新時代國土空間規劃的核心目標為“滿足人民對美好生活的需求”和“自然資源保護”并重。作為國家部門調整后的新規劃類型，國土空間規劃編制的方法研究整體缺乏，學者主要聚焦于自然資源本身的稟賦情況，利用傳統統計、空間及調查數據和統計分析、空間分析及歸納演繹等方法對國家及省域層面的國土空間承載力與適宜性進行靜態評價，對生態紅線、基本農田保護線、城鎮開發邊界進行剛性劃定。然而，現有研究較少考慮人類活動對國土空間利用的動態影響，缺乏對新發展趨勢之下的生態空間、農業空間及城鎮空間的科學安排。本文引入能夠直接反映人類活動時空變化的大數據，重點從國土空間適宜性評價、生態空間規劃、農業空間規劃及城鎮空間規劃四個環節探討了大數據應用的方向與具體方法框架，強調“自然空間”+“社會經濟活動”相互作用下的國土空間規劃編制的科學化路徑。

 

　　2019年1月23日，中共中央在《關于建立國土空間規劃體系并監督實施的若干意見》(下稱《意見》)中指出，將土地利用規劃、城鄉規劃、主體功能區規劃等空間規劃融合為統一的國土空間規劃。通過對現有研究的梳理，目前對于國土空間規劃方法的研究還處于起步階段，主要集中在對國土空間承載力評價和國土空間適宜性評價方法的探討，對生態紅線、基本農田保護線及城鎮開發邊界三類邊界線的劃定，且在國家、省級及區域層面重點對空間規劃編制的思路進行探討，在市縣層面側重規劃編制的實證研究，但總體研究不足、尚未形成完整的國土空間規劃編制方法體系。同時，現有研究更多利用統計、空間及調查等傳統數據和歸納演繹、統計分析、空間分析等方法。

 

　　大數據出現之后，城市研究與規劃實踐迎來了“大數據應用”熱潮，學者或規劃師們聚焦于單個城市空間，對城市戰略定位、城市空間邊界界定、城市規模預測、城市空間結構分析、城市功能區劃、城市土地利用等方面的城市規劃編制大數據應用方法進行了大量探討，但是隨著自然資源部的成立和空間規劃體系的改革，目前較少學者對大數據在國土空間規劃編制體系中的支撐方法路徑進行研究。有學者借助互聯網人口遷徙和人口熱力大數據，分別在宏觀和微觀兩個尺度進行區域人口流動格局分析和城市存量建設用地潛力評估。研究發現，國土空間規劃編制理念應從經驗判斷走向數據支持，其中人口活動大數據在宏觀和微觀場景中的實踐應用有助于空間規劃編制實現提升彈性、增強效率的目標。但是，該研究并未探討人口活動大數據在國土空間規劃其他方面的作用及多源大數據的應用方法。因此，本文重點探討新時代國土空間規劃大數據應用重點領域，并試圖搭建具體規劃編制環節中的大數據應用方法框架，以期為國土空間規劃編制提供更為科學與全面的新方法或技術支撐。

 

　　1、國土空間規劃大數據應用重點領域

　　1.1 新時代國土空間規劃理念

　　黨的十九大報告提出了“中國特色社會主義進入了新時代，社會主要矛盾已經轉變為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分發展之間的矛盾”。同時，報告還提出了“人與自然和諧共生”“綠水青山就是金山銀山”等綠色發展新理念，強調“統一行使所有國土空間用途管制和生態保護修復職責”“像對待生命一樣對待生態環境，統籌山水林田湖草系統治理”。傳統主體功能區規劃、城鄉規劃、土地利用規劃、環境保護規劃等的編制主要是考慮從國家空間開發或保護的視角進行的，規劃以城市政府及相關部門為主體，利用統計、空間、調查等靜態數據與分析方法，關注國土物質空間層面的結構、功能及土地的具體利用，并劃定一些剛性的諸如禁止開發區、生態保護紅線、基本農田保護線等進行國土空間的管治，即實行“自上而下規劃”、“靜態分析支撐”‘“注重物質空間規劃”’“剛性管控為主”的規劃理念或導向。按照黨和國家的戰略要求，新時代國土空間規劃一方面需要綜合考慮居民需求、滿足人民對美好生活的向往，另一方面還需要注重自然資源的保護、走生態綠色發展道路，同時還需堅持國土空間多規合一、實現“一張藍圖干到底”。具體來講，新時期國土空間規劃理念應該遵循“自上而下與自下而上相結合”，“靜態分析與動態模擬相結合”，“物質空間規劃與社會經濟規劃相結合”，“剛性控制與彈性布局相結合”。

 

　　(1)自上而下與自下而上相結合。從規劃主體來看，新時代的國土空間規劃不僅需要考慮政府及相關部門的發展戰略與目標，更需要綜合考慮居民及企業的需求。一方面從國家、區域及城市層面綜合評估自然資源空間開發現狀與潛力，另一方面深入挖掘國土空間之上居民與企業個體的日常活動及規律，進而更為科學、合理、公平地分配國土空間資源。

 

　　(2)靜態分析與動態模擬相結合。從數據與方法層面來看，新時代國土空間規劃需要采集統計、空間及調查等傳統數據和居民、企業活動大數據，一方面靜態評估國土空間資源承載和適宜性能力、各類國土空間格局及土地利用情況，另一方面動態仿真模擬各類國土空間格局、土地利用方式與強度的時空變化，進而科學預測未來國土空間開發與保護規模、合理優化空間結構與用地布局。

 

　　(3)物質空間規劃與社會經濟規劃相結合。從空間層面來看，新時代的國土空間規劃不僅僅是對國土物質空間資源的重新優化與分配，還需要關注空間之上所承載的社會經濟活動的分析與模擬。后者既包括對居民及企業日常活動所記錄的個體與群體的空間軌跡分析，又包括對群體活動之上所反映帶來的深層次社會空間結構與分異、經濟空間結構與要素流動等宏觀規律的挖掘。

 

　　(4)剛性控制與彈性布局相結合。從事權層面來看，新時代國土空間規劃需要通過資源承載力及適宜性評價等劃定諸如生態紅線、基本農田保護線及城鎮開發邊界等剛性空間管治線來實現國土空間資源嚴格保護的目標，但還需要在一般生態空間、一般農業空間等彈性安排內部用地布局以適應鄉村振興、休閑時代等國家發展戰略或未來居民新的生活方式;在城鎮空間內部混合安排功能性用地，以適應諸如聯合辦公空間、眾創空間、交通樞紐空間等新空間的產生。

 

　　簡言之，新時代國土空間規劃就是要以政府、居民及企業的共同需求為導向，利用多源與多時段數據對國土空間發展現狀與趨勢進行動態分析與模擬，科學優化配置國土物質與社會經濟空間各類資源，并注重剛性管控與彈性引導相結合的用地管理措施或布局策略制定。

 

　　1.2 國土空間規劃編制要求

　　根據國家發布的《意見》，國土空間規劃包括總體規劃、詳細規劃和相關專項規劃，且在資源環境承載能力和國土空間開發適宜性評價的基礎上，科學有序統籌布局生態、農業、城鎮等功能空間，劃定生態保護紅線、永久基本農田控制線、城鎮開發邊界等空間管控邊界以及各類海域保護線。2019年6月，自然資源部發布了《資源環境承載能力和國土空間開發適宜性評價技術指南(試行)》(以下簡稱《雙評價指南》)，強調“雙評價”的目標是識別生態系統服務功能極重要和生態極敏感空間，明確農業生產、城鎮建設的最大合理規模和適宜空間，劃定生態保護紅線、永久基本農田、城鎮開發邊界，優化國土空間開發保護格局。因此，國土空間規劃的首要任務是需要對國土空間上的各類資源進行承載力和開發適宜性評價，并將國土空間劃分為生態空間、農業空間、城鎮空間，分別界定三類空間中的生態保護紅線、永久基本農田控制線及城鎮開發邊界，進而支撐后續的總體、詳細及專項規劃。

 

　　為進一步明確三類空間包含的具體對象、范圍及規劃內容，2019年6月12日，自然資源部還發布了《市縣國土空間總體規劃編制指南》和《市縣國土空間規劃分區與用途分類指南》，將國土空間分為生態保護與保留區(包括核心生態保護區、生態保護修復區、自然保留區)、農業農村發展區(包括農林牧漁等農業發展區、農民集中生活及生產配套區)、永久基本農田集中保護區、城鎮發展區(包括城鎮集中建設區、城鎮有條件建設區及與城鎮關聯密切的生態涵養、休閑游憩、防護隔離、歷史文化保護等特別用途區)、古跡遺址保護區、礦產與能源發展區及海洋特殊保護與漁業資源養護區、海洋利用與保護區。同時，指南還規定了市縣層面的國土空間規劃編制內容主要包括戰略目標與協同發展、國土空間格局優化、城鎮功能結構優化、鄉村振興發展、國土空間管制、國土空間生態修復及相關專項規劃(包括交通、文化與風貌、安全與基礎設施等)。其中，國土空間格局優化側重對國土空間的分區與三類控制線劃定、生態空間網絡與格局建設、城鎮與村莊體系及規模的優化、陸海一體化;城鎮功能結構優化強調產業空間、公共空間、居住空間及公服設施等用地的協調布局;鄉村振興注重鄉村產業發展、耕地保護、農業生產與景觀格局構建、村莊拆并與整治、鄉村文化資源挖掘等。

 

　　實際上，從國家和自然資源部頒布的一系列文件梳理并結合相關學者研究[24,25,26]可知，國土空間規劃的重點內容及大致流程是：首先，需要對國土空間上的各類自然資源的承載力和適宜性進行評價。其次，在“雙評價”基礎上，參考上述各類指南要求，可以將國土空間劃分為：生態空間，包含核心生態保護區、生態保護修復區、自然保留區;農業空間，包含永久基本農田集中保護區、農林牧漁等農業發展區、農民集中生活及生產配套區;城鎮空間，包含城鎮集中建設區、城鎮有條件建設區及與城鎮關聯密切的生態涵養、休閑游憩、防護隔離、歷史文化保護等特別用途區。再者，準確界定生態保護紅線、永久基本農田保護線、城鎮開發邊界三條空間用途管控線。最后，對生態空間、農業空間及城鎮空間分別進行具體規劃，并注重三類空間的網絡體系、空間結構與規模、功能用地協調等方面的方案編制，且統籌考慮三條空間用途管控線的影響。需要說明的是，雖然上述相關指南也規定了海域空間、古跡遺址保護區、礦產與能源發展區的規劃編制與具體分區要求，但是這些內容僅適用于特定區域，并不具有國土空間規劃普遍約束性，也不能簡單歸納入生態、農業及城鎮三大空間范圍內。

 

　　1.3 大數據重點應用領域

　　從國土空間規劃編制層級來看，可以分為國家、省、市、區縣、鄉鎮五個層級，但是這五個層級規劃各有側重，且規劃編制內容也具有承接性。國家及省級空間規劃更多為雙評價基礎上的三類空間劃分及三類控制線的界定，市縣與鄉鎮空間規劃主要是三類空間及管控線基礎上的落實，更加側重三類空間內部的規劃與設計(包含各類專項規劃)。在此過程中(圖1)，國土資源承載力評價主要是測度各類自然資源為支撐自身功能運轉和人類開發活動所能夠達到的最大效用能力，側重對自然資源自身屬性的評估，通過采集土地、水資源、環境、生態、災害等方面的基礎數據和生物多樣性維護、水土流失、土壤質地、光熱條件、地形起伏度、地質災害等反映自然資源承載能力的指標進行綜合分析，較少涉及人類活動。然而，國土空間開發適宜性評價方面，傳統方法主要通過對各類國土空間斑塊集中度、廊道重要性、區位條件等空間資源本身所適宜利用功能的潛力進行評估，但是對空間資源之上現已經發生的各類人類活動缺乏考慮，往往會導致諸如城市現狀居民活動較多的公園綠地被劃入了禁止開發的生態紅線以內、城郊人氣極其缺乏的新城或產業園區被劃在了城鎮開發邊界以內。實際上，需要在進行國土空間規劃適宜性評價時，一方面科學測度空間資源自身利用適宜性的同時，另一方面充分考慮現狀社會經濟活動對空間資源未來利用潛力的重要影響，通過采集人類活動位置、軌跡、情感意愿等大數據，建立包含活動強度、活動聯系、活動偏好等社會經濟活動適宜性指標體系，進而綜合測度國土空間適宜性。

 

　　具體到生態、農業及城鎮三大類國土空間的管控和規劃，在國土空間開發適宜性評價基礎上，需要利用自然資源開發不適宜性分析結果，劃定生態紅線和基本農田保護線。同時，城鎮開發邊界的劃定與人類社會經濟活動密切相關，空間邊界的擴張受人口規模增長、居民活動范圍擴大、企業生產集群布局、基礎或公服設施建設等多種因子的時空影響，需要統籌考慮城鎮空間形態與人類時空活動之間的關系。關于生態、農業及城鎮空間的具體規劃，需要改變傳統僅關注物質空間本身形態的經驗式規劃布局，重視人類時空活動對空間的影響分析，利用大數據從活動強度、活動聯系及活動偏好等方面對社會經濟活動特征及規律進行測度[23]，進而更科學地指導三類空間的具體空間結構優化、功能分區及用地布局。此外，國土空間規劃編制要求還包括國土空間管制、國土空間生態修復及各類專項規劃等內容。但是，空間管制與生態修復強調對空間用途的強制性管理、工程性修復措施引導，傾向于管理制度與措施制定，較少涉及規劃編制新技術的創新。

圖1 國土空間規劃大數據應用框架

 

　　2、國土空間適宜性評價大數據應用方法框架

　　根據《雙評價指南》，按照空間類型劃分，國土空間開發適宜性評價主要包含了生態、農業及城鎮三類空間的適宜性評價。對于生態空間適宜性評價，一方面通過采集斑塊矢量數據，利用生態景觀指數等方法對生態斑塊的集中度進行測算，另一方面利用生態安全評價等級數據，結合距離成本阻力分析等方法分析生態廊道的重要性，進而疊合評估生態空間的適宜性。對于農業空間適宜性評價，更多側重對其地塊連片度的分析，主要利用農業斑塊矢量數據和生態景觀指數等方法進行測算。對于城鎮空間適宜性評價，主要包括城鎮斑塊集中度和城鎮綜合優勢度的測量。前者可以通過采集城鎮斑塊矢量數據，利用城市形態指數等方法進行分析。區別于現有研究重點關注區位條件與交通路網密度兩方面的物質空間優勢，后者則應該是多維度的綜合優勢，既包含城鎮物質空間優勢，還應包含城鎮活動空間優勢，進而降低因城鎮物質空間與活動空間現狀不匹配而對綜合優勢度測算精確性造成的影響(圖2)。例如，很多城市的新城區建設較好，但是卻人氣不足，這類空間并不能被認為是綜合優勢度較好的區域。

 

　　2.1 城鎮物質空間優勢測度

　　實際上，影響城鎮物質空間發展優勢的不僅僅包括區位條件和路網密度，產業布局、公服設施布局及共享性也是重要因素，是吸引未來城鎮空間擴張和人口遷移的主要驅動力。關于具體計算方法，區位條件主要利用至中心城區、交通干線、交通樞紐的距離等可達性數據和可達性分析方法進行測度;交通路網密度主要利用線密度分析方法對城鎮路網矢量數據進行分析;產業布局可以采集各類企業POI(Point of Interest，興趣點)大數據，利用核密度分析、強度公式等方法測算單個地塊產業布局強度;公服設施布局的測度方法與產業布局測度方法類似，但公服設施共享性不但需要考慮設施布局的數量及密度對居民的輻射能力，還需要考慮設施服務的類型差異程度和服務質量對居民的吸引能力，主要通過采集公服設施POI和居民網絡評論數據(如大眾點評網上居民對學校、醫院等公服設施的評價及打分)，利用核密度分析、差異度分析、引力模型等方法進行設施共享性的測度，這也是測度城鎮空間連片發展潛力的重要指標。

 

　　2.2 城鎮活動空間優勢測度

　　按照活動的主體劃分，城鎮活動主要包括人口(居民)活動、產業(企業)活動及公共服務(政府)活動。按照活動維度劃分，可以分為活動分布和活動聯系兩大類。城鎮活動空間優勢測度可以包含兩個方面的指標，一是活動分布方面主要包括人口活力，如果某地塊人口活力越高，一定程度代表該地塊適合進行城鎮開發的優勢越明顯;二是活動聯系方面主要包括人口活動聯系和產業活動聯系，如果某兩個地塊人口或產業活動聯系越緊密，則該兩個地塊連片開發建設的優勢越明顯。具體來講，人口活動分布可以利用手機、互聯網等手段采集居民活動位置大數據，結合核密度分析等方法對其進行測度;人口活動聯系可以利用社會網絡分析方法對居民活動軌跡大數據進行挖掘;產業活動聯系主要通過采集產業企業POI大數據和企業股權大數據(如天眼查等企業信息網站)，利用文本分析識別產業類型、產業業態與資本關聯度，利用社會網絡分析模擬產業之間的關系網絡及網絡中心性。

圖2 國土空間適宜性評價大數據應用框架

 

　　3、生態空間規劃大數據應用方法框架

　　現有生態空間規劃主要包括生態空間評價、生態空間結構規劃及生態用地布局規劃三大部分。生態空間評價是建立在生態空間承載力評價和適宜性評價基礎之上的，因生態資源自身所具備的特有自然屬性，現有評價更多是利用生態資源數據對其空間的服務能力和質量進行綜合測度，總體不涉及人類活動，并進一步為生態空間的結構規劃和用地布局提供基礎支撐[27,28]。然而，生態空間結構狀態和生態用地分布，不僅僅是生態資源本身的基礎及發展變化，往往是受人類活動影響后的結果，生態空間規劃的好壞某種程度上反映的是人類對生態資源保護或利用的需求。因此，在具體規劃過程中，需要重點考慮生態空間與人類活動變化之間的關系，綜合判斷各類生態資源的等級、合理優化生態廊道網絡、精準識別生態用地類型、科學界定生態用地的規模(圖3)。

 

圖3 生態空間規劃大數據應用框架

 

　　3.1 生態空間結構規劃

　　一般來講，空間結構規劃主要包含對空間等級體系的確定和空間網絡體系的構建。生態空間等級體系一方面取決于生態資源自身規模體量和服務功能重要性[29]，另一方面還應受到生態資源空間之上的人類活動狀態的影響。理論上，生態資源規模體量越大、生態服務功能越重要，且在其容量范圍之內的人類活動活力越高，其資源的等級應該越高。反之亦然。因為這些生態資源既體現了高質量的生態功能，同時也能夠實際服務于更多的人類活動，例如游憩、療養等。其中，空間規模及重要性主要通過斑塊矢量數據和生態空間適宜性評價中的生態資源重要性評價結果進行綜合判別。區別于傳統方法僅對活力從空間規模層面的判斷，空間活力的測度還應包含時間維度的活力，這樣才能反映生態資源的全時段實際利用狀況。首先，需要建立生態資源活力評價指標體系，可以從活動規模(單位時間與空間內的活動人數占比)和活動時序變化(工作日與非工作日人數占比差、人數時序波動、活動持續度等)兩方面進行構建;其次，采集居民活動位置大數據，利用因子分析、核密度分析等方法進行空間活力測度與可視化;最后，將空間活力與空間規模及重要性結合進行生態資源空間等級的判別。

 

　　生態空間網絡規劃方面，傳統方法主要在空間內的河流、山地、草地、林地、風等自然生態資源分布基礎上，根據人類生態功能服務需求與城市開發建設目標等，經驗歸納式的確定空間內的生態廊道網絡，通常以“屏—軸—環—楔—廊—心結合模式”等進行布局構建[27,30]。但是，生態系統與外界其他系統之間、生態系統內部子系統之間各組成要素連接的中介應該是生態過程中發生的能量、物質及有機體的流動，因此生態空間優化需要結合生態流來構建聯通穩固的生態空間網絡[30]。學者一般從水流、風流、生物遷移等自然生態流方面來構建生態網絡，缺乏對人類活動流(人文生態流)的模擬與分析。實際上，人類活動流與生態網絡的匹配度是衡量生態資源連通性和服務能力的重要指標。因此，生態空間網絡規劃，一方面需要利用水、生物遷徙廊道、風等數據和情景分析、仿真模擬等方法分析構建自然生態流網絡，另一方面通過獲取人類活動軌跡大數據和社會網絡分析方法分析構建人文生態流網絡，進而綜合確定生態空間網絡體系。例如，雖然兩個生態地塊相對獨立，但是地塊間人類活動聯系較為緊密，則適宜通過對林木、草、河流等的增加種植或拓寬河道來連通這兩個地塊，進而確保生態空間流動體系的完整與暢通。

 

　　3.2 生態用地布局規劃

　　生態用地布局規劃重點確定生態用地的類型與規模，規劃師主要是在遙感圖像解譯基礎上，結合城鎮人口與開發建設需求，估算生態用地規模，優化生態用地具體類型與范圍。實際上，通過遙感對生態用地現狀的判別和解譯還存在較大的不精確性，且無法反映未來生態用地具體的利用需求、擴展方向等[27]。這就需要，在用地類型規劃方面，一方面利用遙感數據和解譯方法識別現狀生態用地類型;另一方面，可以通過采集人類對生態空間的主觀感知大數據(如游客在社交網站上上傳的生態空間照片與評論數據、百度或谷歌街景數據等)，利用圖片分析、機器學習、文本分析等方法，識別圖片中反映出的生態空間具體現狀類型，同時提取居民對這些用地類型服務功能質量的評價及對其改造提升的意愿，結合城鎮開發建設目標與需求，進而合理優化生態用地具體類型。

 

　　在用地規模方面，除了利用遙感數據識別生態用地現狀規模與范圍，還可以補充利用照片數據測度生態用地的比例(如通過構建綠視率等指標，可以測度單個照片內綠化用地的比例)，進而對綠化用地現狀規模與具體范圍(特別是位于用地范圍邊緣地區)進行優化修正[31]。同時，采集居民對生態用地評論大數據，利用文本分析方法提煉居民對于生態空間現狀規模方面的評論及需求(如居民集中認為某公園綠地規模較小，則表征可能需要在未來的用地方案中適當增加綠地規模)，為新增生態用地的布局提供支撐。

 

　　4、農業空間規劃大數據應用方法框架

　　受國家城鎮化發展背景和導向的影響，農業空間規劃是傳統城鄉規劃和土地規劃考慮較少的內容，主要集中在基本農田邊界線劃定、鎮村布局規劃及村莊整治規劃三個方面，而對農業空間的總體優化布局探討不足[5,32]。一般認為，農業空間主要包含農產品種植空間、鄉村(鄉鎮、村莊及獨立工礦)空間及交通等基礎設施占用空間三部分。那么，農業空間規劃則應是在農業空間評價基礎上，一方面對農業產業發展進行分析，農業產業空間進行優化布局[33];另一方面還需要對鄉村體系和基礎設施體系進行梳理，對村莊空間及環境進行整治。農業空間評價是由空間承載力評價和適宜性評價分析所得出的農業資源稟賦空間分布結果，在此基礎上，農業產業分析與空間布局、鄉村體系確定與空間整治兩個環節都需要重點考慮人類活動所帶來的主導影響。特別是在鄉村振興背景下，未來中國的農業空間不僅僅是以傳統農作物種植為主導功能，鄉村產業化趨勢愈加明顯，“生態農業+鄉村旅游”開始成為農業空間開發的重要模式(圖4)。

 

　　4.1 農業產業規劃

　　農業產業規劃首先需要對農業產業進行分析，包括產品的市場銷售情況、產業鏈及業態組織、市場對產品的需求偏好，并結合自身產業基礎和未來產業發展導向與目標，準確進行產業發展選擇與區域功能定位。產品市場銷售分析方面，除了利用產品銷售統計數據對市場銷售現狀與趨勢、銷售空間分布等進行分析，還可以通過專業銷售或物流網站等采集產品流通(人流、物流、資金流等)大數據，結合社會網絡分析方法分析區域同類產品及自身產品的實際銷售市場空間分布及變化規律，進而找出產品未來主要及潛力市場銷售空間。產業鏈及具體業態組織分析方面，可以采集農業企業及配套企業POI大數據(企業位置及類型)，利用文本分析、機器學習及統計分析等方法，一方面分析全國或區域內發展較好的同類產業區的產業鏈組織及各類業態布局比例，另一方面分析規劃區內的產業鏈與業態組織及存在的問題，進而綜合確定規劃區未來產業發展方向及業態選擇。產品偏好分析方面，利用網絡評論及圖片大數據(淘寶網、馬蜂窩、大眾點評等)，通過文本分析、圖片分析等方法，找出消費者對產品的類型、性價比、質量及服務等方面的真實評價，進而對規劃區產業發展類型和具體產品選擇提供支撐。

 

圖4 農業空間規劃大數據應用框架

 

　　根據產業類型選擇及定位，產業空間布局規劃就是需要將具體的產業功能落實在空間之上，與生態空間規劃類型，亦包括空間結構確定、功能分區及用地規劃三個環節。空間結構規劃需要采集居民位置及軌跡大數據，利用核密度分析方法分析規劃區居民活動分布密度、利用社會網絡分析規劃區各功能地塊居民活動聯系，進而結合未來產業發展方向及類型綜合確定產業空間主中心、次中心、節點及發展軸帶。在具體功能分區及用地規劃環節，采集網絡評論、照片等數據，結合問卷調查和訪談，分析居民、游客、企業及政府部門等多主體對功能片區及用地布局的需求與偏好，并從不同類型產業活動關聯的角度合理安排規劃區內具體功能片區和用地。此外，對于確定以“生態農業+鄉村旅游”開發為主導的規劃區，利用網絡簽到、酒店預定、時刻表、百度搜索等網絡大數據和視頻監控、門禁刷卡、自動售票機等設備大數據，結合人口識別及預測模型對規劃區未來游客數量進行估算，進而對既定空間規劃方案進行仿真模擬，評估地塊產業功能組織合理性、游客活動強度、設施服務效率及道路交通擁堵情況等，最終對規劃方案進一步優化。

 

　　4.2 鄉村規劃

　　鄉村規劃包括鄉村布局規劃和村莊整治規劃兩個部分。前者主要涉及村莊的拆并方案、鄉村等級體系確定及鄉村聯系分析，后者則更多從微觀層面對村莊內部空間布局、設施利用及村莊環境進行更新設計。傳統的村莊拆并方法主要在人口統計數據分析基礎上，重點考慮村莊的建設規模、政府開發導向及拆除成本等所做出的利益協調式方案。實際上，受外出務工的影響，村莊的統計人口與實際人口存在較大誤差，往往會導致拆并方案的不科學。這就需要利用微信熱力、手機信令等居民活動位置大數據，結合核密度分析、活力指數分析等方法對村莊實際人口進行動態監測，進而識別出真實的空心村，為村莊拆并方案提供較為科學的技術支撐。關于鄉村體系規劃，區別于通過區位、經濟體量、人口與用地規模等傳統經驗式的鄉村體系判斷，一方面需要利用居民活動位置大數據和人口、建設用地規模數據，通過核密度分析、因子分析等方法識別與評估鄉村的活力;另一方面利用居民軌跡大數據，通過社會網絡分析模擬各村莊之間、村莊與鄉鎮之間的聯系網絡及強度，并測度各村莊在聯系網絡中的中心度;最后，結合鄉村活力和中心度的測度，綜合確定“鄉鎮、中心村、重點村、一般村”的鎮村等級體系，并找出鄉村未來主要發展軸帶。

 

　　村莊整治規劃方面，傳統規劃主要考慮是對村莊物質空間環境的純粹式設計與改造，忽視了居民的主觀需求及偏好，需要采集居民活動位置及軌跡、公服設施POI、網絡評論等大數據和問卷調查與訪談數據，通過核密度分析、社會網絡分析、文本分析、質性分析等方法科學評估居民日常活動特征與規律，測度居民的公服設施可達性、利用效率及實際需求，進而重新安排村莊各類功能空間與公服設施布局。同時，還需要獲取居民網絡評論與圖片大數據，結合問卷調查與訪談，通過文本分析、圖片分析、質性分析等手段了解居民對村莊建筑風格的評價與需求，進而支撐村莊整體建筑設計與改造。

 

　　5、城鎮空間規劃大數據應用方法框架

　　城鎮空間規劃延續城鄉總體規劃的編制流程與方法，在城鎮空間承載力和適宜性評價基礎上，還包含7個方面的主要編制內容[34]：城鎮戰略定位、城鎮開發邊界確定、城鎮空間結構規劃、城鎮功能分區及城鎮土地利用規劃(圖5)。

 

　　5.1 城鎮戰略定位

　　傳統的城鎮戰略定位研究或規劃更多利用GDP、人口、建成區面積、企業總部數量等統計數據，測算城鎮與區域其他城鎮之間的差異，進而判別其在區域中的等級地位。但是，這些判別缺乏對區域城鎮之間真實要素流動的分析。實際上，城鎮在區域要素聯系網絡中的地位才是決定城鎮未來發展潛力的關鍵，需要對該聯系網絡進行科學測度。具體來講，結合社會網絡分析工具，利用手機信令、微博簽到等居民活動大數據，可以測度區域城鎮間的人口要素流動;利用百度搜索引擎等大數據可以發現區域城鎮之間的信息交流;利用列車時刻表大數據可以模擬區域城鎮間的交通流動;利用淘寶等電商網站大數據可以分析區域城鎮間的貨運流;利用銀行網點POI大數據，可以計算區域城鎮間的資本分配格局。同時，還需利用基于GDP數據和重力模型測度的區域城鎮經濟聯系對上述大數據分析結果進行修正。最終，通過各類要素流網絡分析結果的綜合疊加與聚類分析，找出城鎮在區域城鎮綜合要素網絡中的地位，并結合區域未來發展目標或政策導向，提出城鎮空間或經濟層面的發展戰略。此外，城鎮戰略定位還需要關注其在區域居民意向中的地位或評價，找出城鎮社會層面的吸引能力。這類分析可以利用微博或網絡論壇居民評價文本數據，通過文本分析方法測度某一城鎮被區域其他城鎮居民關注的程度和該城鎮居民關注其他城鎮的能力，并對比分析城鎮在區域居民意向中的地位，提出城鎮社會發展戰略。

 

圖5 城鎮空間規劃大數據應用框架

 

　　5.2 城鎮開發邊界劃定

　　在城鎮空間雙評價和戰略定位分析基礎上，城鎮開發邊界劃定主要取決于人口規模和用地規模的預測。在人口規模預測方面，首先采集反映城鎮人口真實分布與動態變化的手機信令大數據，通過統計分析把握居民活動的時間模式，利用時空棱柱等空間分析方法摸清居民的活動空間軌跡;其次，設立包括職住活動識別、城鎮樞紐區域基站監測、邊界區域基站監測等方面的人流監控機制，判別城鎮人口分布與多時段變化，綜合分析城鎮不同屬性人口流動的規律，并進行變化參數的提取;第三，根據最新全國人口普查數據，利用人口多年份變化參數修正傳統諸如自然增長法、環境容量法、產業帶圈系數等人口增長模型，并結合地方城鎮人口或人才相關引導政策測算城鎮未來人口規模。關于用地規模預測，一方面可以通過核密度分析等方法測度城鎮空間人口活動強度及集聚范圍;另一方面可以結合社會網絡分析工具發現城鎮各組團間的人口聯系網絡及強度，特別是主城區與郊區組團之間的聯系，進而劃定城鎮實際利用邊界范圍;再者，通過多年份手機信令、城鎮邊界及人口規模等數據的分析，提取相關用地規律變化的參數，并考慮城鎮未來發展可能出現的機遇或其他限制因素，通過元胞自動機等空間增長模型來劃定未來城鎮開發邊界。

 

　　5.3 城鎮空間結構規劃

　　傳統城鎮空間結構規劃主要是在城鎮現狀功能體系、相關規劃方案、發展政策或機遇、地方政府發展目標等多重因素影響下，結合規劃師自身的專業判斷進行的空間結構布局。實際上，空間本身并沒有真實的意義，滿足空間之上的人類活動及需求才是空間存在及利用的價值所在。因此，傳統規劃手段忽視了對城鎮空間之上承載的居民活動和需求的科學分析或考慮。具體來講，城鎮空間的結構判斷主要與其之上的居民活動分布特征及活動聯系有關。一方面，可以采集手機信令、微信熱力、微博簽到、GPS等居民活動位置大數據，通過核密度分析方法對城鎮空間居民活動密度及分布特征進行全尺度分析;另一方面，可以借助社會網絡分析方法來判斷城鎮空間內部各組團之間的活動聯系網絡及聯系強度。同時，居民在城鎮空間內的活動規律還會受到居民自身對城鎮空間結構判斷的影響，即其所認知的意向中心體系。這方面的測度方法可以借助于網絡論壇或微博等文本數據和文本分析方法，通過“商業中心”等關鍵詞的提取來分析居民對于城鎮空間中心體系的認知。最終，通過對城鎮居民活動中心體系和意向中心體系兩方面的分析，加之多年份的空間結構變化與規律總結，再結合未來可預見性的政策或機遇、重大項目建設等綜合確定城鎮未來空間結構。

 

　　5.4 城鎮功能分區規劃

　　區別于傳統以居住、商業、工業、公園綠地等空間功能開發為導向的功能分區規劃方法，城鎮空間的功能更多體現在空間之上居民的活動功能，居住空間之上往往會發生大量辦公活動、商業空間也會存在著不少的居住或辦公活動，且空間功能的混合趨勢也越來越明顯。基于大數據的城鎮功能分區，主要集中在對城鎮空間之上居民活動的類型和活動范圍的識別。一方面，可以利用微博等社交媒體數據和文本分析方法直接提取居民活動內容，并結合其簽到的位置數據和核密度分析方法進行不同類型活動的空間集聚程度判別。另一方面，利用手機信令、微信熱力、微博簽到、浮動車軌跡等居民活動位置大數據，結合時空棱柱、統計分析等方法可以判別居民活動的時空模式，不同的模式實際上代表不同的活動類型，例如居住、就業、出行等等活動功能的提取，并通過核密度分析測度不同類型活動的空間集聚程度。再者，在不同活動類型和集聚程度判別基礎上，通過聚類分析、泰森多邊形等方法對同一類型活動進行聚類及邊界界定，將城鎮空間劃分為就業、居住、休閑、混合等等不同類型活動區，并與城鎮現狀功能區(可以利用POI大數據和聚類分析方法對城鎮現狀功能布局進行測度)進行疊合優化。最終，在城鎮空間結構規劃方案基礎上，結合多年份功能分區大數據的規律性分析，提出未來城鎮空間功能分區布局。

 

　　5.5 城鎮土地利用規劃

　　現有城鎮土地利用規劃主要是在城鎮功能分區規劃基礎上，按照國家頒布的各類規劃編制辦法、技術導則等，對城鎮各功能區內部的土地利用進行分析與優化，結合人口預測規模和各功能組團的人口分布，確定不同土地利用類型之間的比例關系，劃定不同類型用地的實際規模，但是缺乏對具體用地之上居民活動類型及強度的考慮。從邏輯上來講，城鎮土地利用規劃是對城鎮功能區劃分結果在地塊尺度的進一步落實。因此，智慧的城鎮土地利用規劃則是對城鎮未來的居民活動與功能空間關系的深度細化。首先，利用地塊矢量、POI、容積率等數據統計分析城鎮功能區內部用地的現狀類型、規模及開發強度;其次，利用手機信令、微信熱力等居民活動位置大數據和核密度分析、聚類分析、泰森多邊形分析、強度分析等方法，識別現狀用地之上的居民活動類型、活動范圍及強度;再者，將現狀用地與居民活動分析結果進行疊合分析，優化城鎮空間現狀用地布局，并找出不同用地指標與居民活動之間的配比關系;最后，結合城鎮空間人口規模預測及組團分布方案、政府未來用地計劃與重點建設項目等，多年份綜合確定城鎮空間未來土地利用方案。

 

　　6 結論與討論

　　國土空間規劃是中國在新時代要求下的全新規劃類型，雖然規劃內容方面繼承了主體功能區劃、土地利用規劃及城鄉規劃的重點內容，但是在規劃體系和具體編制流程方面有了較大的改變。自2018年自然資源部的成立，國土空間規劃的規劃體系、概念內涵、規劃理論、規劃方法及技術等都處于起步探索階段，學術界和行業領域都尚未形成統一且成熟的理論與方法體系。本文聚焦于國土空間規劃方法層面的探索，一方面理清國土空間規劃的編制環節與流程，更重要的是試圖找出國土空間規劃中不可忽視或避免不了的大數據應用環節，并構建了國土空間規劃大數據應用方法框架。

 

　　在國土空間適宜性評價方面，突出城鎮空間適宜性評價中的綜合優勢度測度方法，建議充分考慮基于活動和設施大數據分析的人口活動強度與聯系、產業活動強度與聯系及公服設施密度與服務能級在城鎮空間開發適宜性評估中的重要作用。在生態空間規劃方面，強調了居民活動強度和活動聯系分析在生態空間等級確定和生態網絡構建中的支撐功能，同時倡導利用文本與圖片大數據感知生態用地功能與質量進而提升生態用地布局的合理性。在農業空間規劃方面，一方面重視對農業產業的多源大數據分析，另一方面強調對村莊居民生活需求及規律的挖掘，并重點考慮了鄉村振興國家戰略下未來農業空間規劃中“生態農業+旅游”空間功能布局的仿真模擬方法。在城鎮空間規劃方面，提出居民活動大數據的采集與時空分析在城鎮戰略定位、開發邊界劃定、空間結構規劃、功能分區規劃及土地利用規劃全過程的應用方向，強調了對居民活動空間分析與優化將提升傳統物質空間規劃科學性的主要規劃方法思路。

 

　　雖然，本文重點探討了國土空間規劃主要環節的大數據應用框架，但由于篇幅的限制和相關方法的實證研究相對較少，并未對每一個方法框架的具體大數據應用技術進行詳細介紹，這部分還需要在未來的研究中進一步結合國家發展最新政策及新一代技術創新(人工智能、云計算、物聯網等)而不斷補充與完善。同時，國土空間規劃大數據應用方法與國土空間規劃整體方法體系如何融合?市縣層面的方法體系與國家及省級層面的方法體系如何協同對接?國土空間規劃多源數據標準(特別是數量眾多的市縣層面)如何制定?這些都需要在未來的研究中給予重點關注。(作者：秦蕭 甄峰 李亞奇 陳浩)