围绕生态空间、城镇空间、农业空间的智慧规划目标，通过构建生态安全格局，划定生态保护红线，保障生态系统的服务功能；利用数字孪生技术创建城市信息模型，提高城市运营管理效率；通过智慧乡村的建设，促进精准扶贫和乡村振兴；最后，以国土空间规划大数据平台为载体，整合数据资源，进行规划、运营、管理、实施。通过分别对国土空间的生态空间、城镇空间、农业空间提供智慧规划途径，最终构建起一套适宜的、全面的国土空间智慧规划体系。
一
背 景
伴随着移动互联网、物联网、云计算的发展，行业数据快速膨胀和汇集，核心技术和算法渐进成熟，利用新兴技术与国土空间治理现实需求进行有效结合，能够充分实现国土空间规划的智慧化转变。立足新时期国土空间规划的智慧化需求，结合生态安全格局、数字孪生、智慧乡村等技术应用实践，本文探索了生态文明体制改革下，生态空间、城镇空间、农业空间“三区”智慧规划的优化途径。
二
需 求
生态空间、城镇空间、农业空间的智慧规划分别有不同的需求——生态空间以生态系统服务为理念，重点需要优化生态用地的规模和空间结构，对生态红线进行精准识别和精细化管理，并促进生态资源的资产化；城镇空间需要重点打造具有深度学习能力的数字城市，实现数字城市与现实城市同步规划、同步建设；农业空间则更加需要从精准扶贫、文化振兴和智慧乡村出发，突破传统乡村发展模式，满足乡村振兴和全域空间管控的双重需求。
三
解决方案
3.1
生态空间的智慧规划途径
（
1
）
生态安全格局技术路线
生态安全格局的构建分为四大步骤：
1
）识别关键生态问题和关键性生态系统服务；
2
）构建单一过程的生态安全格局；
3
）构建综合生态安全格局；
4
）基于生态安全格局的城镇增长模式格局预景。
图1 生态安全格局构建的技术路线
（
2
）模型算法
针对水安全、地质灾害、生物安全、文化遗产、游憩和城市风热环境构建不同的模型算法，形成自动化、全流程的算法过程，最终构成综合生态安全格局的整体模型。
图2 水生态安全格局构建模型
图3 生物生态安全格局构建模型
（3）主要功能
通过生态安全格局的构建，能够准确识别地区生态敏感性，进而划定生态保护红线。生态保护红线是指对维护国家和区域生态安全及经济社会可持续发展，保障人民群众健康具有关键作用，在提升生态功能、改善环境质量、促进资源高效利用等方面必须严格保护的最小空间范围与最高或最低数量限值。
3.2
城镇空间的智慧规划途径
（
1
）城市虚拟空间响应
将实体城市空间映射在虚拟的数字空间中，并通过信息技术方法在数字空间中对城市中发生的各种变化做出及时响应，是智慧城市得以实现的主要技术手段。
数字孪生的价值在于提供了现实世界与信息世界的桥梁，实时高效地监测、分析、预测现实世界的情况。
图4 城市虚拟空间响应流程
（
2
）顶层设计框架
要保证智慧城市发展的可持续性、科学性与先进性，必须要高瞻远瞩、全局把握智慧城市顶层设计，从宏观上明确智慧城市建设重点，统筹协调考虑各个层次、各个领域的智慧城市项目。
图5 智慧城市顶层设计框架
（
3
）数字化升级路径
水基础设施升级：通过在水循环系统中的基础设施上嵌入和装备智能传感组件，完成对用水管理、雨洪信息、污水信息的搜集、分析、处理、控制和调整。
大气基础设施升级：通过将计算机网络技术、空气质量传感侦测技术、数字可视化技术，形成一个完整的“智能化空气环境监控系统”。
能源基础设施升级：形成覆盖各级能源系统的信息数据网络，建立精细化的能源管理模式，及时纠正用能浪费情况。
废弃物管理设施升级：通过将传感器埋入终端设备，对废弃物的排放、运输、中转、回填、受纳、利用等过程进行智慧监管监控，实时掌握废弃物的状态。
交通设施升级：通过智能传感器的埋入，对交通设施实行全方位全天候的监测；通过管理中心对收集数据的分析和模拟，为规划和管理环节奠定基础。
3.3
农业空间的智慧规划途径
受制于传统规划技术，农业空间的规划和乡村发展在城乡一体化的格局中一直处于边缘地位。生态文明和大数据时代下的国土空间规划，需要融合不断变革的互联网技术，通过积累海量数据、加快数据流转，以精准扶贫为抓手，为乡村发展和规划建设提供新的思维模式和发展路径。
（
1
）精准扶贫的整体框架
“
精准脱贫
”
是我国当前
“
三大攻坚战
”
之一，是决胜全面建成小康社会的关键。精准扶贫的工作要做到六个精准：扶贫对象精准、项目安排精准、资金使用精准、措施到户精准、因村派人精准、脱贫成效精准。
图6 精准扶贫主要内容
（
2
）精准扶贫的智慧化路径
精准识别。通过相关部门多维度数据对比分析，自动预警、实时推送异常信息，帮助扶贫干部对贫困户进行精准识别。构建贫困地区人口数据库，结合地理位置进行可视化展现。
精准管理。通过大数据分析管理平台，进行扶贫大数据的分析，对精准扶贫政策的落实情况进行监督检查，并开展问题整改以及追责问责等工作。
精准帮扶。在精准识别贫困人口的基础上，通过大数据可视化，呈现各家帮扶企业对各贫困村、贫困户的帮扶情况，实时掌握企业帮扶贫困户和贫困户被帮扶进程。
图7 多维数据感知辅助农业空间综合管理
（
3
）主要应用场景
智慧乡村医疗：整合各级医疗机构数据，实现互联互通。构建便民平台，数字化交付居民病案资料。推行移动端预约挂号，实现就医的便捷高效。
智慧乡村养老：由呼叫中心子系统、远程定位子系统、生活援助服务子系统、健康管理子系统组成，围绕老人“安全、健康和便捷生活”的服务需求，构架完整的居家养老服务体系。
智慧乡村旅游：为实现“资源保护数字化、经营管理智能化、产业整合网络化”，乡村智慧旅游的重点应落在“管理、服务、运营”三大平台，形成一套智慧景区试点设施配套建设和一套综合运营管理平台。
智慧乡村农业：发挥农业和互联网的叠加效应，为农民提供培训和实用性的帮助，培育孵化农业人才，实现乡村农业产业发展“弯道超车”。
3.4
国土空间规划大数据平台构建
（
1
）平台建设思路
国土空间规划大数据平台整合现有空间规划管理信息和时空数据，进行统一管理并共享，是国土空间规划的载体，能够有力支撑提升国土空间治理能力和效率，减少信息的碎片化现象，推进国家生态文明建设和城市治理能力现代化水平，最终实现智慧化管理。
（
2
）数据管理
国土空间规划大数据平台集成多源数据，既包括基础地理信息数据、国土空间规划成果、各部门数据，也应囊括由物联网大数据、互联网数据等构成的新兴数据。在海量数据汇集、存储、查询、计算能力的基础上开发国土空间规划所需的各类基础大数据算法和分析模型，并配置的数据流水线流程，支持在线和离线计算。
图8
国土空间规划大数据平台运行网络结构图
（
3
）平台架构
国土空间规划大数据平台包括硬件设施、运维支持、数据资源层、数据分析层、数据服务层、应用层六个层面。
图9 国土空间规划大数据平台总体架构图
（
4
）平台功能体系
图10
国土空间规划大数据平台应用场景
图11 国土空间规划大数据平台实践案例（宁夏）
规划分析。国土空间规划大数据平台提供现状及规划成果的展示、整理差异分析等基础功能，展现国土本底条件。通过大数据和机器学习的识别，准确刻画城市空间结构，识别现状与规划差异的地块，为未来国土空间规划提供依据，从而优化土地利用结构和城市功能布局。
规划编制。国土空间规划大数据平台将各类规划成果入库管理，可以进行冲突检测、差异处理等功能，并将结果更新至数据库；同时，平台提供历史成果和变动查询功能，监测规划变动情况。
成果管理。国土空间规划大数据平台提供空间规划各阶段成果的调用、查看、分析、统计，生成统计报告以供决策参考。同时，平台可以对规划成果的修订、评估、监管和审核进行管理，保证规划工作流程化。
规划应用。国土空间规划大数据平台提供信息共享功能，打破原来各部门之间各自为政的局面，在平台中实现信息互通，资源共享。
智慧延伸。国土空间规划大数据平台在智慧城市、智能交通，智慧政务等方面可以进行智慧延伸，全面提高城市的智能化水平。
四
启示
以生态空间、城镇空间、农业空间为主体，充分考虑自然、经济、社会的规律性，同时利用云计算、大数据、人工智能技术等新兴技术，分别梳理生态文明理念下，不同空间资源的价值导向和精细化管理方向，并以大数据平台为依托，结合国土空间在不同功能下的特征和属性，制定切实可行的技术方法和实践途径，实现三大空间的的智慧规划，最终可构建起一套适宜的、全面的国土空间智慧优化体系。
（本文部分内容曾在中国自然资源报中发表）
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