【文章导读】智慧人居环境规划治理的研究方向与应用展望

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从人居环境科学到智慧人居环境科学

人居环境科学是一门以乡村、集镇、城市等所有人类聚居为研究对象的科学，着重研究人与环境间的关系，强调把人类聚居作为一个整体，从政治、社会、文化、技术等方面进行全面、系统、综合的研究。在“全球、国家、城市、社区、建筑”的“五大层次”下，构建人居环境“居住系统、支撑系统、人类系统、社会系统、自然系统”的“五大系统”，每个系统又可分为若干子系统。以“建筑—园林—规划”的融合为核心构建人居环境科学的学科格局，使其联动相关学科如地理、环境、生态、哲学、艺术、民俗、历史、土木、心理、社会、经济、交通、能源等共同工作。

“智慧人居环境”是在信息化时代背景下，基于数智赋能技术对“人居环境科学”进行数智化拓展与提升，实现虚拟与现实智能交互、多元主体时空互动、空间数智高效治理的智慧人居环境。“智慧人居”包含三方面的理论内涵：（1）五大系统与虚拟空间融合，即借助新型数字信息技术在虚拟空间中建构起传统人居环境的“镜像世界”，现实人居五大系统与虚拟空间系统相互映射反馈与交互融合，形成“现实与虚拟智能交互的智慧人居环境”（图1）；（2）人本视角多元时空互动，即贯穿国家、区域、城市、社区、建筑等不同尺度的人居环境，通过创新“线上线下结合”的开放互动方式，聚焦搭建多元互动、资源集聚、利益协商的综合平台，向公民赋权授能，形成全民参与的智慧治理；（3）国土空间数智高效治理，即以“国土空间高效治理+人的全面发展”为目标，智慧人居环境将聚焦于建立“时空感知+深度学习+精准治理”的国土空间数智高效治理框架。

▲ 图1 | 五大系统与虚拟空间交互融合的智慧人居环境

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智慧人居环境规划治理的国际实践与研究进展

智慧人居规划治理的研究进展与前沿主要体现在数字基础技术、智慧解决方案、应用治理实践三个层面（部分案例如图2~图4所示）。总结发达国家的实践，可以将智慧人居空间治理的研发逻辑梳理为“构建未来人居数字环境技术底座”“智慧国土空间信息融合与数据计算”“智慧化治理决策应用方案”3个相互衔接的步骤（图5），整体思路可归纳为“数据信息技术开发”（基础技术导向）与“空间规划治理应用”（实践应用导向）两大方向，以及相应的“数据资源”“信息技术”“智慧赋能”“治理领域”“应用场景”5个研发模块。其中，“智慧赋能”模块衔接两大导向，可支撑一系列数字化、智能化转型赋能，是实现未来智慧人居与空间智慧治理的核心。

▲ 图2 | 纽约市实时交通可视化智能平台

来源：NYC Vision Zero Real-time Traffic Platform。

▲ 图3 | 智慧新加坡项目示意

来源：Singapore Smart Nation Program。

▲ 图4 | 基于微软云的城市数字孪生数据体系

来源：Microsoft Azure Cloud Computing for Smart Cities。

▲ 图5 | 智慧人居环境规划治理相关前沿技术的研发逻辑

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我国智慧人居环境规划建设与管理的现状、机遇与挑战

2014年《国家新型城镇化规划（2014—2020年）》正式提出推进智慧城市建设。而后“新型智慧城市”的概念进一步强调以基础设施智能化、公共服务便利化、社会治理精细化为重点，充分运用现代信息技术和大数据。同时，基于基础地理信息平台、国土空间规划“一张图”实施监督信息系统等，国土空间时空基础设施初具雏形。十四五期间新提出的空天地一体化网络、三维“一张图”、实景三维、实时城市体检、数字孪生城市等将会进一步加速人居环境的信息化、智能化、智慧化。借助物联网、云计算和产品服务系统等新技术，当前智慧规划的建设内容可以分解为多渠道、可伸缩的基础设施服务平台，高整合、可复用的专业构件服务平台，人性化、智能化的应用软件服务平台和高质量、种类全的智慧规划数据服务平台4个方面。

智慧人居环境的未来发展可以逐步尝试从“一屏观天下”向“一网治全城”努力。基于模拟仿真发展数字孪生来实现城市智能治理的辅助作用，并通过同一平台对城市治理各类事项进行集成化、模拟化、协同化、智能化的处理来实现智能辅助决策。因此，更需要合理应对条块分割的信息孤岛现象突出、智慧规划与治理的决策支撑体系尚未建构和缺少实质性的多方参与治理平台等三大挑战。

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智慧人居环境规划治理的研究方向与难点

研究总体遵循“系统认知—实践需求—理论构建—研究方向”的思路（图6），基于对人居环境复杂性的认知，不断深化对其理论的构建和探索，服务于国家“高质量发展、高品质生活、高水平治理”的战略需求，使智慧人居环境规划治理技术更好地为“区域—城市—社区”的可持续发展服务。

▲ 图6 | 智慧人居环境规划治理的研究思路

复杂性科学代表了一种全新的科学范式，其超越了“老三论（系统论、信息论、控制论）”，并以自组织理论为基础。其研究的复杂性系统特点包括：（1）去中心化的自组织；（2）相互作用的过程；（3）作用过程中的“涌现性”。作为典型的开放性复杂系统，智慧人居环境规划治理的特点包括多尺度、多主体、开放性与适应性，聚焦4个重点研发方向（图7）：（1）智慧人居环境的理论基础与方法；（2）人居环境数智化构建；（3）国土空间动态化规划；（4）空间规划精准化治理。在智慧人居环境的理论指导下，人居环境数智化构建、国土空间动态化规划、空间规划精准化治理将聚焦空间治理现代化所需的关键技术，对应国土空间规划管控所需的“国土空间实景三维领域”“国土空间格局优化领域”与“国土空间治理领域”3个领域，从空间规划的信息数据基础、规划编制管控、规划实施治理3个方面开展技术攻关与应用推广，其目标是在不同空间尺度的人居环境中实现“区域协调发展、城乡活力提升、片区功能优化与社区多元治理”的总体目标（图8~图10）。

▲ 图7 | 智慧人居环境与空间规划治理的研究方向

▲ 图8 | 人居环境数智化构建方向案例：人居空间感知与运行诊断——多模态的行为时空动态画像技术

▲ 图9 | 国土空间动态化规划方向案例：国土空间规划编制与管控——行为链的土地—交通—设计技术（从左至右依次为土地区位模型、交通网络模型和形态设计生成模型）

▲ 图10 | 空间规划精准化治理方向案例：老旧小区改造多元主体协商系统平台

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智慧人居环境规划治理的应用展望

我国智慧人居环境规划治理的实践应用与前景展望可以划分为3个阶段（图11）：

▲ 图11 | 智慧人居环境规划治理的应用领域

智慧人居1.0阶段：主要聚焦现状资源的调查与评估，包括自然资源、土地、房屋、道路交通、市政设施等领域的数据收集、整合与底图的构建。目前各地随着国土空间规划编制的推进已广泛开展。

智慧人居2.0阶段：注重问题诊断、空间治理的监督与预警等。此阶段构建自然资源、土地、房屋、市政设施管理知识图谱和预警评估指标体系，形成自然资源使用状况、土地/房屋供应、土地批供情况、违法用地/建设、低效用地、道路交通、市政设施运维等指标监测项，为管理者提供“用数据说话”的辅助决策支持，推动经验决策向数据决策转变。目前，国内仅有北上广深等少数城市在道路交通、市政设施管理等方面开展了应用探索。

智慧人居3.0阶段：其特点是规划决策支持与多元共治，此阶段是实现由“数字化”到“智能化”与“智慧化”质的飞跃的重要阶段。借助智慧平台3.0，实现由数据决策到科学决策的转型。此阶段将专业模型如城市复杂系统模型、空间均衡模型、社会经济效益模型、网络演化模型等接入智慧平台，搭建城市数字孪生与智慧人居环境之间的多层应用场景。整合社会经济分析场景并引入参与式、互动式与交互式智慧规划平台，促进我国城乡空间的高水平治理。这是未来“城市变得更智能”的高级阶段，是智慧人居环境规划治理努力的方向。

本文撰稿：自然资源部智慧人居环境与空间规划治理技术创新中心团队

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原文介绍

《智慧人居环境规划治理的研究方向与应用展望》一文刊载于《城市规划》2023年第7期，第4页-11页。

【doi】10.11819/cpr20230702a

田   莉，清华大学建筑学院城市规划系教授，自然资源部智慧人居环境与空间规划治理技术创新中心主任，中国城市规划学会规划实施分会副主任委员，中国城市规划学会会员。杨   滔，清华大学建筑学院副教授，《城市设计》副主编，自然资源部智慧人居环境与空间规划治理技术创新中心运营委员会副主任，注册城乡规划师，中国城市规划学会会员。来   源，清华大学建筑学院城市规划系助理教授/特别研究员，博士生导师，自然资源部智慧人居环境与空间规划治理技术创新中心特聘研究员，中国城市规划学会规划实施分会委员，中国城市规划学会会员。刘   晨，清华大学建筑学院城市规划系博士研究生。梁印龙，清华大学建筑学院城市规划系博士研究生，注册城乡规划师。杨   鑫，清华大学建筑学院城市规划系硕士研究生。

课题组成员包括田莉、陈军、郑筱津、杨滔、来源、林文棋、余婷、万超、梁印龙、杨鑫、刘晨、于江浩、汪淳、邢琰、秦潇雨、陈志洋。

【基金项目】北京卓越青年科学家计划(JJWZYJH01201910003010)资助。

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https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKibYlV5Vjs7ioT0BO4yQ4m_mOgeS2ml3UBHxWG0nu5QaL0tptfL0sT8JNx8a6OXsqXoUzuGOcytj&uniplatform=NZKPT

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