6智能化规划传导管控的关键技术与应用平台.pdf

项目简介（限1000字） 利用高精度的城市三维空间数字化模型，实现规划设计和实施管控的精准智能传 导，一直是国际性的技术难题。在中国快速城镇化进程中到处显现出城市风貌雷同、 特色湮灭、品质低下等问题，正是这一难题在规划实践中的具体表现，并受到社会各 界广泛深切的关注。 采用云计算提供的大规模并行计算能力，融合前沿的三维地理信息技术和大数据 分析技术，建构精细化的城市物理空间三维数字化模型。以此为数据底板建立全数字 化的知识图谱以全面表达规划设计意图，进而通过规划设计成果的数字化转译和规则 传递，实现规划设计意图在管控环节的有效落实和管控。对这一技术体系的持续研究 和应用有助于解决当前城市规划面临的诸多难题，推进城市规划向数字化、精细化、 智能化方向发展。 研究团队经过十年努力，建立了一套系统、拥有自主知识产权及实践效用的技术 体系和应用平台，取得如下创新成果： 1.自主研发了多源大数据交互的智能规划设计成套技术。突破了城市大数据与地 理信息系统间智能交互的技术瓶颈，建构了“动·静·显·隐”智能化分析设计理论 ，实现了在城市三维地理空间上对人群画像、物理环境等智能规划分析；研发了城市 结构推导、规模预测等智能规划设计方法；实现了地理信息系统、城市大数据、规划 设计三者的深度嵌合。 2.首创了基于规划知识图谱的传导方法与数字化转译关键技术。首次提出了基于 规划知识图谱的“五城体系”传导理论及模型，实现了规划成果之间的意图传导；研 制了微观空间要素的管控规则数字化转译方法，实现了从规划意图到管理语言的精准 传递；研发了空间规则引擎技术，将管控规则转译为数字代码并落实到系统平台；解 决了将规划设计意图精准转译并嵌入地理系统中的关键技术难题。 3.建构了面向规划传导管控创新模式应用的三维空间智能管控平台。基于二三维 一体化、空间规则引擎等技术，以涵盖规划设计与传导管控全过程的标准规范、规则 模型等体系为基础支撑，构建城市三维空间智能管控平台，实现了智能审查、交互反 馈的规划传导管控创新模式应用，为成果数字报建、方案精细审查等应用环节提供智 能化支撑，助力国土空间高质量发展。 该成果已在威海、常州、登封等工程项目中应用实施，为城市三维空间的智能精 细化管控在全国推广提供示范，被专家组鉴定达到国内领先水平，促进了行业科技进 步。在领域核心期刊发表论文60篇，出版专著4部，授权发明专利30项、软件著作权1 6项。 三、科 技 创 新 科技创新（限5000字） （一）立项背景 中国城镇化发展带来的城市风貌雷同、特色湮灭、品质低下等问题逐渐显现，受 到社会各界的关注。在城市三维地理信息系统的精度不断提高的同时，城市规设计划 管理的全过程却始终自成体系，规划文本成果无法与地理信息系统全面嵌合，简单的 指标也难以精细管理复杂的城市三维空间。如何在高精度的城市三维数字化空间模型 上实现规划研究、设计、实施和管控的精准智能传导，一直是国际性的技术难题，在 中国快速度、大规模的城镇化进程中尤为严重。本成果在国家自然科学基金等持续支 持下，吸收国内外规划管控技术，依托地理信息系统，围绕“动·静·显·隐”四维 度的智能化分析与设计理论，以及数字化传导与转译、智能交互管控等系列技术，开 展协同攻关，形成城市三维空间管控成套技术，研制城市三维空间智能管控平台，并 在威海、常州、蚌埠、登封等二十余项重大工程项目中推广应用，为城市三维空间的 精细化管控提供示范。 （二）科技含量 1.总体思路 基于智能规划设计→管控要素传导转译→全流程智能决策的总体技术思路。将前 沿的三维地理信息技术与规划设计、城市管控相结合，开展了多源大数据交互的智能 规划设计、数字化传导与转译、智能交互管控等系列技术研究，解决了对规划成果进 行实时化、精细化、智能化管控的关键技术问题，形成城市三维空间管控成套技术， 研制城市三维空间智能管控平台，并在二十余项重大工程项目中进行推广应用，为实 现规划成果的无损转译、精细审查和智能报批等规划业务流程提供了技术保障。 2.技术方案与创新成果 2.1自主研发了多源大数据交互的智能规划设计成套技术。 （1）突破了城市多源大数据与地理信息系统深度嵌合与智能交互的技术瓶颈，在 多源大数据空间集成的基础上，建构了“动·静·显·隐”四维度的智能化分析与设 计理论，创新性地将人群画像、建筑空间、街道意象、物理环境等大数据分析技术与 地理信息系统耦合，揭示了城市三维空间发展的逐级联动的动态演替过程，对城市生 长过程中所遇到的风貌紊乱、功能衰退、特色湮灭等系列问题进行数字化分析并提出 优化手段。 （2）研发了基于地理空间的城市三维形态优化技术，在智能规划分析的基础上进 一步提出了城市三维空间下的城市结构推导、三维形态优化、天际轮廓调整、公服设 施容量预测等系列智能规划设计方法，解决了传统规划设计手段与三维地理空间脱节 的现实难题，实现了在城市真实地理环境下的全数字化规划设计。 （3）发展了大数据诊断监测与智能交互技术，建构了人群动态OD轨迹智能交互模 型，实现了包含不同职业、年龄、性别等实时更新信息的城市人群动态出行轨迹与地 理信息系统的智能交互，突破了传统城市人群定位数据无法精准落位、只能静态展示 无法实现人机动态交互的技术瓶颈，解决了城市管理无法对不同类型人群进行精准监 测的现实难题。 2.2首创了基于规划知识图谱的传导方法与数字化转译关键技术。 （1）研发了基于宏观规划意图的谱系传导技术与传导模型，首次提出了包含城市 形态体系、城市公共空间体系、城市风貌体系、城市街道体系和城市眺望体系的“五 城体系”传导理论，建立了将三维城市空间管控要素分解为标准化、类型化、层级化 的基本要素谱系，实现了总体规划、详细规划与设计等不同规划之间的意图传导。 （2）研制了基于微观空间要素的管控规则数字化转译方法，制定了交互响应与自 反馈的报建标准，依托“五城体系”设计意图，将规划设计的要素谱系分解为各项三 维空间管控指标并转译为管控规则，实现了从规划意图到管理语言的精准传递。 （3）研发了空间规则引擎技术，建构了模式匹配模型的可视化配置与动态调整计 算的智能化转译体系，将管控规则转译为数字代码并落实到系统平台，实现了从管理 语言到计算机可识别的数字代码的进一步转换，解决了将纸质的规划设计意图精准传 导为智能化的管控语言并嵌入到系统平台中的关键技术难题，为在系统平台中进行规 划设计成果的精细化、交互式管控奠定了基础。 2.3建构了面向规划传导管控创新模式应用的三维空间智能管控平台。 （1）建构了“大平台、微服务、轻应用”技术架构，综合微服务、容器、二三维 一体化、分布式空间计算、指标管理、大数据可视化等技术方法，构建了集动态感知 、多源融合、高速计算、精准管控、模拟决策为一体的平台总体架构，实现了服务资 产化、模型配置灵活化及大数据高效分析。 （2）制定了涵盖规划设计体系和管理全过程，贯穿数据全生命周期的二三维数据 、指标模型和管理标准规范；形成了国土空间全域三维信息化底板，运用数据治理理 论方法和工艺，实现了数字化成果立体全覆盖与动态更新；构建了覆盖规划管理全过 程的指标体系和规则模型库，利用指标管理技术与自主研发的空间规则引擎，实现了 规划设计管理要素全覆盖、指标可落实、规则可计算、模型可配置、分层分级可管理 。 （3）构建了覆盖规划设计全业务的应用体系，以国土空间基础信息平台为支撑， 实现了数据、应用的集中统一管理和高效共享，形成了稳定、开放、灵活的三维空间 智能管控中台；构建三维立体自然资源一张图应用，实现了从物理空间到三维数字化 空间的无损转变；打造国土空间规划“一张图”实施监督和三维规划实施智能管控应 用，形成全过程数字化支撑链，实现了规划设计编制、审查、实施、监测评估预警的 全环节智能化，辅助国土空间规划的科学编制、有序实施、精准监测、共同参与，国 土空间管理服务能力和空间治理水平上升到新的台阶。 3.实施效果 本成果将智能规划设计与管理技术与地理信息系统全面嵌合，在高精度三维地理 信息系统上实现规划研究、规划设计到规划管理的智能传导，改变以简单指标和定性 判断等粗放型管理城市建设的传统模式， 解决了规划与管理分异、局部与整体失联 、宏观到微观断导等传统规划管理的现实难题，为中国城镇化发展带来的城市风貌雷 同、特色湮灭、品质低下等社会焦点问题提供了新的解决途径，实现了城市三维空间 的精细化、品质化管控，促进城市规划管理的进一步科学化发展。 在集成了多源大数据、城市基础地理数据、包括多规合一、控规、城市设计等城 市二三维规划编制成果等三大类、50+层数据的基础上，充分挖掘城市三维地理信息 系统的自身优势，通过谱系化的管控要素转译以及11.3万条管控规则的编制，解决了 对城市三维空间进行实时化、精细化、智能化、品质化管控的关键技术问题。 目前，相关成果已在蚌埠、常州、威海、登封等二十余项重大工程项目中推广应 用，经过规划管理人员的统计发现，传统需要2个工作日的规划方案审查，借助平台 仅需5分钟即能完成，效率提升了216倍；三维空间管控要素从传统的高度、出入口、 容积率等5类管控指标提升为60类，在管控精度上提升了12倍，大幅提升了规划管理 部门的工作效率和业务水平。 同时也取得了显著的社会效益，为进一步推进新型城镇化和落实全面深化改革， 实现全市各部门之间空间信息共享、促进项目落地、优化审批流程、简化报审模式， 提高行政运行效率和决策水平提供了示范，创新了规划成果实施管理的技术方法，解 决了城市三维空间的精细化管控的现实难题，促进了行业科技进步。（详见附件7） （三）创新点 （1）自主研发了多源大数据交互的智能规划设计成套技术。突破了城市多源大数 据与地理信息系统深度嵌合与智能交互的技术瓶颈，建构了“动·静·显·隐”四维 度的智能化分析与设计理论，实现了在城市真实地理空间上对于人群画像、动态轨迹 、街道意象、物理环境等方面的智能规划分析；进而研发了城市结构推导、城市规模 预测、三维形态优化、天际轮廓调整、色彩意象感知等系列智能规划设计方法；解决 了传统规划设计手段与三维地理空间脱节的现实难题，实现了地理信息系统、城市多 源大数据、城市规划设计三者的深度嵌合。 支撑材料：授权发明专利14项，见知识产权情况排名2、9-11、1625；软件著作权4项，见知识产权情况排名33-34、3637；查新报告，见附件5；论文29篇（含3篇SCI、7篇EI），见附件6的2.1.12.1.29；专著2部，见附件6的3.1、3.2。 （2）首创了基于规划知识图谱的传导方法与数字化转译关键技术。提出了基于规 划知识图谱的“五城体系”传导理论，建构了宏观-中观微观规划设计传导模型，实现了总体规划、详细规划与设计等不同规划之间的意图传 导；研制了微观空间要素的管控规则数字化转译方法，实现了从规划意图到管理语言 的精准传递；研发了空间规则引擎技术，建构了基于模式匹配模型的可视化配置与动 态调整计算的智能化转译体系，将管控规则转译为数字代码并落实到系统平台；解决 了将规划设计意图无损精准传导为智能化管控语言并嵌入到地理信息系统中的关键技 术难题。 支撑材料：授权发明专利8项，见知识产权情况排名1、3、5-6、2629；软件著作权4项，见知识产权情况排名38、4244；查新报告，见附件5；论文18篇（含4篇SCI、3篇EI），见附件6的2.2.12.2.18；专著2部，见附件6的3.3、3.4。 （3）建构了面向规划传导管控创新模式应用的三维空间智能管控平台。基于二三 维一体化、微服务、指标管理、空间规则引擎等技术，以涵盖规划设计与传导管控全 过程的标准规范体系、数据资源体系、管控指标体系、规则模型体系为基础支撑，构 建城市三维空间智能管控平台，实现了科学编制、协调联动、智能审查、精准监测、 交互反馈的规划传导管控创新模式应用，为基础分析评价、成果数字报建、规划调整 论证、规划条件生成、方案精细审查、监测评估预警等应用环节提供智能化支撑，助 力国土空间的高质量发展。 支撑材料：授权发明专利8项，见知识产权情况排名4、7-8、1215、30；软件著作权8项，见知识产权情况排名31-32、35、39-41、4546；查新报告，见附件5；论文13篇（含2篇SCI、1篇EI），见附件6的2.3.12.3.13。 （四）保密方面 无 （五）国际比较 近年来，不少国内外的学者与同行对多规合一、控规、城市设计等规划成果管控 问题进行了深入的研究，大致可以分为两类。一类是研究借鉴国外管控技术，为国内 城市管控提出相关建议与方法，然而由于国内外在管理流程、土地权属、编制方法、 决策方式等方面存在较大差异，因此国外的管理方式很难在实际管控中得到应用；另 一类则是针对国内城市建设管控存在的问题域缺陷，提出落实管控的转型与升级策略 ，却由于每个城市的特殊性而始终无法找到具有普适性且真正实现规划成果精细管控 的方法。 综上可以发现，目前国内外面对城市管控现状问题，主要集中与国外技术的借鉴 以及现有管控方法的转型与升级，对管控的方法提出了宏观性的修改及建设性意见。 然而忽略了从规划成果到实施管控的转译过程中导致的大量信息损毁和压缩，精心谋 划的城市蓝图包括了空间结构、建筑组合、水系形态、标识节点、天际轮廓等多种三 维空间形态专项体系，而到了规划管理中，精细的三维空间谋划被压为三区三线、权 属边界、地块高度、出人口、容积率等有限的几个定量指标，并在实施过程中不断妥 协。滞后的规划管控与不断变化的现实之间的重重矛盾，致使实施管控始终无法完全 满足三维空间规划成果对城市空间品质提升的各项诉求，这也是快速城镇化在进入中 后期的当下，城市三维空间的品质化、精细化管控始终难以真正落实的重要原因。 针对目前国内外研究中存在的显著弊端，本研究的智能化规划传导管控的关键技 术与应用平台较为系统地解决了上述问题与不足，促进了规划实施管控的精细化、数 字化、智能化应用和发展。多名国内外知名学者在国际和国内期刊上充分肯定了本研 究的智能规划设计技术与理论体系、数字化传导与转译、智能交互管控等研究成果。 四、推广应用情况 1、推广、应用情况及社会评价（限 2000字） 研究团队通过融合前沿的三维地理信息技术和大数据分析技术，对城市三维空间 的多维度智能化分析与设计、规划设计意图精准传导与转译、智能交互管控等关键技 术难点的攻关研究，建立了一套较为系统完整、拥有自主知识产权、产生实践效用的 技术体系和应用平台。 面向总体城市规划、详细规划、城市设计等各类规划类型，应用本研究提出的城 多源大数据交互的智能规划设计、基于规划知识图谱的传导方法与数字化转译等技术 和研发的城市三维空间智能管控平台，已先后在常州、威海、蚌埠、登封等二十余项 工程项目的规划设计与实施管控中进行了推广应用，并受到了地方规划管理部门及孟 建民院士、党安荣教授等专家的广泛好评（详见附件4）。本研究成果系统解决了实 施管理中普遍存在的规划成果与管理的分异、局部项目与整体系统的失联、宏观尺度 到微观地段的断导等关键难题，形成了规范化、系统化的技术流程，创新了城市三维 空间品质化、精细化管控技术方法，为实现规划设计成果的无损转译、精细审查和智 能报批等规划业务流程提供了技术保障，有效促进了行业科技进步。 目前，城市三维空间智能管控平台已经投入到规划管理部门的日常管理工作中， 例如对华发九龙湾项目的审查反馈及城市天际线的优化；对栖霞街项目的平台数据录 入、方案反馈调整及对整体风貌关系的考虑和协调；安然纳米项目的方案优化；威海 国际钓具中心的全面审查等等，大幅提升了现实规划中的工作效率。除拥有三维展示 、图层筛选管理、简要指标测度等基础功能外，智能化的应用场景是城市三维空间智 能管控平台的亮点。通过实现多尺度、多类型管控要素的集成化、智能化、实时化， 提供对规划方案的基本信息分析、规划影响分析和设施影响分析等技术分析，包括错 落度计算、天际线分析等复杂类城三维市空间指标测度。同时，规划要点核提、方案 报批智能审查、多方案智能比选、规划要点智能生成、建筑方案精细审查、规划实施 智能监测等辅助决策系统则通过人机交互辅助进行综合性决策，实现更全面更高维度 的方案审查及模拟评估，为业务人员进行多规、控规调整论证提供了辅助支撑，使规 划预判和实施管理工作更为科学高效，为本成果的技术方法在规划实施管理的全面应 用提供智能化支撑。 此外，以实际应用反馈来看，利用城市三维空间智能管控平台的辅助，可以实现 报批方案的无缝精准落位，平台自动审查80余项管控要点，保证精准无遗漏；同时通 过人机交互机制，留有30%的人工审查指标，保持规划的弹性管控。方案在经过多轮 的审查、反馈、修改后，最终符合全部规划要点要求，并将最终成果入库，完成一整 套土地出让、方案审批的管理流程。经过规划管理人员的统计发现，传统需要2个工 作日的规划方案审查，借助平台仅需5分钟即能完成，效率提升了216倍；三维空间管 控要素从传统的高度、出入口、容积率等5类管控指标提升为60类，在管控精度上提 升了12倍，大幅提升了规划管理部门的工作效率，同时审查结果更加准确、全面。 详细技术应用单位、应用项目、应用时间和联系人情况如下： 1)蚌埠市自然资源和规划局，《蚌埠市总体城市设计总则、导则》项目，2016.0 3-2017.06，张杰，13956379981； 2)常州市自然资源和规划局，《常州火车站地区总体城市设计》项目，2017.042017.09，王鹏飞，15937167682； 3)登封市自然资源和规划局，《登封市总体城市设计》、《登封市城市双修》项 目，2017.05-2018.12，姜慧辉，18651994382； 4)威海市自然资源和规划局，《威海中心市区城市设计与“多规合一”综合应用 规划》项目，2018.3-2019.11，王卫理，13371188882； 5)威海市自然资源和规划局经济技术开发区分局，《华发九龙湾》、《凤集金茂 悦》、《宝能未来城》等项目，2018.12-至今，孙红娜，16678891216； 6)威海市自然资源和规划局环翠规划分局，《威海铁路职工培训中心》、《栖霞 街历史街区改造》、《安然纳米》、《绿轴住宅》、《雨润桂府花园》等项目，2018 .03-至今，王浩元，0631-5232351； 7)威海市自然资源和规划局临港经济技术开发区分局，《威海国际钓鱼中心》项 目，2020.01-至今，武敏，0631-5581858； 8)威海市城乡规划编研中心有限公司,《威海华润威海湾九里规划》、《威海市 统一路沿线低效用地规划》、《威海市文化广场规划》、《昌鸿居住区规划调整》、 《威海合庆山庄周边地块规划》、《威海中韩自贸区园区》、《威海滨海步道》等项 目，2018.03-至今，孙金波，0631-5205836。