市县“智慧规划”的武汉城市仿真实验室建设案例分享

2018年以来，武汉市发挥长期城规、土规“规土合一”的管理优势，积极探索新时期武汉市国土空间规划的编制方法、技术内容、实施管理等，力争为未来市县级国土空间规划编制提供“武汉样本”。在这样的背景下，武汉市自然规划局创新启动了“城市仿真实验室”建设，计划全口径、全方面对城市进行整体解构与系统量化，构建空间数据模型，模拟复杂城市系统，感知城市体征，监测城市活动，预演建设效果，形成信息汇集、评估预警、仿真模拟和智慧决策的规划信息系统，建立智慧化的国土空间治理综合平台。（相关链接：市县国土空间规划编制的“武汉样本”）

城市仿真实验室是一个智慧化的城市治理决策平台，旨在从规划源头感知并量化建设活动与城市环境之间的互动关联，通过多源数据的融合与增值，构建空间数学模型，模拟复杂城市系统，为规划师、规划管理者、决策者提供辅助城市规划决策的量化手段，为公众提供可获取政府可公开信息的平台。城市仿真实验室促进城市资源的公平、快速调配，支撑构建更加高效、智慧的城市空间治理体系，满足人们日益增长的美好生活需要。

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背 景

作为潜在的全球城市，武汉被国家赋予了重要的历史使命，与此同时，城市发展面临的问题也更加复杂，“大城市病”、城市品质空间提升、城市个性化特色、主城更新与新城拓展等逐渐成为困扰城市发展难题。在这个特定的发展阶段，需要规划师在整体层面上更加清晰认知城市短板，动态感知城市运行状态，尝试建立规划建设的快速应对能力，建立更加智慧、高效的工作平台，实现经济、城市、民生的全面升级。

2018年4月10日，武汉市召开武汉城市仿真实验室专家研讨会，成立国内首家城市仿真实验室。来自各地的数据管理、系统建设、规划管理等专业领域的权威专家、学者和机构代表汇聚武汉，包括了联合国人居署、中国城科会、北大、清华、中规院、IBM、百度、阿里巴巴、腾讯、上海数慧等，就如何更加科学、更加精准、更加高效地治理城市进行了深入探讨。相关领导出席研讨会并发表主旨演讲，强调要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引，充分运用大数据提升城市治理现代化水平，大力推动武汉早日建成国内首家城市仿真实验室，让城市规划管理工作更加科学、精准、高效。

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需 求

武汉一步一个脚印，先行先试，开展了强化顶层设计、加速数据汇集、建立监测体系、实施仿真模拟等城市仿真实验室的前期相关工作，希望能在较短时间，逐步完成城市仿真实验室的框架建设和示范项目应用，努力打造一个城市规划的科学研究、技术创新和应用支撑平台，为全国城市规划、管理、决策提供借鉴样本，为全面深化改革提供武汉经验。基于以上背景，需要建立一套城市仿真实验室平台，辅助解决以下问题：

◉  城市是一个复杂巨系统，如何遵循城市发展规律，提高城市运行效率，是一件极富挑战性的工作，也是武汉一直努力的方向。需要对城市现状进行整体认知，涵盖城市规模、用地发展方向、用地布局结构、道路网系统等指标，以实现对城市建设活动适时进行细化、优化和合理调校，并对城市问题提出预警。

◉   对规划实施情况进行评估，建立一套指标体系，将总体规划、各类专项规划、详细规划方案与实际相结合，评价各类规划的实施效果，以辅助下一轮规划修编。

◉  对城市未来的模拟，旨在从规划源头感知并量化建设活动与城市环境之间的互动关联，提前科学管理，促进城市资源公平、快速调配，支撑构建更加高效、智慧的城市空间治理体系。并能通过在规划设计阶段运用模型进行预测计算，为规划的合理性判断提供了有效的技术手段。

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解决方案

城市仿真实验室整体上分为数据层、计算层、应用层和决策支持层等四个部分。

◉  一是在整体架构中，以规划大数据库为基础，将各类数据空间化，转化为可视化的规划指标。

◉  二是开展城市生命体征的量化研究，分专项用数据量化城市运行状态，形成城市“仪表盘”。

◉  三是根据规划设想进行方案模拟与仿真预演，形成规划“预演室”。

◉  四是对城市运行状态进行动态检测，对照规划目标，形成城市仿真决策的智慧“大脑”。

基于对以上需求的理解以及平台的整体架构，针对不同的用户群体的不同使用习惯，武汉城市仿真实验室提供了四套视图，分别面向城市决策者、业务管理者、规划研究者以及公众。

武汉城市仿真实验室四套视图

01.城市决策视图

通过业务需求定制城市仪表盘，对“人口社会产业经济、国土规划、公共服务、交通体系、市政设施、自然资源与生态环境、空间形态”八大专项领域的建设情况进行全面监测，通过地图中的预警提示以及重点业务指标的检测，例如建设用地指标使用情况、中小学覆盖率、交通易拥堵地段等，将城市问题及时暴露，辅助领导做出精准决策。

武汉城市仿真实验室城市决策视图

02.业务管理视图

通过指标、规则和模型把数据转化成信息，将产生于不同部门、不同专业领域的多源数据进行有序组织，按规划划分为八大专项领域。在各专项领域主页面通过呈现指标的现状与规划的差值对比、历史各年度的指标趋势、与兄弟城市相同指标的对标分析等手段，展示指标的变化趋势。当指标的监测值超出参考标准，能及时在地图中对此指标的预警数量以及位置进行提示。

武汉城市仿真实验室业务管理视图

03.规划研究视图

通过制定模型的参数、输入及输出，将规划方案与数据模型结合分析，利用预选配置好的模型算法对城市各要素进行相应的模拟预演。将结果通过数据可视化的方式将结果呈现出来，通过量化后的结果判断规划决策是否合适。例如中小学模型的模拟，判断全市范围内哪些位置中小学平均面积不足，使规划师通过模拟后的结果来完善规划的编制。

武汉城市仿真实验室规划研究视图

04.公众视图

公众人员可以在平台上获取政府可公开的信息，包含武汉市各类公开地图、公开工具以及各类规划报告说明。

武汉城市仿真实验室公众视图

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预期成效

◉  平台汇集一套数据，利用多源数据支撑相关模型计算。

◉  形成一套领导桌面，全市预警一目了然，成为监测城市运行状态的城市“仪表盘”。

◉  建立了指标的多维度监测，通过总量、结构、分布和趋势，将数据转化成供领导决策的指标。

◉  实现了图文一体化的联动，对城市规划进行整体认知。

◉  以中小学公共服务设施为例，实现了基于模型的单要素模拟，让城市规划向更科学的规划的定量化转变。

武汉仿真实验室采用科学规划和智慧决策记录武汉市成长过程，每一处的局部变化都能展现对整体规划的影响。对每个规划方案进行对比相关分析，从而为仿真模拟的结果提供数据支撑。武汉城市仿真实验室的建立标志着武汉城市规划、建设和管理工作迈入科学化时代。