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技术创新

本栏目是实验室与清华海峡院智慧营造中心,日本金泽大学国际联合实验室合作进行创新平台开发的研究方向与成果介绍。

【规划全周期用途管制创新技术平台】是在政策法规,规划编制的技术标准的条件下,对应规划与开发全过程,即目标设定,边界规划编制,详细规划,开发规划,规划许可等,开发用途管制的创新技术平台。这个创新平台能够根据政策目标进行将来发展预测,从资源人口,生态环境,防灾减灾等各方面的约束条件下模拟政策法规,用途管制的效果并进行预警。能够在国土空间规划的各个阶段,呈现分级分类建立国土空间规划,专项规划的指导约束作用,预测多规合一的详细规划与规划许可的指导结果,给规划决策提供预测预警手段。是在规划现状分析,规划目标设定,规划编制,规划实施,规划评估的规划全周期开发用途管制的创新平台。

指标可视化,管制程序自动化

1.建设统合空间数据库,开发空间规划行政审批系统

2.规划分析阶段,进行开发许可的审批

3.规划目标阶段,分析法规政策的约束与规划目标实施的可行性,进行政策模拟,供决策参考(实验室主要方向)

4.规划编制阶段,规划方案,应用智慧技术的场景设计,建设三维数据库(实验室主要方向)

5.规划实施阶段,进行数据采集,保障建设安全,确保规划目标的实施

6.规划评估阶段,建设数字孪生城市数据库,进行相关城市体检,建筑体检,发现问题确定改善措施,进行维护管理(实验室主要方向)


在国土空间规划的创新技术平台的研发上,团队在规划全周期各阶段进行规划支持,有显著的技术创新和受国际关注的研究成果。

第一,规划目标:确定经济发展,规划政策目标,确定水资源与其他地质资源条件下的土地承载力,人口发展规模。在Springer出版专著:Urban Planning and Water-related Disaster Management(2019)

第二,现状分析:根据土地适用性,生态环境等规划约束条件,确定城乡可持续发展空间形态。发表论文《The Construction of Water-Sensitive Urban Design in the Context of Japan》

第三,规划编制:应用虚拟现实,将编制的规划方案进行可视化。HoloDesigner: A mixed reality tool for onsite design;体现了团队应用虚拟现实技术导入规划可视化的能力,今后规划全周期各阶段的政策模拟都将往元宇宙发展,应用数字孪生城市的虚拟现实技术来做可视化平台。

第四,规划实施-土地开发:根据国土空间的经济开发政策,公共财政提供的各种公共设施建设标准,根据人口调查与变化需求进行各种设施选址,同时也分析模拟地方政府对各种民间商业设施,医疗设施的选址开发的政策限制,进行选址与运营模拟,预警政策运营的效果。发表论文《Construction of Urban Planning Supporting System Using Genetic Algorithm Responding to Urban Decentralization: Case of Kanazawa City》,通过研发建立集中式中心城区开发模式、分散式中心城区开发模式和维护型中心城区开发模式三种发展模式。在三种不同开发模式的指导下,使用遗传算法进行计算和分析人口恢复、土地利用混合程度、中心城区土地利用专业化程度等三个指标,在此基础上,开发了土地利用规划支持系统

第五,规划实施-土地利用与交通:根据各项开发,进行土地利用与交通的模拟,预测公共交通政策与规划的效果;模拟建筑与土地使用的能源消费,交通的能源消费与推算碳排放量,预测城市的环境影响。2021年出版著作《Chinese Urban Planning and Construction》从多个专业角度讨论中国城市规划建设的成就和机制,涵盖从古至今的实践和过程,针对具体的中国城市规划和建设主题,以及在不同城市和地区的实例和应用,全面分析了包括政府管理、规划进展、城市投资影响、社会影响和建设模式。

第六,规划评估:根据环境影响评价,防灾减灾的需求进行评价。比如,根据防灾设施标准,人口分布等进行城市防灾规划的评价,2021年在Natural hazards review上出版的论文,应用多智能体,网络分析等手法,评价了防灾设施的风险度。

在以上规划全周期的各阶段的规划支持工作成果中,运用了自动元胞机,神经网络,遗传算法,多智能体的数理模型,结合其他机器学习等人工智能手法。其体现了导入政策法规与规划约束的目标参数,加上空间边界内各种用途管制的规定等,模拟预测与预警规划全周期各阶段的规划支持之标志性成果。以上代表性成果,体现了团队有能力在规划全周期各阶段,应用人工智能技术进行政策模拟,对于国土空间规划进行系统化的理论支撑和系统研发。

空间规划手册

数据公开平台

创新平台的建设