1
研究背景
随着国土空间规划体系的逐步建立，规划编制工作处在总体规划向详细规划落地实施的关键阶段。当前的国土空间总体规划多注重“三区三线”划定、土地使用指标核算、重点项目落地，缺少对空间布局方案的深入研究，用地规划经历多次拼接和裁剪，导致城镇开发边界破碎，缺少对用地与设施布局、用地与交通系统协同的考虑。在总详传导与落地实施过程中，空间布局优化亟需更科学的规划技术支持。
规划支持系统（Planning Support Systems, PSS）是现代城市规划中的重要工具。其发展起源于20世纪60年代的欧美国家，早期的PSS系统多用于城市增长等有关的决策支持，随着规划理论与技术的演进，其功能扩展至支持公众参与、情景模拟、方案评价等多个方面。近年来，随着新技术的快速发展，PSS逐渐升级为更易于理解、便于推广的系统工具，被广泛应用于城市规划与决策中。
在我国，随着国土空间规划“一张图”的推进，规划编制与实施的数字化转型步伐加快，规划支持系统逐步成为推动城乡高质量发展的重要手段。近年来，国内学者围绕特定规划项目、规划管理或专项内容提出了多种规划支持系统与工具，但系统集成城市模型和评价方法、深入支持规划编制的经验还不多。面向当前空间布局优化需求构建新的规划支持系统，推动规划技术进步甚至促进智能规划的范式转型，均有待进一步研究。
2
SimPlan智能规划系统的构建与特点
智能模拟模块基于输入的土地使用和道路交通规划方案，集成多种模型模拟居民活动和供给与需求的空间分布，并开展关键维度的专项模拟分析，其中，供给预测模型主要是线性回归模型，根据用地布局和开发强度预测各类空间供给的分布；需求模型主要是基于随机效用理论（Random Utility Theory）的活动地选择模型（Destination Choice Model），在给定就业地或居住地的基础上模拟居民居住（住房）、就业、消费、公共服务（设施）等需求的分布。专项模拟包括通勤（基于职住分布的双约束通勤OD模拟）、空间结构（基于就业和消费地选择的就业中心和商业中心识别分析）、交通（基于通勤和消费出行需求的随机多路径交通流量分配）、生态（基于生态斑块和重力模型的生态网络模拟）等方面。这些模型均采用上海多源数据标定参数，在就业岗位分布、就业地选择集计结果、消费地选择集计结果、越江隧桥流量验证等多个方面实现了较好的精度验证。这些“传统”模型保证了整个模拟过程的可解释性，规划师在发现专项指标存在问题后，可以逐步回溯模拟过程和中间指标，找到原因继而提出优化策略。
智能评价模块主要从人地匹配、运行高效、社会公平、空间结构（中心体系）、交通便捷、绿色低碳、生态安全7个维度开展系统的量化评价。其中，人地匹配（重点关注各类空间供需匹配与空置风险）、运行高效（关注居民通勤和消费出行距离）、交通便捷（关注交通流量分布）等维度可以直接采用模拟结果开展评价。社会公平、空间结构、绿色低碳、生态保护等维度则需要进一步集成可达性分析和基尼系数评价、城市中心识别分析、碳排放测算、景观格局指数与生态网络评价等专项评价方法。智能评价模块还集成了全自动出图等辅助功能，通过数据大屏集中呈现方案总体评价结果，同时快速生成模拟过程指标、全套评价指标的分项图，为规划师诊断问题、追溯原因、快速形成结论提供了全面支持。
▲ SimPlan工作过程示意
3
应用案例：鄂尔多斯市的规划实践
SimPlan在国土空间规划中有多种应用场景。一是用于空间布局多情景分析和迭代优化，例如在规划编制中，通过SimPlan对方案进行综合评价和迭代优化，为用地布局、城镇开发边界调整等工作提供系统支撑。二是用于总规向详细规划传导过程中，通过对总规提出的用地布局方案进行模拟评价和系统诊断，为下一层级详细规划层面的用地调整、空间结构优化、公服设施选址、道路系统调整等布局优化提供指引。三是用于规划管理阶段，面临土地出让条件变更、城市更新方案等具体规划调整时，也可以应用SimPlan从城市整体视角评价规划调整在空置风险、碳排放、交通拥堵、生态网络质量等方面的潜在影响。
案例应用中， SimPlan的规划模拟与评价在多个方面发挥了作用。在人地匹配方面，发现东胜城区与康阿城区总体上存在职住规模的不匹配，前者规划住房多于就业岗位，后者规划住房少于就业岗位。同时存在多个商业地块因周边规划人口较少、消费需求不足而存在较大空置风险。这些结论契合总规确定的“鼓励规划商业用地向都市产业用地等转换”和对康阿片区“增加人口规模”等指引，符合鄂尔多斯当前发展情况，据此对两大城区的职住用地调整方向、商业用地转性等给出了指引。在运行高效、交通便捷方面，模拟结果显示东胜城区居民、多个郊区产业园区就业者的通勤距离较远，导致通勤流量在连接东胜和康阿的南北向快速路、分区内的东西向交通干道，以及连接城区与产业组团的若干通道高度集中，据此提出调整多条道路技术等级的建议。在社会公平方面，发现医院和体育设施基尼系数较高，表明这些设施规模等级差异较大，大型设施数量少，服务的居民有限，中小型设施分布均好性不足。据此提出完善社区级医疗和体育设施的规划建议，等等。
▲ 图4 | 模拟的组团汇总通勤OD(左)和通勤交通流分布(右)
4
未来展望：推动智能规划的广泛应用
SimPlan基本实现了可解释、善学习、能推广、高效率的设计目标，坚守问题和规划需求导向，期望能够在国土空间规划实践中发挥重要作用。国土空间规划的分层、分级传导受到城乡发展复杂性和不确定性的影响，其中多个方面都涉及规划理念、结构性管控、指引性内容等较模糊的政策向较具体的详细单元、用地图斑、管控措施、实施方案的传导。定量模拟评价结果能够较好地弥补主观经验判断的不足，有力支持规划纵向编制体系和横向编管过程中涉及的空间布局调整与优化的规划研究工作。
SimPlan是一个还处在不断演进中的初步成果，目前正在进一步开发考虑人群异质性和出行链的活动模拟、集成生态网络等更多专项模拟评价功能、完善相关可视化功能的技术。同时，SimPlan是以方案评价为核心的模拟技术集成，一定意义上也为实现智能的方案生成与优化奠定了基础。规划师、决策者、利益相关者可以动态的基于评价结果构建奖励规则（Reward/Return），继而在规划方案模拟的技术环境中，借助强化学习等算法的力量，实现真实价值判断标准下对局部空间布局方案的优化调整。如果为了片面地追求算法复杂性而故意简化评价规则，必然会陷入“棘手问题（wicked Problem）”的陷阱，那么智能规划将永远是空中楼阁。
本文撰稿
原文介绍
《面向空间布局优化的智能规划系统与应用》一文刊载于《城市规划》2024年第10期，第26-35页。
【doi】10.11819/cpr20241005a
【基金项目】国家重点研发计划项目(2022YFC3800801)；国家自然科学基金项目(52208074、52078352)；上海同济城市规划设计研究院有限公司暨长三角城市群智能规划协同创新中心科研课题(KY-2023-YB-B01)。
欢迎在朋友圈转发，转载请在后台留言
官方投稿网址：http://www.planning.com.cn
