国土空间规划的大数据分析应用

朱明

哈尔滨市城乡规划设计研究院 黑龙江 哈尔滨 150000

摘要：在大数据条件下，国土空间规划工作变革势在必行。近些年来，随着国土空间规划的建立，国土空间规划系统已替代了城市规划、全国土地利用总体规划等各种类型的规划，已经形成空间类规划“蓝图”。本文在对国土规划大数据特点进行分析的基础上，提出面向城镇空间规划与农村空间规划的大数据应用，充分利用大数据平台和现代科学技术展开分析，对人们的社会活动数据、国土空间现状、各类红线数据等进行统计分析与空间规划预测，以便于构建科学、合理、可行的国土空间规划应用方法体系。

关键词：国土空间规划；大数据；应用

引言

国土空间规划相关数据获取方式的优化与发展使得数据生产、采集、获取的速度日益加快，数据更新时频不同、空间尺度不同、表达精度不同，呈现出鲜明的海量、多元、动态、异构特性，孕育与催生了国土空间规划大数据时代的到来。将大数据技术应用到国土空间规划数据的存储、管理、计算、分析中，可根据特定的规划场景与规划需求定制国土空间规划大数据集，依托大数据强大的数据计算挖掘与空间分析技术对国土空间规划的合理科学编制提供数据与技术支持，助力国土空间规划中自然空间与社会经济活动的并重发展，探索出一条国土空间规划编制的方法体系与科学化路径。

1 国土空间规划引入大数据的必要性

国土空间规划是在自然资源禀赋的基础上，利用统计分析法、空间分析法、归纳演绎法对区域的国土空间承载力与适宜性进行静态评价，据此刚性划定城镇开发边界、基本农田保护线与生态红线。国土空间规划编制过程涉及大量空间数据集与属性数据集，包括人口数据、宏观经济数据、地质灾害危险性评价空间数据、矿产资源空间分布数据以及网页结构数据、兴趣点数据、位置服务数据、规划审批文本数据等。

1.1 传统规划衔接存在差异的问题得到解决

大数据分析平台技术，能够进行多个利益群体的有效控制与规划，以人群、自然环境、资源使用目的、地域空间等信息为基础内容，形成相应的决策系统与规划系统。管理系统与规划系统为了较好地满足土地空间规划管理的需求，需要维持一个迅速完善与发展的态势。可以通过建设完整、统一、有效的规划系统与管理系统，来进行城市规划与信息数据标准的配套管理，从而实现系统联动与统筹管理的目的，同时使对各个领域的管理需要有清楚的认识，以便提出针对性的方法。

1.2 转变为土地空间规划的编制形式

虽然说在目前空间规划的工作中，一般民众的热情和参与程度都很高，但实际上相关专家和权威人员仍然掌握着空间规划编制和评价工作的主动权。如果利用传统的宣传方式，使普通民众在参与到这个工作中会消耗大量的时间和资源，我们就可以在宣传活动的准备阶段，让人们先进行宣传和推广，通过实地调查和访问，了解实际情况以及掌握大量信息，最后再展开其他工作。通过借助大数据，人们在开展数据处理、整理和推广工作方面都取得了一定的成效，不仅如此，还增强了民众参与活动的热情和主动性。

1.3 保证国土空间编制规划的质量科学性

通过大数据系统，可以迅速形成统一化的系统，对土地发改环保交通运输等部门的数据实现统筹管控，数据传送渠道较为多样，一般多集中在大数据处理系统，可以保证对各单位已经完成、正在编制的数据进行分类、筛选与比对，通过现代技术将有关消息传递至规定的制定机构、监管单位。以上二大部门根据自身职责特点、岗位关系等便可对部门计划数据进行收集与利用，及时通过大数据系统反映情况并开展工作，同时也可以对原计划制定和组织安排不符的部分加以调整，以达到有效工作，以确保在任一时间、任何场所都能办理项目的有关事项，在必要时还可以利用平板电脑、手机等设施实现管理，应用主要是移动信息化应用，通过利用移动等设备之间的数据交流应用进行管理操作，能够有效打破办公时间、办事场所的限制，与相应的政府工作信息部门能够进行较为顺畅的交流和互动，在计划的执行管理和评价过程中，各执行部门的效率也能够获得提高，能够确保国土资源计划和与其相应的计划工作从制定到执行管理的各个环节的合理化和科学化，使计划管理工作能够充分发挥出其应有的功能。

2 国土空间规划领域的数据特点

现阶段的大数据分析已经开始慢慢渗透到中国传统的产业当中，相信不久的将来，数据量也将呈指数上升。“大数据”是指一种海量多样性的资料库，在高速的信息数据传递中通过快速演进处理方式完成对信息的管理，核心技术就是在这里通过发现与分析信息，在特定的时间时段中取得管理、处理、整合为有一定经营性价值的信息。大数据分析的运用已非常普遍，可以是大量交换信息、大量交易信息和大量信息处理三者互相联系和各不相同功能的综合体。例如在城市交通治理领域，运用大数据分析，能够从市民自身和市民群众入手，对城市交通的地理位置进行搜集，天气变化趋势和对突发事件提出应急对策；对市场信息做出分析判断；对城乡居民交通方法与行为做出分析，预计未来的交通状况，以便引导市民制定正确的出行方案，减少拥堵，解决城市交通问题。大数据土地空间规划是传统土地空间规划的升级版，它的数据相当全面，而且类型也繁多，不但涵盖政府部门的基础数据，而且涵盖了影像，图片，地理位置和网络日志等多种结构化数据，这些数据准确性较好，具备一定实用性。

2.1 数据来源广

国土空间现状数据用于动态表达与刻画区域当前国土空间的地理要素分布特征，包括基础地理信息数据、区域高分辨率遥感影像数据、土地利用类型空间分布数据、地理国情普查数据、地质结构空间分布数据、地质灾害风险评价数据等；国土空间规划数据用于表达与刻画区域基础性管控规划，作为国土空间规划中的约束条件，包括生态保护红线、基本农田保护红线、土地利用总体规划、地质灾害防治规划等；社会经济数据用于表达与刻画社会经济状况与区域用地潜力，包括人口集聚度数据、各项经济指标、企事业空间分布密集度数据等，是国土空间规划编制时的重要考量内容；网络新兴数据是融媒体时代下信息技术的大数据产物，也是国土空间规划中极具新意的数据集，其用于动态表达与刻画社会群体的行为情况与心理情况，包括高德地图的位置服务数据、新浪微博的兴趣点数据、手机信令数据等。

2.2 数据类型多元化

国土空间规划大数据的类型多样，空间数据诸如各类规划空间分布数据、兴趣点空间分布数据等，属性数据诸如经济指标数据、历年人口总量数据、环境容量指标数据等。上述结构化数据均可利用数据库管理系统对其进行管理，形成国土空间规划结构化数据资源体系的整合共享[2]。国土空间规划大数据中还包括一些非结构化数据如网页结构、网络日志、地理位置、图片、视频等，上述非结构化数据需利用NoSQL数据库加以组织与管理。多元、异构的国土空间规划大数据涵盖土地利用、区域布局、国土整治、交通发展、农田保护、生态建设等现实场景应用，数据的专业性与复杂度较高，需要应用大数据技术对其进行动态收集、高效组织、科学管理与精准分析，有助于国土空间规划编制弹性提升、效率增强。

2.3 数据共享性与安全性

国土空间规划编制中数据的共享性与安全性相辅相成、相互制约，一方面国土空间承载力与适宜性评价有赖于空间规划数据、空间现状数据、社会经济数据等海量、多元、异构、动态数据作为基础，上述数据应在国土空间规划研究中呈现出良好的透明性、开放性与共享性，以便于国土空间规划中空间优势测度、区域城镇间资本分配格局计算等应用场景对数据灵活调用。一方面，国土空间规划所涉及的空间现状数据、空间规划数据、社会经济数据因精度高、尺度小、内容详尽而具有较高的安全性与保护性要求，在应用大数据技术对上述数据进行存储、组织、管理、计算、挖掘、分析时应避免数据泄露或丢失的情况，切实提高国土空间规划大数据的安全防护性能。

3 国土空间规划大数据应用

在国土空间规划方面，利用人口、信息、交通、经济等多元社会要素的海量、动态数据对城镇与乡村的社会经济活动情况进行综合评判，上述不同要素的活动强度、活动联系与活动偏好分析结果可作为社会经济活动适宜性评价的重要依据。此外，利用地理空间大数据如土地利用空间分布数据、水系空间分布数据、地质灾害风险性评价数据等对自然资源利用适宜度与自然资源基础承载力进行评价，与社会经济活动适宜性评价结果按照一定权重综合测算，形成国土空间可开发适宜性评价方法体系，有力支撑城镇与乡村空间规划方案编制，实现生态空间、城镇空间与农业空间的合理区分与科学分区。

3.1 城镇空间规划

3.1.1 城镇战略定位

城镇战略定位是国土空间规划的基础，其通常根据区域的经济指标数据、人口数据、现行建成区面积、工商企业指标数据等对城镇等级进行综合评判，通过区域在城镇等级这一属性上的差异，指导城镇国土空间规划中各土地利用类型的分布以及区域红线设置。但是，城镇战略定位的本质是对城镇的发展潜力进行科学评估，根据多元社会要素的流动情况综合分析与科学测度城镇内人口、信息、交通、资本、企业的活动强度、活动关联性，从而量化定位城镇等级。因此，城镇战略定位中的大数据应用方法框架为，利用手机信令或者社交网络平台的实时定位数据测度与分析城镇的人口要素流动情况，利用城镇智能交通管控平台对城镇的交通流量、流动频次等进行测度与分析，利用银行网点POI数据与银行资本数据测度与分析城镇的资金流动情况。在对上述数据进行动态采集、高效组织的基础上，利用综合叠加法、空间分析法、网络分析法、聚类分析法、核密度分析法等对社会活动各要素的流动指标进行测度，并据此划分城镇等级，为城镇空间规划与社会发展战略制定提供基础性依据。

3.1.2 城镇开发边界划定

城镇开发边界是城镇空间与农业空间的重要分界线，城镇开发边界划定是满足城市建设与社会经济发展要求同时保障农业产业发展空间的关键举措。城镇开发边界划定是在城镇等级划分与战略定位的基础上，根据城镇的人口规模、经济体量与用地规模科学预测最适宜的开发边界。其中，人口规模数据可利用统计学方法对当前城镇人口空间分布与动态演变态势进行分析，结合社交网络平台定位数据、高德地图位置服务数据等动态监测人口流动情况，分析人口流动规律与人口数量时空演变规律。用地规模可利用核密度分析法对城镇用地属性、用地活动强度等进行集聚分析，提取出用地的规律变化参数。

3.1.3 城镇功能分区规划

城镇功能分区规划是在城镇空间结构的基础上，根据不同群体对国土空间的使用功能需求，科学划分商业、工业、园林绿地、公共空间、居住空间等不同功能类型。但是不同功能分区在空间上存在一定的重叠度，空间功能的混合趋势也越发明显，例如商业综合体之上为居住空间或办公空间。因此，在城镇功能分区时，应对城镇居民的活动范围、活动类型、活动时长等进行综合研判，精准分析与规划城镇不同功能空间分区。在大数据应用方法层面，可利用网络爬虫技术、文本分析技术对社交网络平台中的用户日活数据、空间定位数据、用户博文或评论数据等进行过滤、提取与分析，挖掘出居民在不同区域的活动内容、活动主题、活动时长、活动规律。根据活动类型的集聚度情况，利用泰森多边形对活动空间的边界进行空间分析与界定，得到城镇规划范围内的办公区域、居住区域、公共区域等不同功能性空间，实现城镇空间功能分区优化布局。

3.1.4 城镇土地利用规划

当前城镇土地利用规划是在城镇功能分区规划的基础上，根据国家各类规划编制办法、技术导则，结合城镇各功能区的人口规模、经济指标等，对功能区内部的土地利用进一步细化与分区，确定功能区内部不同土地利用类型的空间分布与占比。现行城镇土地利用规划主要着眼于相对静态的人口、经济数据，对于功能分区内城镇居民的动态活动挖掘不足、体现不够，土地利用规划尺度精细度不高。在大数据应用方法框架下，可先利用地块矢量数据、兴趣点数据、绿化容积率等对城镇各功能分区的土地利用现状进行尺度精细化分割；在地块细化的基础上，利用强度分析法、聚类分析法等对城镇居民社会活动与网络活动数据进行分析，得到各功能分区内部的居民活动类型、活动范围、活动强度；将居民活动要素数据与城镇土地利用现状数据进行空间叠置分析，优化城镇土地利用规划方案。

3.2 农业空间规划

3.2.1 农业产业规划

农业产业规划是在农业产业分析的基础上，对农业产业未来的发展方向与区域规划进行探索与预测，为农业产业发展合理地选配功能分区，以适配农业产业的规模扩张、市场销售与产业链完善。在大数据应用方法框架下，利用社会网络分析法对农业产品销售数据、销售点与体量空间分布数据、物流网络数据、资金流网络数据等进行网络分析，找出农产品销售市场空间分布与变化规律。以农业产业规划成果作为参考，空间结构规划需要采集居民位置及轨迹大数据，利用核密度分析方法分析规划区居民活动分布密度、利用社会网络分析规划区各功能地块居民活动联系，进而结合未来产业发展方向及类型综合确定产业空间主中心、次中心、节点及发展轴带，进一步优化农业空间的规划布局。

3.2.2 乡村规划

乡村规划是对乡村整体布局进行规划，设计乡村土地规划方案，明确乡村等级体系，优化村庄内部空间布局与功能分区。在大数据应用方法框架下，乡村规划需利用核密度分析法、聚类分析法对微信热点、手机信令等村民出行数据、社交活动数据等进行统计分析与空间分析，通过社会网络分析模拟各村庄之间、村庄与乡镇之间的联系网络及强度，并测度各村庄在联系网络中的中心度。最后，结合乡村活力和中心度的测度，综合确定“乡镇、中心村、重点村、一般村”的镇村等级体系，并找出乡村未来主要发展轴带。

4 结语

总之，国土空间规划是中国在新时代要求下的全新规划类型，虽然规划内容继承了主体功能区划、土地利用规划及城乡规划的重点内容，但是在规划体系和具体编制流程方面有了较大的改变。聚焦于国土空间规划方法层面的探索，理清国土空间规划的编制环节与流程，找出国土空间规划中不可忽视或避免不了的大数据应用环节，并构建国土空间规划大数据应用方法框架，对于科学规划国土空间、充分利用资源、充分保障城镇与农村产业发展与社会活动具有重要意义。

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