技术前沿 | 清华同衡国土空间规划平台建设整体解决方案

清华同衡国土空间规划平台建设的总体思路是通过国土空间全域数字化、治理工作网络化、规划监管智能化三方面相互支撑，形成空间管理手段完整体系。

利用需求研判（Demand driven）、数据融合（Data fusion）、深度学习（Deep Learning）、决策支持（Decision support）、动态反馈（Dynamic feedback）的5D新技术体系，为数据采集、规划编制、成果实施、监测评估、预警预报等各个阶段的工作提供智能化支撑，多方位地提升国土空间规划编制的科学性、规划实施的高效性、监测评估预警的及时性及社会公众的参与性。

在AI技术的支撑下，构建“三库六图六应用”的总体技术架构。构建数据库、指标库、模型库等三库，融合多源数据，运用深度学习、知识图谱等专业算法模型，挖掘城市发展规律和系统模式，建立业务推理规则，实现对人口、产业等专项的精准分析和预测，以及政策引导模拟推演和多个方案的智能比选。建立现状、规划、审批、监管、监测和预警等六个“一张图”，通过规划辅助编制、辅助审批（查）、用途管制、监测评估预警、承载力监测预警和公众服务等6个应用，建设国土空间基础信息平台和国土空间监测评估预警管理系统两大平台，实现空间治理决策和管制的科学支持。

总体技术架构

以数据库、指标库、模型库和推理库为基础，实现多维专题数据空间化的管理、表达和使用，构建现状一张图、规划一张图、审批一张图、监督一张图、监测一张图和预警一张图，作为支撑相应业务需求的分析或决策基础。

充分利用数据、信息及知识技术支撑，开发国土空间规划辅助编制、国土空间规划辅助审批（查）、国土空间规划用途管制、国土空间规划监测评估预警、资源环境承载力监测预警和公众服务等六大应用，从服务区域及城市发展大局、服务决策需求入手，提升完善规划和自然资源管理，增强规划评估、实施监测、预测预警、模拟推演、决策支持等方面的智能化服务能力。

国土空间基础信息平台中不仅包括调查普查、地理国情监测、遥感监测等基础空间数据和统计数据；而且，互联网、物联网、大数据等技术的发展和深入应用为国土空间规划提供了更多新型数据来源。

这些新型数据的融入和信息化应用，进一步提升了规划编制的科学性和监测评估预警的实时性。它在为国土空间规划提供新的利器的同时，也对参与人员提出了更高的要求。具体来说，需要参与人员具备更加全面的知识结构，不但包括对空间、城市、乡村、生态、人口、产业等规划相关方向的深刻理解，还要有大数据分析、互联网、空间计算等信息技术的熟练运用技能。客观来讲，当前具备上述多专业融合知识背景和专业经验的人员数量远远不能满足国土空间规划工作开展的实际需求，制约了国土空间规划工作的推进。

国土空间规划本身涉及的专业方向非常宽泛，而且各个专业之间跨度比较大，现在还需要大数据、人工智能、空间计算等信息技术知识。这对人员的要求和学习成本都极高。通过构建模型库的方式可以提高上述知识的复用率，降低知识使用的门槛。

未来国土空间规划编制、监测、评估及预警各个阶段都将实现系统化、自动化，其核心是如何将空间规划相关的法律、规范转化为可量化、可计算、信息化系统可复用的软件模块。因此，构建功能全面的模型库可以有效地支撑各类国土空间规划信息化平台的智能化建设。

为了应对上述问题，推进信息化技术在规划中的深度应用，清华同衡技术创新中心融合规划、地理、区域经济、GIS、生态、交通、数学、统计学、计算机与软件工程等多专业人才，形成了聚合交叉学科背景的核心团队。经过多年的摸索与磨合，清华同衡技术创新中心将城市规划、空间分析、区域经济、产业布局、人口、生态、交通等多个专业方向的规律性知识转化为可量化、可计算的数学模型，并开发为计算机可运行的、能够解决规划中各个专业方向实际问题的模型库。

模型库构建完成后，通过网络服务的方式为规划编制及相关业务系统提供专业的数据分析服务。将复杂的计算过程黑盒化，以此方式降低对规划人员的信息化技能要求，同时也降低对信息平台建设人员的规划业务知识要求，将规划知识和信息技术在一定程度上进行解耦，更好地让国土空间规划参与人员发挥各自的专业优势。

模型库的构建需要根据模型主要的应用场景对模型进行分类，形成针对各个阶段工作的模型工具集。基于对国土空间规划的深刻理解和长期知识积累，清华同衡技术创新中心开发了规划辅助编制专业模型库，进一步提升国土空间规划编制的科学性和编制效率。后续还将不断地把国土空间规划监测、评估和预警阶段的应用模型封装到该模型库。

国土空间规划编制监测评估预警模型库管理系统

当前，各个地区正在建设或已经建成统一的国土空间基础数据平台，这为模型库的建设和运行奠定了数据基础。但是，往往由于数据敏感、涉密等原因，这些数据不能方便共享，规划编制单位常常不能及时获取需要的数据来开展规划编制工作。

清华同衡技术创新中心通过建设模型库，将国土空间规划所需的模型部署在国土空间基础数据平台之上，数据需求单位直接在国土空间基础数据平台上进行模型运算，完成数据分析，并调用结果。该方式既解决了数据需求单位的数据分析需求，同时也能够保障原始数据的安全。

为了应对不同单位对数据计算的需求，清华同衡技术创新中心研发的模型库实现了模型自定义功能。在模型库提供丰富的基础原子模型的基础上，使用单位可以根据自身的业务应用需求对现有的原子模型进行自定义组合，形成新的数据分析模型。

根据需求自定义模型

执行模型

模型执行成果

清华同衡技术创新中心模型库中的每个模型均能够以Rest API的方式提供模型运算服务。国土空间规划监测评估预警管理系统中的各个相关子系统、平行部门的业务系统均能够通过Rest API的方式获取模型库提供的专业数据分析、规划辅助编制、辅助审批、审查等服务。 

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》（以下简称《若干意见》）中指出，要利用大数据等手段，提高国土空间规划编制科学性。

国土空间规划平台的规划辅助编制应用，在梳理国土空间规划科学流程的基础上，将规划编制各关键环节信息化、工具化、智能化；充分发挥清华同衡大数据与智能模型相结合的定量评估、精准预测的数据优势与模型优势，提升国土空间规划编制的精准性、科学性。

国土空间规划编制包括明晰规划思路、统一规划基础、开展基础评价、绘制规划底图、编制空间规划等主要任务。在统一规划基础信息前提下，开展资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价，划定“三区三线”，形成规划底图；结合国家、区域及城市发展战略，制定规划目标，在规划实施评估的基础上，进行要素配置，并叠加规划底图，形成空间布局方案，完成规划成果编制。规划辅助编制应用针对以上各任务，提供智能化的分析模块。

国土空间规划编制流程

国土空间规划编制需要统一的规划基础信息数据支撑。但目前规划基础信息数据种类多样、来源不一，面临基准坐标、数据格式、时空精度不统一等问题。利用规划基础信息数据处理模块，可以建立国土空间规划数据存储、数据治理与数据使用规则；支持图表、文本、空间矢量、栅格、海量高时空精度社会大数据等各类型数据的存储、加载与展示；提供坐标转换、格式转换、时空精度转换等功能，为国土空间规划提供统一的规划基础信息数据。

国土空间规划基础信息数据目录

资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价（简称“双评价”）是开展国土空间规划编制的前提和基础。其中，资源环境承载能力评价是指在土地资源、水资源、海洋资源、环境、生态、灾害等单项资源环境要素评价的基础上，开展生态功能、农业功能、城镇功能导向的资源环境承载能力集成评价。国土空间开发适宜性评价以资源环境承载能力评价结果为基础，划定生态保护、农业生产、城镇建设适宜性分区。结合“双评价”结果，进行资源环境秉赋特征、问题与风险识别、潜力分析、情景分析等综合分析。

“双评价”模块以《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南》为依据，为每项资源环境要素单项评价、集成评价提供数据处理、要素分级、阈值率定、优化修正、空间分析、统计图表等功能，实现智能化的评价分析、成果核验和输出。

“双评价”技术流程

“双评价”模块界面

“三区三线”作为空间规划底图的载体，是指在“双评价”的基础上，科学有序统筹布局生态、农业、城镇等功能空间，划定生态保护红线、永久基本农田、城镇开发边界等空间管控边界。

“三区三线”划定模块在综合考虑底线保护要求（永久基本农田、各类自然保护地、重点生态功能区、生态环境敏感区和脆弱区保护等）和社会经济发展要素（经济社会发展、产业布局、人口集聚趋势等）基础上，科学测算城镇、农业、生态三类空间比例和开发强度指标。

参照生态红线、城镇开发边界等划定指南，梳理生态保护要素，开展生态功能重要性评价、生态敏感性评价，划定生态保护红线；基于城镇发展现状研究、城镇发展定位和目标分析、城镇发展规模预测、城镇空间格局研究等，划定城镇开发边界；通过永久基本农田现状分析、占补平衡分析等，划定永久基本农田保护线。统筹“双评价”结果、三条控制线位置，初步划定生态、农业、城镇适宜空间。

“三区三线”划定模块提供边界初划的基本流程及分析工具，以及冲突检测、方案协调等功能，实现“三区三线”智能划定、成果检验和输出。

 “三区三线”划定流程

 “三区三线”划定模块界面

围绕底线约束、绿色发展、城乡融合、区域协同、以人为本、品质提升等发展要求，重点解决要素配置问题。通过高时空精度大数据和灵活的专业模型，进行自然资源、生态环境、人口、产业、交通、基础设施等要素现状评估与发展预测模拟，为各类要素定类别、定规模、定位置、定关系，提供科学量化支撑。

同时，根据规划目标导向，统筹协调空间布局安排，将各要素在空间规划底图上进行有机叠加，形成空间布局方案，为国土空间用途管制提供依据。

要素配置和空间布局流程

《若干意见》中提出，分级建立国土空间规划审查备案制度。

国土空间规划平台的规划辅助审查应用，服务于国土空间规划成果审批和审查工作。在规划底图、模型库、指标及其标准库的技术支撑下，提供规划成果质检和辅助审查服务，快速检测规划成果是否符合相关标准和要求，规范并提升规划成果质量，统一规划成果管理，便于对各阶段规划编制成果实施管理和利用。

国土空间规划辅助审查流程

规划辅助审查应用主要包括以下功能模块：

根据国土空间规划的质检要求及相关规则，面向编制单位及管理部门，提供国土空间规划编制成果质量检查模型工具。此功能模块从成果符合性、完整性、规范性等方面对规划编制成果进行质量检查，自动生成质检报告，从而规范并提升规划成果质量。

规划成果辅助审查功能模块依托指标及其标准库和数据质量检测模型，面向国土空间规划和相关专项规划，首先对数据标准合规性进行质量检测。通过检测后，规划成果进入成果审查流程。在形式审查方面，此功能模块依托GIS可视化技术，以审查要点为引导，提供图形浏览、图文管理查询等应用功能，为形式审查部分提供丰富的参考信息。在技术审查方面，此模块依托标准库和模型库，开展“图数一致性”等检验，自动生成分析成果为审查提供参考依据，提高辅助审查的效率与质量。

规划成果辅助审查

规划成果管理功能模块将国土空间规划成果与相关资料、审查意见等数据进行挂接，实现统一存储、分权管理、综合分析。动态建立审查任务“一棵树”，关联并管理每个阶段每次审查的成果，便捷查询规划成果审查任务中提交的成果图纸、审查报告等相关资料，实现规划数据管理的规范性、便捷性、科学性。同时，最终审查通过的规划成果图件更新纳入“国土空间规划一张图”模块，进行规划一张图管理实施及审批。

规划成果管理 

《若干意见》中要求，以国土空间规划为依据，对所有国土空间实施分区分类用途管制。

国土空间规划平台的用途管制应用，服务支撑国土空间用途管制工作，基于项目选址模型和项目合规性检查规则等，辅助重大工程项目选址，辅助用地预审、用地计划等项目合规性检查和协同审批等，促进业务协同，实现国土空间规划的底线管控和发展引导，推进空间资源的合理保护和有效利用。

国土空间规划用途管制流程

国土空间规划用途管制应用主要包括以下功能模块：

辅助项目选址功能模块为选址工作提供标准化数据服务和功能服务。针对重大工程，梳理项目选址影响因子，通过输入项目的基本信息、选址条件，依据国土空间规划成果及其他规划成果，利用模型进行分析计算，提供多方案多指标的分析和评估，辅助最终方案确定。

辅助项目选址

项目合规性检查功能模块基于相关标准和各类规划要求，面向各委办局项目审查人员，提供建设项目的合规性审查分析功能。此模块针对建设项目的范围，检查其是否符合国土空间规划的管控要求，是否符合其他专项规划的相关要求，确定项目空间合规性。此外，还可辅助规划实施决策，为用地预审、农转用审批等提供应用支撑，保障项目落地前的科学性、合规性和连续性。同时在建设项目储备、项目生成、项目审批等不同阶段提供空间规划预评和审批服务，促进国土空间规划业务协同。

项目合规性检查

《若干意见》中要求全面实施国土空间监测预警和绩效考核机制。建立监测评估预警应用，主要任务是支撑责任部门监督落实主体责任，辅助管理者进行决策。在“可感知、能学习、善治理、自适应”的智慧型国土空间规划框架下，监测评估预警是推动国土空间规划实施、构建国土空间规划闭环运行体系的重要技术保障和关键反馈环节。

清华同衡技术创新中心研发的国土空间规划平台的监测评估预警应用，系统梳理了国土空间规划监测评估预警中涉及的各项指标及其应用功能，结合清华同衡在大数据监测与模型分析方面丰富的技术经验积累，基于智能化的监测评估预警，提高空间治理决策支持的科学性。

监测评估预警及反馈流程

通过监测评估预警的各项功能可转化为辅助决策的政策建议，结合国民经济社会发展的实际情况为国土空间规划的编制及动态调整提供支撑。

监测评估预警应用的功能主要包括长期监测、问题发现、及时预警、定期体检及专项评估五项。基于规划一张图、遥感监测数据、业务数据及社会经济数据等多源数据，设计形成各项监测指标，对国土空间保护和开发利用的各项行为进行长期监测。长期监测本身贯穿了国土空间规划监测评估预警的整个应用流程。在具体应用流程中，分为实时和定期两个方面。一是问题发现与及时预警，均属于实时反馈的单因子监测流程。监测的目标指标相对简化，但对时效性的要求极高。二是定期体检及专项评估，属于涉及全要素指标的分析评价，其中定期体检涵盖规划实施的各个方面，专项评估则根据地方的发展重点和需求进行目标导向或问题导向的专题分析；从监测的时间频次上则相对低频，以定期监测和评估分析的形式为主。

问题发现模块主要关注在规划实施过程中出现的违法违规问题。从部门行政检查、监督处罚的角度对常见问题进行监测，识别需要部门进一步监督督查的问题点。

问题发现模块监测框架

及时预警模块主要针对突破国土空间规划中界定的各项空间底线及指标底线的情况进行及时预警，辅助生成预警报告。一方面对本级部门提供监测预警；另一方面也能够辅助上级自然资源主管部门会同有关部门的监督检查。其主要监测内容分为对应保护边界的边界突破预警以及对应各项约束性指标的指标突破预警。在城乡发展过程中，用地开发、空间建设、业务审批的连续时间段内，依据遥感影像人工智能解译等技术，对比规划督查及业务审批数据与规划的边界及指标，对突破约束底线的情况及时进行预警。

预警能力本身是在历史趋势把握的基础上对未来进行可靠的判断。通过长期历史数据的学习，基于城市运行的隐藏规律，再构建分析模型形成相应的评估指标，能够有效提升及时预警的准确度，对预警问题进行精准监测。

及时预警模块监测框架

定期体检主要针对区域性规划的实施情况进行监督监测，定期对实施情况进行综合的评估。相较于前两个模块，定期体检所针对的问题更为全面多样，是对城乡发展情况的总体评估。

此模块中的监测主题子模块可分为综合性体检指标、国土空间保护相关体检指标以及国土空间开发利用相关体检指标三类。综合性体检指标子模块主要是评估国土空间规划中提出的强制性或目标性指标的完成情况，分为规划目标实现情况评估以及用地指标实施情况评估。国土空间保护子模块主要围绕国土空间规划中需要进行保护的各项要素展开。国土空间开发利用子模块主要针对城乡地区各项建设过程中的空间规划实施情况进行评估。

定期体检模块一方面能够提供相应监测数据的空间动态可视化，实现对多期体检指标的分项对比，还提供数据处理、要素分级、阈值确定、空间分析及统计图表的功能，方便在界面上直接进行智能化评价分析。

定期体检模块监测框架

定期体检系统模块界面

专项评估是监测评估预警应用中最为灵活的模块，能够结合地方特色情况进行定制化的评估分析反馈。不仅能够围绕各地区重点监测的特性问题进行比定期体检更为细致的全面分析，更能够从规划本身执行情况及规划本身科学性的角度，结合监测结果对现有规划提出反思和优化建议。

专项评估模块能够对专项评估内容涉及的各项指标进行定期提取、计算、展示。通过在界面中提供的分析工具能够对专题图出图形式进行调整，并在界面上进行空间分析及统计等操作。

专项评估模块监测框架

专项评估系统模块界面

本文来源： 清华同衡创新中心