智慧人居环境与空间规划治理的研究方向与应用展望

2022年11月12日，由清华大学建筑学院、清华同衡规划设计研究院、腾讯云计算（北京）有限责任公司联合主办，“自然资源部智慧人居环境与空间规划治理技术创新中心”承办的 “智慧人居环境与空间规划治理”年度学术研讨会暨“自然资源部智慧人居环境与空间规划治理技术创新中心”建设启动会，在清华同衡规划设计研究院成功召开。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、清华大学建筑学院教授田莉作了题为《智慧人居环境与空间规划治理的研究方向与应用展望》的专题报告。

田莉主任首先介绍了清华大学、清华同衡和腾讯云三家单位共建的自然资源部“智慧人居环境与空间规划治理工程技术创新中心”（以下简称“智慧人居创新中心”）的组织架构。智慧人居创新中心设立技术委员会，邀请陈军院士等13位专家对中心的研发实践工作进行技术指导；并设立管理委员会、运营委员会，负责日常管理和运营工作。

接下来田莉主任基于智慧人居环境科学的内涵拓展及体系优化，梳理了我国智慧人居建设的迭代演变，提出智慧人居创新中心建设面临的四大挑战和未来五年的四大研究方向。

清华大学在梁思成先生、吴良镛先生引领下创建了人居环境科学的学术框架。人居环境科学基于复杂性科学，形成了五大统筹、五大原则，和自然、人类、社会、居住、支撑五大系统，以及全球层面到建筑层面五大空间层次，形成融合交叉的学科格局。

随着信息技术、数字技术的快速发展，传统人居环境的内涵和框架都需要拓展和优化。智慧人居环境的内涵超越数字化、智能化，是包含了社会、人文与技术等领域的一种更高层次、更为丰富、同时也更接近人居环境实相的哲学视角。智慧人居环境科学具有五大系统和虚拟空间融合、人本视角多元时空互动、国土空间数智高效治理等多层次内涵。

我国智慧人居规划建设和管理取得很多值得肯定的成果，但当前在时空信息构建和国土空间规划融合方面也面临诸多挑战，包括条块分割、信息孤岛和IT资源重复建设的现象依然存在，机制创新不足，缺少智慧规划与治理的决策支撑体系，缺少实质性的多方参与平台，缺少相关制度与法律支撑等。

目前我国的智慧人居环境建设处于“一屏观天下”阶段，城市治理要素、过程和结果等信息全景式展现，根据数据进行经验决策，未来需要在一个平台上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，实现智能决策，实现“一网治全城”。

面向未来，纵观国际国内智慧人居建设案例经验，具有智慧人居理论创新、互联网+技术应用深度融合、智能开源框架持续推广、多元共治的智慧运维模式探索等趋势。智慧人居创新中心基于形势研判、总结研讨，响应国家的“三高”（高质量发展、高品质生活和高水平治理）战略需求，形成四个研发方向。

研发方向一是智慧人居环境的基础理论与方法。在人居环境基础理论的指导下，针对国土空间实景三维、空间格局优化和治理等领域需求，开展人居环境的数智化构建、国土空间动态化规划、空间规划精准化治理方面技术研发，并在区域、片区、社区等尺度推广应用。这是智慧人居创新中心长期的研发方向和发展目标。

研发方向二是人居环境数智化构建。包括数字孪生数据融合技术，实现多源数据、多种算力、多样产品、多场景应用间的高效联动与融通；时空知识图谱建模技术，开展语义学实体编码体系、行业场景知识关联体系、人工智能态势检索系统等研究；多模态动态可视化技术，包含多方行为与时空关联组件、多元时空大数据融合组件、异构数据高逼真表达组件。

研发方向三是国土空间的动态化规划。聚焦智能时空的共创技术，对传统专业模型（如土地区位模型，交通网络模型和形态设计生成模型）进行智慧化的实施。多规联动传导技术，包括宏观到微观多尺度纵向传导组件，总规到专项规划横向传导组件，分区管控规则组件等。针对三区三线划定工作开发边界用途动态优化技术等。

研发方向四是对人居环境进行精准化治理。在增量发展转为存量发展的背景下，研发低效用地效能提升技术，形成多维度识别组件、多目标评估组件、多场景学习组件。针对低效用地提升中涉及多个利益主体问题，研发多主体协同式参与技术。存量空间决策优化技术，着重全周期的建设成本评估组件和运维优化决策链组件，计算不同运维时序的收益情况、资金流转情况等，为决策者提供基于动态投资和运维分析的空间化参考依据。

以上四个研发方向是长期的，难度也很大。在未来五年，智慧人居创新中心基于三家单位已有的工作基础和重要的项目实践，借助腾讯云基于位置的大数据，结合空间规划数据，逐步建立一个开放空间数据（OSD）平台，面向政府研究机构和公众，支持信息发布、规划方案和模型验证。针对缺少地方空间规划治理准确衡量的问题，构建空间规划治理评估体系，为自然资源部、地方政府和公众来提供决策支持。针对缺少空间规划治理决策支持的问题，会同软件学院、腾讯云，协作开展空间语义化+专业模型支撑的空间规划治理决策探索。对于在更新中缺少多方治理的实质性参与问题，希望构建参与式智慧规划平台，应对城市更新和老旧小区改造涉及到的多元主体利益协调的挑战。

人居环境的复杂性，源于人的复杂性、自然科学的复杂性、环境生态系统的复杂性和社会经济的复杂性。针对复杂系统，钱学森先生等学者不断强调科学和哲学视角结合的重要性。在复杂性范式下，大量自发运转、非线性相互作用和涌现的演进变化的复杂性特征，超越目前科学技术能够认知的范围。需要保持着谦虚、谨慎和包容的态度对智慧人居环境进行感知识别和应用。

结合人居环境复杂系统认知的国内实践经验，智慧人居可以分成三个阶段。

智慧人居1.0阶段，应用环节聚焦对建成环境和自然环境的现状资源调查与评估，属于数字化经验决策。随着2019年新一轮的国土空间规划体系建设，很多城市都在建构国土空间信息平台，已广泛开展。

智慧人居2.0阶段，相对智能化，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，注重问题诊断、空间治理的监督和预警等，开始进行智能化数据决策。交通、市政设施运行等运用传感器发现问题可及时反馈到后台。这在部分城市获得了一定程度的运用。

智慧人居3.0阶段，把城市复杂系统模型、网络演化模型等专业模型接入智慧平台，搭建城市数字孪生和智慧人居环境多层面场景，实现智慧化科学决策。这些模型复杂度高、成本高，尚未真正应用到空间规划治理领域中，未来将模型标准化、轻量化，是智慧人居创新中心团队努力的方向。

智慧人居1.0阶段，重视时空、数据的收集和整合、底图构建，为数字化版本。到智慧人居2.0，可以在大数据驱动下，基于时空信息进行机器学习，实现监督预警，称为智能化版本。到了智慧人居3.0，自上而下针对复杂系统应用系统动力学模型、复杂网络演化模型、空间均衡模型等，自下而上应用多智能、ABM、网络等各种模型实现个体行为仿真，称之为智慧化版本。

对于未来智慧人居的X版本，现阶段是无法认知的，将来会出现越来越多的复杂模型，要保持开放包容的态度，这是愿景化的版本。

最后，智慧人居创新中心团队以实现国土空间编制为例，构建国土空间规划的领域的智慧人居知识图谱，分为以下三个部分。

第一部分是支撑体系，时空信息数据分析和平台建设支撑国土空间规划的编制，主要为技术主导。

第二部分是方案的编制和评估，技术主导和专业判断相互融合。多维信息的采集、双评价等可以技术主导，但是实施方案的编制、空间布局、发展方案的编制，需要规划师的专业知识和经验。

第三部分是规划的实施和治理。实时监测较为依靠信息技术，在部门协同治理和多元主体共治方面，则需要体制上的创新。

钱学森先生在1991年指出，开放复杂巨系统是一个哲学问题。中国工程院院长杜祥琬院士也提出，需要哲学界和工程界的结合和联盟，工程哲学的繁荣和发展不仅是哲学的巨大进步，同时也将推动相关知识学科的进步和繁荣。田莉主任最后强调，智慧人居环境的研究是需要系统科学和系统哲学思维的哲学，立足自然、科学、社会经济和人文的综合视角，最后走向人居环境规划管理的智慧化之路。