分析模型。一方面,应充分整合专家、科技企业等各种资源,通过多方参与,创新和完善国土空间规划的技术方法。另一方面,应建立有持续学习能力的学习型组织,不断吸收新理念、新技术、新方法,提高业务能力。同时,应促进知识在不同部门和组织间的相互流通,均衡协调和综合利用部门内外部资源,共同推动国土空间规划的技术创新。第三,在规划编制、监测、评估等过程中应充分听取各方意见,在公开、公正的基础上,统筹考虑各方利益,最大化满足公众需求。同时,充分利用网络平台,建立政府和公众之间及时、有效、双向的沟通渠道,并向公众提供国土空间规划的公共服务。
其次,对国土空间规划中涉及的数据资源、指标体系、平台建设等均应建立相应的标准规范,以保证不同层级、不同类型的规划能够有效衔接。具体包括应构建涵盖国土空间规划全流程中涉及的过程数据和成果数据的数据资源体系,为国土空间规划的数据库和信息平台建设提供向导;应针对国土空间规划数据,从数据格式、数据结构、空间参考及值域范围等方面构建数据汇交及数据库标准;应对国土空间规划监测、评估、预警的需求,构建全面的指标体系,明确指标项、指标元数据、指标健康状态值及指标值计算模型等内容;应建立国土空间规划信息平台和监测评估预警管理系统的建设标准,从系统构成、功能要求、运行环境及运维要求等方面规范系统平台建设。
再次,应完善国土空间规划相关的法律法规体系,应推进空间规划的相关立法工作,从法律层面上明确空间规划的权威性和有效性,对于空间规划体系的构成、定位、机制等重要内容进行严格界定,完善国土空间用途管制、公有私有物权维护等相关的法律依据
[31]。同时,应结合国土空间规划的战略目标和调控重点,对《土地管理法》《城乡规划法》《环境保护法》等相关配套法律进行修改完善。为实现上下位规划的有效衔接、保障用途管制最终落地,还应完善与国土空间规划体系相对应的行政法规体系,对于国土空间规划中所涉及的编制、审批、实施、监管等全过程进行规范,对于五个层级规划之间的传导、管控做出明确要求。
智慧国土空间规划需要在传统规划方法与技术基础上,深度整合互联网、大数据、云计算、人工智能等新技术,进而推动国土空间规划编制全过程的智慧化。在这一过程中,可以利用卫星遥感、传感器、摄像头、无人机（车）、个人便携式设备、智能路灯等诸多工具或平台对国土空间进行全面地感知和多源数据的采集,包括地理国情监测的数据、城市运营和监测的大数据、互联网开放数据等,实现多源数据的融合、集成及跨空间层级的建库,为国土空间规划编制提供基础。
同时,从对国家和自然资源部近期颁布的《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南（试行）》和《市县国土空间总体规划编制指南》等一系列文件梳理可知,国土空间总体规划编制的重点内容及大致流程是：首先,进行国土空间的资源承载力和适宜性评价。其次,在“双评价”基础上,将国土空间划分为生态空间、农业空间及城镇空间,并准确界定生态红线、基本农田保护线及城镇开发边界三类空间用途管控线。再者,对生态空间、农业空间及城镇空间分别进行具体规划,注重空间结构优化、功能与用地协调布局等方面的方案编制。因此,总体规划编制智慧化具体体现在：
在国土空间双评价方面,国土资源承载力评价侧重对自然资源自身属性的评估,通过采集土地、水资源、环境、生态、灾害等方面的基础数据和生物多样性维护、水土流失、土壤质地、光热条件、地形起伏度、地质灾害等反映自然资源承载能力的指标进行综合分析,较少涉及人类活动,这方面大数据很难发挥较大作用。然而,对于国土空间适宜性评价,除了人类活动亦影响较小的生态与农业空间的适宜性评价,主要利用斑块矢量数据和生态景观指数等方法进行测度,城镇空间适宜性评价则需要对人类活动影响进行重点考虑与分析,包括城镇斑块集中度和城镇综合优势度的测量,进而保证科学、全面地评价国土空间开发的潜力。其中,城镇综合优势度应该是多维度的综合优势,既包含城镇物质空间优势,还应包含城镇活动空间优势。城镇物质空间优势测度,一方面需要利用区位距离、路网密度等数据和可达性分析等方法进行测度,另一方面还需要利用各类企业与公共服务设施的兴趣点（Point of Interest,POI）、网络评论等大数据和核密度分析、差异度分析、引力模型等方法分析单个地块产业布局强度、公共服务设施布局强度与共享性等。城镇活动空间优势测度可以包含两个方面的指标,一是活动强度分布,可以利用手机信令、互联网签到等居民活动位置大数据,结合核密度分析等方法对其进行测度;二是活动联系,可以利用手机信令、企业POI、企业股权等大数据,通过社会网络分析、文本分析等方法识别不同地块居民活动与产业联系网络。
在国土空间边界划定方面,生态红线和永久性基本农田的划定主要是基于国土空间“双评价”的结果,通过对生态与农业资源现状禀赋、利用问题与风险、区域政策要求、发展潜力等的综合判断进行划定,具有严格的资源保护底线限制,不以满足人类活动空间需求为首要条件。而城镇开发边界划定主要取决于人口和用地规模的科学预测,在利用遥感解译识别城镇建成区边界基础上,一方面可以采集手机信令数据和全国最新人口普查数据,通过统计分析、时空棱柱、空间分析、人口增长模型等方法判别城镇人口分布与多时段变化,对城镇未来人口进行估算;另一方面,利用核密度分析、社会网络分析模拟城镇内部各组团的居民活动集聚程度与联系,结合城镇人口规模预测结果、未来发展目标与政策、重点建设项目等,利用元胞自动机等空间增长模型划定城镇未来空间开发边界。
在国土空间结构优化方面,主要包括生态、农业及城镇三类空间的结构优化。生态空间结构优化主要利用遥感生态斑块数据与生态景观指数等方法判别生态空间规模,利用居民位置大数据与层次分析等方法测度生态空间活力,利用水、生物迁徙廊道、风、人类活动轨迹等数据和社会网络分析、情景分析、机器学习等方法模拟与预测各类生态要素流动网络,进而综合优化生态空间结构。农业空间结构优化倾向于对农业产业空间进行规划布局,利用产品销售统计、专业销售或物流网站、农业企业及配套企业POI、网络评论等数据,结合社会网络分析、文本分析、图片分析、机器学习等方法,分析农产品市场分布特征与发展潜力,科学选择主导与配套产业,并确定农业空间产品消费者偏好与具体产业发展类型。同时,采集居民位置大数据,利用核密度分析、社会网络分析等方法测度农业空间居民活动强度与联系,综合确定农业产业空间结构。城镇空间结构优化可以获取居民位置大数据,利用统计分析和核密度分析方法找出居民活动时空分布格局,利用社会网络分析方法分析城镇各组团之间实时的活动联系。同时,获取网络论坛或微博文本等数据,利用文本分析工具挖掘城镇居民意向中心体系,进而综合优化城镇空间结构。
在国土空间功能与用地布局方面,一方面,利用遥感、灯光、网络图片等数据,通过遥感解译、图片分析等方法识别现状各类功能片区及用地类型、规模。另一方面,利用手机信令、微博签到与文本、POI、网络评论等大数据,通过核密度分析、时空棱柱、文本分析、机器学习、泰森多边形等方法分析居民活动时空模式,确定居民具体活动类型,划定各类活动的具体范围。再者,按照居民日常活动类型识别结果,将国土空间划分为若干个活动区,例如就业、居住、娱乐、混合活动、农业生产、生态游憩等等不同类型活动区,并与空间现状功能及用地进行叠合分析,进而优化国土空间功能分区与用地布局。
需要说明的是,新技术应用助力国土空间总体规划编制,而不是替代。首先是全面感知,包括主观与客观数据、传统与新型数据的全面采集,并实现多源数据融合与入库;其次是新方法与传统方法的集成应用,例如融合街景图像机器学习和传统遥感影像解译进行多类用地信息提取;再者,强化大数据支撑的人类行为与活动的空间分析,并将分析结果作用于物质场所空间,进而综合界定相关边界、优化空间结构与功能用地布局。同时,国土空间规划涵盖“五级三类”,行政空间层级不一、各类规划功能定位与内容也各有侧重。但是,人类活动受行政空间的限制较少（至少在本国范围内）,规划编制智慧化主要是利用各类技术分析人类活动与国土空间之间的关系、把握规律、科学预测,因此最终规划编制方案必然会拥有空间承接性、满足跨行政空间层级的成果需求。此外,“新技术+人类活动+国土空间”的规划分析思路,除了适用于前文论述的国土空间总体规划智慧化编制的需求,还可以进一步支撑专项规划与详细规划。具体来讲,专项规划是衔接性的规划,注重通过分析特定区域或领域内的特定人群与国土空间资源之间的关系,一方面解决特定问题或需求,另一方面将总体规划空间资源配置要求和特定人群空间资源需求传导至下一层次规划;详细规划是实施性规划,其智慧化编制则需要在统筹考虑国土空间总体规划与专项规划要求基础上,准确测算人类活动强度对空间开发利用程度的影响,科学制定满足人类生产、生活及生态实际需求的地块控制标准与实施要求。
为了确保国土空间规划编制方案实施效果,《关于建立国土空间规划体系并监督实施的若干意见》和《市县国土空间总体规划编制指南》等相关文件也规定了地方在编制国土空间规划的同时,还需要对国土空间规划方案进行年度动态质量评价,通过搭建国土空间规划监测评估预警平台来保障国土空间安全。其中,国土空间开发利用质量评价的智慧化应该是该平台建设的核心,需要建立一个集多源数据融合的、多应用层级的综合评价指标体系,并利用因子分析、层次分析等方法进行科学动态评价。
具体来讲,生态空间开发利用质量评价除了考虑空间所提供的资源数量与质量的同时,更多需要考虑生态资源对人类或生物活动影响程度类指标、人类或生物利用生态资源的数量及效率指标、人类活动对生态资源破坏程度的指标等,这些指标的数据主要由反映生态资源供应的空间数据和反映人类或生物日常活动的位置大数据组成。农业空间开发利用质量评价指标倾向于农业产业投入与产出效益、农业环境污染程度、农村人口活力、农村服务与基础设施覆盖程度等方面的指标,除了相关统计和空间矢量数据外,还来源于农村产品流通、产业市场评价与偏好、居民活动位置与轨迹、服务设施POI等大数据。城镇空间开发利用质量评价,一方面需要利用居民活动位置大数据和统计、空间等数据测度城镇空间结构紧凑度、土地利用混合度、土地利用强度与效率等;另一方面,利用产业统计和企业或科研机构POI数据计算城镇空间经济效益产出;再者,利用设施POI、网络口碑、智能卡等大数据分析城镇各类公服及交通设施服务水平;最后,利用环境监测、居民活动位置、能耗等大数据测度城镇空间绿色可持续发展水平。
实际上,智慧国土空间规划实施评价就是通过多源异构数据的挖掘,对包括各类生产要素流动、人口集聚、经济运行、交通出行、环境保护、土地开发、社会服务等空间利用现状进行体检和监测,来分析之前我们所不了解的流之间的复杂的互动和耦合的关系,从而更加透彻地评价规划在资源配置空间调控中的公共政策作用的发挥。同时,还需注意,无论是国土空间规划编制数据、编制方法与技术的智慧化,还是国土空间规划实施评价的智慧化,相关信息平台的开发与建设是提升规划管理效能、科学性的必要环节,应该将规划编制时空数据库、规划编制方案与方法技术综合集成到规划监测评估预警平台之上,进而实现“数据采集—方案编制—方案评估—智能决策与反馈—数据采集—方案调整”闭环式的智慧规划目标。
