摘 要
新技术的发展为自然资源信息化和国土空间规划智慧化提供了重要机遇,也为国土空间规划城市体检评估工作的创新探索提供了契机。随着各级国土空间规划编制工作的不断推进,城市体检评估将在健全规划实时监测、定期评估和动态维护制度中起到关键作用。文章在梳理城市体检评估工作的演进历程及其技术发展的基础上,分析了当前“大智移云”等新技术的发展态势及其对城市体检评估工作的支撑作用,基于新技术在城市体检评估工作中的应用前景,从非依赖政府部门业务数据的第三方城市体检评估的角度,提出构建以前沿技术支撑国土空间规划城市体检评估指标的应用框架,以期提高城市体检评估成果的客观性和公平性,从而促进城市高质量发展和提高国土空间规划实施的有效性。
近年来,新技术的发展为自然资源信息化和国土空间规划智慧化带来了重要机遇。无论是对地观测与定位技术的提升、互联网与移动互联网的发展,还是大数据、人工智能和云计算等技术的演变,都为自然资源管理和国土空间规划治理带来了新的机遇。
自2019 年起,我国开始建立全新的国土空间规划体系,提出国土空间规划工作应形成“规划编制—任务分解—体检评估—督查问责—反馈落实”的全生命周期管理实施机制;2021 年6 月,自然资源部印发了《国土空间规划城市体检评估规程》(以下简称《规程》),明确定义了城市体检评估是促进城市高质量发展、提高国土空间规划实施有效性的重要工具。但在近年的实践探索中,城市体检评估工作强调面向治理和操作,其指标体系中有大量指标依赖于政府部门业务数据,大数据和人工智能等新技术的应用广度仍相对不足。基于此,本文结合城市体检评估技术的现状与发展趋势,探讨构建第三方城市体检评估的技术应用框架,以期提高城市体检评估成果的客观性和公平性,从而促进城市高质量发展和提升国土空间规划实施的有效性。
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新一代“大智移云”技术的发展态势与机遇
1.1 “大智移云”技术的革新及发展趋势
(1) 大数据。随着“数字中国”建设的推进,大数据及相关技术的发展使得各行业的数据资源采集、应用能力不断提升,带来更多更快的海量数据积累。面向未来,大数据技术演进应有两个重要方向:一是大数据相关基础研究和核心技术攻关,如大数据标准化生产、大数据安全保障等,形成安全可靠的大数据技术体系;二是数据资源面向社会的共享和应用,促进科技人才和企业组织基于开放数据的前沿应用创新,使大数据发挥更高能级的效用,推动城市治理与民生改善。
(2) 人工智能。人工智能是影响面极广的颠覆性技术,经过60 多年的发展,其内涵和技术不断演进,已经从计算智能走向感知智能和认知智能。在大数据、超级计算、脑科学等新理论及新技术的共同驱动下,人机协同增强智能、群体集成智能、自主智能系统等已经逐渐成为当今人工智能技术的发展重点,而类脑智能技术则正蓄势待发。在国土空间规划领域,我国对于以人工智能技术支持下的模拟推演和预测预警来辅助监测城市空间设施运转状态的研究已有初步探索,通过智能技术探究城市问题机理、认识城市发展规律、辅助政府科学决策将是未来的拓展方向。
(3) 移动互联网。这一技术的迭代升级使人们的生活方式发生了翻天覆地的变化。从2014 年开始,4G 的普及使用所产生的大量用户数据助力规划分析和评估技术进入数字时代,使得人们对城市发展状态的认知迈上新台阶。如今5G进入商用阶段,随着5G 基站的建设覆盖和应用普及,其所具备的超高容量设备连接能力和空中接口超低时延能力将全面推动万物互联时代的快速到来。对于国土空间规划,城市空间设施和用户穿戴设备的物联网感知及实时VR/AR 交互等技术的发展,使得管理者得以多维度地对城市运行状态进行监测、评估。
(4) 云计算。云计算是信息时代技术发展的一次大飞跃,分布式计算方式与计算机资源协同发力,用户通过网络就可以获取无限的资源,且不受时间和空间的限制,其具备的优势正使其应用场景不断拓展。未来云计算可以通过基础设施服务、平台服务或软件服务为海量的空间数据提供储存和计算能力,为国土空间规划中大数据、人工智能等新一代技术的综合运用提供强大支撑。
1.2 城市感知判断能力升级带来的新机遇
“大智移云”技术的发展将不断提升城市的感知力和判断力,有望大幅度提高城市运行状态评估的智能化水平。与原有城市运行管理的技术手段相比,现有大数据及相关技术应用已使城市具备了以更多元的数据类型和更细微的时空单元来评价城市运行状态的能力。在此基础上,在新技术的发展和协同应用趋势下,可以预见的是城市感知和判断能力将再次升级。随着大数据和移动互联网技术的发展迭代,物联网传感器和智能穿戴设备将不断增多,对城市感知的维度将更广、更深。从城市生命体的角度看,万物互联时代中每一个物联网的设备元件都是城市生命体的“感知神经元细胞”,当这些“细胞”达到一定量级时将发挥类似中枢神经的高级感知能力。依据大数据、云计算和人工智能辅助的学习结果,人们对城市运行状态的认知与判断将会出现质的跨越,从而加深对城市发展规律的认识。“大智移云”技术是智慧城市建设发展的技术底座,是推进城市各应用领域和场景智能化的重要基础,也是支撑城市体检评估工作不断走向智能化的关键推动力。总之,新技术支撑下城市感知和判断能力的升级为自然资源管理与国土空间规划治理带来了新的机遇。
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历史视角:从城市总体规划实施评估到城市体检评估
2.1 逻辑演进
从改革开放到21 世纪初,学界对国外规划评估相关成果的引介使得业界逐渐认识到总体规划实施评估的重要性 ,开始陆续探索对总体规划的评价或实施评估并形成专题报告,这是城市总体规划实施评估工作的雏形。随着2008 年《中华人民共和国城乡规划法》(以下简称《城乡规划法》) 的颁布和2009 年《城市总体规划实施评估办法( 试行)》( 以下简称《办法》) 的出台,城市总体规划实施评估被列为城乡规划的法定工作任务而得以在全国范围内开展。2017 年,住房和城乡建设部( 以下简称“住建部”) 提出要建立城市体检评估机制,通过定期评估,不断发现城市发展建设和规划实施中存在的问题,依法完善规划,动态维护规划。2018 年机构改革将住建部的城乡规划管理职责划入自然资源部,随后自然资源部在2019 ~ 2020 年城市体检评估先行先试工作的经验基础上组织编制并发布了《规程》。因此,城市体检评估与原有总体规划实施评估的逻辑关系可以归纳为以下两点:①城市体检评估是应对总体规划实施的动态评估的需要而创建的,是新时期总体规划实施评估的新模式。②城市体检评估与原有总体规划实施评估并非立行废止的关系,城市体检评估更适用于动态评估新时期编制的空间规划实施情况,原有总体规划实施评估对评估早期编制且处于中末期的总体规划实施情况仍有重要意义。
2.2 理念变化
从原有总体规划实施评估到国土空间规划城市体检评估,体现出3 个重要的理念变化。
(1) 新发展理念下的城市高质量发展的要求。2015 年中央城市工作会议指出,要贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念,并落实到城市规划、建设、管理的全过程和各领域。坚持以人民为中心、建设人民城市、坚持以人为本等均为新时代城市高质量发展的重要理念,为我国城市转型发展指明了方向和路径。城市体检评估工作强调立足新发展阶段,贯彻新发展理念,服务新发展格局,促进城市高质量发展,具体体现在以安全和五大发展理念为基础的指标体系构建上。
(2) 强化对城市发展特征和城市问题的关注。做好城市工作,必须要认识、尊重和顺应城市发展规律。《办法》对原有总体规划实施评估工作的要求表述为“全面总结现行城市总体规划各项内容的执行情况,客观评估规划实施的效果”,而《规程》对国土空间规划城市体检评估的表述为“对城市发展特征及规划实施效果定期进行分析和评价”。比较而言,城市体检评估明确增加了对城市发展特征的关注,要求全面掌握城市现阶段的发展特征,对标城市发展规律,分重点、有步骤地提高城市发展质量。在《城乡规划法》的规定下,原有总体规划实施评估是本地政府提出总体规划修编的前置条件,因此具有强烈的目标导向特征。而城市体检评估则采用目标和问题的双重导向,强调要着力发现城市的突出矛盾和问题并查找原因,因此城市体检评估将这项工作从“规划实施评估”推向“城市全局体检”,并从执行规定动作、目的性很强的被动评估转向积极暴露问题、以结论支撑决策的主动评估。
(3) 重视技术包容的客观体检。原有总体规划实施评估的工作机制是按照政府组织、部门合作和公众参与的原则制定的,但由于政府希望在资源配置方面保持相对宽松的自由裁量权,评估在实际工作中表现为为总体规划修编服务的规划自体检。而城市体检评估采取自体检和第三方城市体检相结合的方式,力求保证体检评估结果的客观公正。我国在近年来的城市体检评估实践探索中引入第三方技术单位,基于各方擅长的领域分专题进行评估,探索大数据和人工智能技术的应用,初步实现了从修编总体规划的自体检到技术包容的客观体检的转变,以形成更公正、更客观的城市体检评估成果。
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城市体检评估的技术特征与应用局限性
3.1 现阶段城市体检评估的技术特征
在城市体检评估工作开展前,已有学者开始借助互联网或位置服务数据(LBS) 进行城市研究,如公交IC 卡、社交网络和手机信令等因有助于了解城市发展态势而获得了广泛关注,但未能在原有总体规划实施评估中得到广泛运用。自2018 年城市体检评估工作首次在北京市实践以来,除政府部门业务数据和相关统计数据外,城市体检评估中已开始应用网络开源数据、用户生成内容(UGC)等大数据,如百度和高德开放平台数据、手机信令和交通IC 卡数据、社交网络和点评数据、12345 市民热线数据等,通过地理空间分析和数理统计分析等典型评估方法对城市发展状态及问题展开研究。2018 年12 月,《城市居住区规划设计标准》(GB50180—2018) 更新实施,其提出的生活圈居住区公共设施布局新要求促进了等时圈计算分析的广泛应用。同时,随着国土空间规划改革的深化,出于自然资源部门对信息化建设的需要,各地开始推进建设国土空间规划“一张图”实施监督信息系统平台,使数据采集、模型工具和成果展示服务得以集成统一,各地探索搭建基于大数据的时空信息云平台渐成风尚。
近年来,人工智能技术发展迅速,并在城市规划领域得到初步应用,如利用人工智能辅助基础数据获取,实现自动比对和过程评估;利用人工智能研究城市垂直空间生长特征及城市用地的模拟推演等。城市研究中基于机器学习、神经网络算法的计算机视觉和语义分析等智能技术应用已屡见不鲜,并开始在城市体检评估中得到初步应用。可见,新技术的发展为自然资源信息化和国土空间规划智慧化带来了重要机遇,但尚未在城市体检评估工作中发挥较强的支撑作用。
3.2 新技术在城市体检评估应用中的局限性
技术创新是企业的核心竞争力和发展命脉,尤其是新技术往往最先被顶尖企业或机构所掌握,如在智慧城市建设的多元参与方中,华为、阿里、腾讯等通常能引领新技术的前沿发展和应用方向,但这些技术未能在城市体检评估工作中得到广泛应用。《规程》提倡城市自体检和第三方城市体检结合,其技术前沿也应主要依靠第三方企业或机构。但考查《规程》( 报批稿) 编制说明中体检评估指标体系的数据来源统计发现,36项基本指标中仅有5项可借助大数据,68 项推荐指标中仅有7 项依赖大数据、7 项可借助大数据,其余均为政府部门业务数据( 表1),对新技术和新数据的挖掘应用明显不足,且地方部门对于本地城市评价仍存在扬长避短的激励倾向,第三方城市体检评估的客观公正性面临挑战。
表1 城市体检评估指标体系数据来源统计
资料来源:《规程》( 报批稿) 编制说明。
事实上,很多政府部门业务数据可以通过大数据或智能化手段进行间接快速测度,如城镇建设面积、森林覆盖率和城区常住人口密度等,且通过高分遥感、计算机视觉、机器学习和手机信令等数据与技术来间接获得上述数据的方法已经比较成熟。但根据现有工作机制,城市体检评估的指标数据大量依赖政府部门业务数据,大数据、人工智能等新技术和新方法无法得到充分应用,多源数据互为补充、互为校核和互为支撑的作用也难以体现。
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第三方城市体检评估的技术应用框架
4.1 第三方城市体检评估的必要性
在工业制造业中,第三方检验一般是由置于买卖利益之外的独立第三方,以公正、公平、权威的非当事人身份,根据有关法律、标准、合同等双方认可的依据进行的商品符合性检验、认可活动。类似的,城市体检评估的工作组织提倡与第三方城市体检相结合,其逻辑与第三方检验一致,关键是确保评估的公正客观。从技术角度看,第三方企业或机构由于竞争发展需要也应具备领先水平的新技术,以保证相关成果的前沿性。因此,第三方城市体检应是城市体检评估中的重要环节,以下从第三方城市体检的角度构建新技术支持下的城市体检评估应用框架。
就现有城市体检工作机制和实践经验来看,对指标任务进行分解,将依靠政府部门业务数据的指标交给区县政府与相关部门进行自体检,其余指标分专题委托第三方企业或机构进行,导致前文所提的技术应用存在较大的局限性,第三方城市体检的技术优势未能充分体现。城市自体检以政府部门业务数据为核心支撑,而第三方企业或机构作为独立的研究机构,应致力于摆脱需要大量工作交接的政府部门业务数据,扩展使用新技术和新数据(包括国家相关机构的网络公开数据),构建充分应用前沿技术的技术框架来开展第三方城市体检,并在进行指标测度后形成第三方城市体检综合报告,与城市自体检的指标结果互相补充、校核、支撑,同时结合自体检相关工作成果最终形成城市体检评估成果报告和附件,并将数据纳入信息系统(图1)。
图1 第三方数据独立的城市体检评估流程
4.2 指标体系的技术应用框架
在第三方城市体检评估的技术应用框架中,大数据是城市体检评估的基础,云计算服务提供基于大数据的储存空间和计算基座,移动互联网为物联穿戴设备数据提供了补充,而人工智能技术则致力于提升全方位的城市感知和判断能力。对于政府部门业务数据,可通过网络文本、高分遥感解译和穿戴设备信令等数据来替代。面向未来,在大数据相关的生产使用和安全等技术标准进一步建立完善后,应从物联网传感器和人工智能辅助的角度出发,替代并补充更多城市体检评估指标(图2)。根据新一代技术的发展态势,以下从《规程》中的六大维度出发,探讨如何利用新一代技术挖掘数据以替代原有政府部门业务数据和传统评估数据的方法。
图2 指标评价的技术应用框架
(1) 安全维度。在该维度中,粮食安全、水安全、防灾减灾和城市韧性中的耕地保有量、河湖水面率、超高层建筑栋数等指标数据可通过高分遥感基于算法模型的计算机视觉辅助判断识别来获得;地下水水位、水质达标率、年平均地面沉降量等指标数据可通过物联网传感器的时序数据来评估;消防救援覆盖率指标数据可通过地图API 调用路径规划测得。同时,可增加通过文本数据识别的社会安全类指标数据,如获取裁决文书、社交网络舆情和官方线上通报等网络文本,通过语义分析和数理统计评估区域的刑事犯罪率、交通死亡率、火灾死亡率等指标数据,以反映社会安全状况。
(2) 创新维度。在该维度中,可考虑增加新技术支持下的相关指标校核数据,如在校大学生数量的实际情况可以通过手机信令测度,专利数据可通过国家相关机构开放数据获取。此外,可借助网络开源数据及人工智能辅助,在创新成果、创新环境方面增设对科研论文数量、高新技术企业数量和人才政策吸引力等指标的测度。
(3)协调维度。在该维度中,城乡融合、海陆统筹中的建设用地总面积、自然岸线保有率等可根据遥感和计算机视觉辅助识别获得;等级医院交通覆盖率可通过地图API 调用路径规划测得。在此基础上,通过链家、安居客等网络平台数据及人口经济数据计算,可实现对房价收入比、人口年龄中位数等反映城市发展协调程度的指标的量化测度;此外,通过手机信令和网络地图大数据服务,可增加对城乡人口迁移、城乡经济关联和城乡基础设施覆盖率等反映城乡融合的指标的量化测度。
(4) 绿色维度。在该维度中,可考虑增加新技术支撑下的相关数据测度校核,如生态保护中的森林覆盖率、基本草原面积可通过遥感和计算机视觉辅助识别,绿色生活中的绿色交通出行比例可通过网络地图路线规划的不同方式( 驾车、公共交通、骑行、步行) 占比、社会调查等形式估算和校核。此外,通过高频高分遥感数据及物联网传感器监测的时序数据,计算植被覆盖相关参数,结合政务公开的社会经济、能源消耗等数据,还可以增加对碳排、碳汇等重要指标的测算。
(5) 开放维度。在该维度中,除对外交往中的城市日均人流联系量可通过位置大数据分析评估以外,其他指标均须使用政府部门业务数据。因此,可考虑以新技术方法找寻替代数据来反映相同特征,如通过位置大数据和社会网络分析反映某城市与其他城市的关联网络;通过物联网传感器数据、点评数据或社交舆情数据等,计算城市公共空间和文化场馆开放度、数据资源开放度等城市内部开放维度指标。面向未来,还可以通过人工智能结合相应算法模型,评估城市的对外开放政策力度。
(6) 共享维度。在该维度中,宜居、宜养中的各类公共空间和服务设施覆盖率可通过地图API 调用路径规划计算得出;每万人咖啡馆、每10 万人图书馆等文化场馆指标可通过地图POI 和人口数据计算;宜业指标中的通勤时间相关指标数据可通过手机信令数据计算得出。此外,可通过网络地图或智能穿戴设备获取图像或视频数据,基于计算机视觉测度相应指标,如在宜居方面增设街道的绿视率、开敞度、活力和情绪等街道品质测度指标;同时,也可通过58 同城、点评等网络文本数据增加工作岗位供需比、就业满意度等宜业方面的指标。
4.3 社会满意度评价的技术应用框架
社会满意度评价是公众在城市体检评估中充分表达意见的方式,是在国土空间规划中加强公众参与的重要途径,也是城市体检评估工作中需要第三方介入的重要内容。从技术变革支持评价方式创新的角度看,社会满意度评价主要包括问卷调查和用户生成内容两个方面。一方面,问卷调查方式与信息传播方式紧密相关,正在逐渐从线下调查走向线上调查。问卷调查多以封闭式问题为主,具有明显的选项指向,受访者从选项中做出有限选择,优点是可对满意度结果进行快速量化统计,缺点是主观真实性不足,尤其是线上线下的派发式填写,民意准确性不强。总的来说,问卷调查是偏被动评价的调查模式,但也是社会满意度评价调查的主要形式,如今问卷方式不断推陈出新,如微信小程序、市民APP 和问卷星等,调查的覆盖人群数量广泛增加。从技术方法来看,为增强满意度评价的准确性,应在问卷设计上多考虑开放式问题。另一方面,用户生成内容起源于互联网,即用户通过互联网平台对自己原创的内容进行展示。其中,用户原创的观点或评价具有较好的主观深度、覆盖度和真实性,是反映和发现民意的又一新方式,目前可获取使用的线上用户生成内容主要包括微博和点评文本数据。但该方式存在涉及内容杂乱、舆情感性偏差等问题,因此在技术上应通过对用户生成内容的文本进行人工智能语义分析,提取真实有效的城市各方面评价内容并不断优化量化测度方法,形成基于开放数据的社会满意度评价的新方法(图3)。
图3 社会满意度评价的技术应用框架
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对城市体检评估技术应用的展望与思考
首先,新技术支持下的第三方城市体检评估工作将极大地助力城市生命体的规律挖掘。随着对城市系统复杂性的认识加深,有学者从生命体视角研究城市现象,认为城市是有精神智慧的生命体,具有复杂、自组织、主体性的特征。在新技术的支持下,城市生产、生活空间场景的智能化正逐渐实现,城市的学习、感知、判断和反应能力不断提升,城市生命体正在不断走向智能化,这使得人们感知和把握城市的发展规律成为可能。吴志强将城市生命体概念运用在上海世博会的规划建设和再利用全过程,并对全球13810 个城市的生命演进规律进行类型学归纳,这是通过深度学习和模式识别归纳城市发展规律的重要成果。在“大智移云”等新技术不断突破的时代,技术的进步支撑了城市交通、医疗、工业、社区和旅游等方面的智慧应用。面向未来,若对各个不同发展规模、不同发展阶段、不同发展特征的城市都广泛应用新技术开展第三方城市体检评估工作,逐年积累数据并分析演变特征,将为城市发展规律的发掘和认识打下坚实基础。
其次,国土空间规划实施监督需求下的城市体检评估工作,将过去的“规划体检”转向“城市全局体检”,明确将城市发展特征作为分析评价重点,促进城市高质量发展。而城市特征的复杂性对城市体检评估工作的技术提出了更高要求,只有通过有力的技术驱动才能确保城市体检评估成果的前沿性。第三方的介入不仅是开展客观公正的城市体检评估的需要,还是更好地应用新技术的关键途径。通过“大智移云”技术在国土空间规划中的应用,特别是不断开拓人工智能领域的辅助应用,开展第三方城市体检评估工作将不断提升城市的感知和判断能力,不断促进城市场景的智能化,从而提高城市的治理和服务能力。
最后,应用大数据等技术手段开展城市体检评估应坚守法律和道德底线,始终坚持以人为本的发展。实际上,从人类社会发端开始,技术进步就从未停止过。近代工业革命以来,人类又经历了7 次技术变革,当今城市的各个领域都在积极应用大数据、人工智能、移动互联网和云计算等技术,城市在不断提升的技术赋能中正快速迈向智能化,但也要始终贯彻以人为本的理念,尤其是坚持如下原则:①尊重人,保障用户的数据隐私,不能因数据挖掘需要而逾越法律和道德底线;②依靠人,要促进多方参与并充分考虑公众意见,开展智能评估时也要学习人对城市特征的感知和判断;③为了人,城市体检评估要加强和维护国土空间规划的实施效果,不断满足人民群众对更美好生活的向往;④解放人,在人工智能辅助下积极推动机器换人,解放劳动力,使人充分发挥高级思维下的判断力和创新能力。
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结 语
新技术的发展为自然资源信息化提供了重要机遇,充分运用“大智移云”等新技术支持自然资源信息化和国土空间规划智慧化应是未来国土空间规划工作的重要方向。随着各级国土空间规划编制工作的不断推进,未来的规划工作重心将逐渐转向长期的监督实施,城市体检评估工作的重要性将日益凸显。但现阶段城市体检评估指标体系仍以政府部门业务数据为主,在一定程度上存在时效性和精准性不足等问题,且当前“大智移云”技术的应用使城市正发生日新月异的变化,对城市发展动态特征和城市问题机理的探究也将造成一定的技术困境。因此,新技术支撑下的城市体检评估工作未来要充分发挥第三方优势,丰富参与方式以促进城市的多元共治,确保城市体检评估成果的前沿性,为国土空间规划的高效监督落实和城市的高质量发展提供重要保障。同时,开展第三方城市体检评估也将为城市发展规律的发掘和认识打下坚实基础,助力人工智能等新技术支持下的城市真正成为智能生命体。
作者简介:
王灿,硕士,长三角智能规划国际研发院(同创智城浙江规划设计咨询有限公司) 主任规划师
陈晨,通讯作者,博士,同济大学建筑与城市规划学院副教授、博士生导师、城市规划系副主任,并任职于上海市城市更新及其空间优化技术重点实验