本文刊載於《超圖通訊》2020年6月總第六十八期
01、城鎮化發展面臨的問題挑戰
改革開放30多年來，我國在城鎮化發展方面取得了巨大成就，有力支撐了中國經濟增長。2009年，我國城鎮化率爲46.6%。截止2019年，全國城鎮常住人口84843萬人，全國城鎮化率達到60.60%，首次突破60%大關，業已形成以大城市爲骨幹、以小城鎮爲基礎的多層次城鎮體系，我國正經歷着人類歷史上最大規模的城市化。在取得城鎮化發展巨大成就的同時，伴隨着快速的城鎮化進程，城市人口增長過快，公共服務設施不足、環境衛生差、住房短缺、交通擁擠等問題日益嚴重，人與土地、水等自然資源矛盾日益突出。
2015年，中共中央國務院印發《生態文明體制改革總體方案》，指出：樹立發展和保護相統一、綠水青山就是金山銀山、自然價值和自然資本、空間均衡、山水林田湖是一個生命共同體的五大理念，致力於實現發展與保護的內在統一，推進生態文明領域國家治理體系和治理能力現代化，爲我國未來城市發展指明瞭方向。
02、國土空間規劃的提出與國土空間治理體系構建
國土空間規劃是對一定時期內城市空間格局、自然資源開發利用、社會經濟發展以及各項城市建設活動的綜合部署，是城市可持續發展藍圖，旨在提升國土空間的有效管控及科學治理能力，是城市生態文明建設的首要任務。2019年，《中共中央國務院關於建立國土空間規劃體系並監督實施的若干意見》（中發〔2019〕18號）明確提出了全面提升國土空間治理體系和治理能力現代化的總體目標，提出了構建貫通國家、省、市、縣、鄉鎮“五級”，涵蓋總體規劃、詳細規劃和專項規劃“三類”的國土空間總體框架，內容涵蓋了國土空間格局優化、國土空間用途管制和生態修復、自然資源保護利用、產業發展、綜合交通、公共服務設施配置、歷史文化保護等諸多方面，標誌着新時代國土空間治理理念將實現從發展到保護、從用地到全資源、從增量到存量、從規劃到管控、從靜態到動態的轉變，是生態文明時代國土空間治理現代化建設的基石。
隨着雲GIS、大數據GIS和新一代三維GIS的發展，新時代國土空間規劃體系的構建方法也發生了深刻變革。未來的國土空間規劃是一個可感知、能學習、善治理和自適應的智慧型規劃，涉及到大量的城市現狀、管控、管理和社會經濟數據的收集、處理和分析工作。過去，由於技術條件所限，通常從小樣本量呈現出的現象入手，通過特定現象研究城市運轉背後的機制，以此輔助規劃編制和規劃監測評估工作。在大數據時代，基於化解空間衝突、提升空間效率和空間治理現代化的現實需求，在擁有足夠多、足夠細樣本支撐的情況下，利用新一代空間信息處理技術，大幅提升了城市空間信息的獲取、處理和分析能力，如通過交通出行大數據可更客觀地分析出人口職住特徵、出行方式等城市體徵。
爲更好地推動數字化國土空間規劃體系建設，各地紛紛建立了國土空間規劃“一張圖”監督實施信息系統，匯聚各類政府、公衆和企業信息，提供更實用的國土空間規劃分析評價工具，更準確地認識城市體徵和城市運行機理，更客觀地評估規劃實施情況，形成了常態化的國土空間規劃監測評估預警平臺，有效推進了國土空間規劃理論、方法和工具的深度進化，最終構建形成一套適應新時代城市發展需求的數字化、智能化的國土空間規劃體系，是生態文明時代實現國土空間治理能力現代化的關鍵舉措。
全域、全要素、全過程的數字化國土空間治理體系
03、從國土空間規劃到智慧城市
國土空間規劃是城市發展決策體系的重要組成部分，是通過總結城市歷史發展經驗，結合城市現狀和社會發展需求，利用新一代信息技術手段，形成的面向未來的城市發展框架。同時，國土空間規劃是對未來城市的綜合設計，通過規劃實施和規劃監測評估工作，對城市的建設活動、資源保護情況以及城市綜合管理狀況進行底線管控和監測監管，無論宏觀尺度的智慧城市建設、中觀尺度的智慧園區和智慧社區建設，還是微觀尺度的智慧建築建設，均遵循“先規劃、再建設、再管理”的建設路徑，形成了“規、建、管”一體化的“泛場景”智慧城市總體框架，如下圖所示：
“規、建、管” 一體化的“泛場景”智慧城市總體框架
除了承載人類賴以生存的自然要素和社會要素的城市物理空間之外，隨着信息化技術快速發展，城市信息空間逐步形成，二者相互銜接、相互依賴、相互完善、相互融合，共同構成了數字孿生城市框架，是新型智慧城市建設的落腳點。
• 城市物理空間
城市物理空間承載了國土空間的山、水、林、田、湖、草等自然要素，以及人、車、路、地、房等社會要素。其中，城市建設活動在社會發展中起到重要作用，總體上涵蓋了國土空間規劃編制、實施和監測評估全過程。一方面在規劃編制階段，通過構建城市國土空間總體規劃、專項規劃、詳細規劃成果，對自然和社會要素的保護和發展格局進行合理設計和優化配置。另一方面，在規劃實施階段，通過對建設項目從立項、用地審批、規劃審批、建設監管到竣工驗收全過程進行規範化控制，可保障城市建設的有序推進。另外，在規劃實施評估階段，通過衛星遙感、現狀調查、城市大數據等地理監測手段，能更準確、更快速地把控城市綜合運行情況，及時發現城市運行中存在的問題並及時預警。
隨着信息技術的發展，新一代信息化基礎設施的建設加速了城市國土空間治理能力現代化的進程。通過構建網絡基礎設施，解決了萬物互聯問題。通過構建物聯網基礎設施，利用地理監測和地理控制手段，解決了自然和社會要素信息動態採集和遠程控制問題。通過建立雲計算設施，利用大數據計算技術，解決了超大規模信息處理問題。信息化基礎設施是城市物理空間和城市信息空間互聯互通、數字孿生的核心載體和重要通道。
• 城市信息空間
城市信息空間是智慧城市建設的主體，總體上採用“大中臺、小前臺”的總體架構，可適配智慧城市、智慧園區、智慧場站、智慧社區、智慧樓宇等多領域應用場景，形成了“規、建、管”一體化的“泛場景”智慧城市總體框架。
1、基於智慧城市數據治理體系，打造智慧城市數據中臺
爲解決數據豐富性、鮮活度、權威性不足的問題，通過建立智慧城市數據治理體系，動態獲取城市各類規劃、管理和現狀數據，並融合多源（元）數據、提升數據質量，建立基礎庫、指標庫、知識庫、模型庫四庫進階的智慧城市數據體系，構建城市信息模型，打造智慧城市數據中臺，保障數據生產、匯聚、處理、質控、建庫、共享、服務全過程信息流轉可控、可信。
2、基於智慧城市時空大數據平臺，打造智慧城市業務中臺
智慧城市多源異構應用衆多。爲解決應用之間缺乏有效的數據共享和業務協同通道的問題，通過建立智慧城市時空大數據平臺，可逐步構建面向政府、公衆和企業各個領域的服務資源池，並通過平臺的服務門戶、數據中心、服務中心、開發中心、運維中心五大模塊，一方面匯聚各城市應用信息化資源，沉澱城市業務專題數據，另一方面，以標準API方式對前臺應用提供標準化服務接口，沉澱城市各領域的通用業務邏輯，實現應用之間互聯互通和信息共享，爲各級管理和決策者、業務辦公人員、開發人員、乃至行業研究人員提供豐富、可靠的場景式在線服務，形成智慧城市業務中臺，提升智慧城市各項業務的標準化和權威性。
3、基於數據和業務中臺，支撐智慧城市應用前臺的集約化構建
基於數據和業務中臺權威、高效的服務能力，可支撐各類城市規劃、建設、管理、運行、決策和公衆服務等應用的集約化構建。同時，基於數據和業務中臺的可擴展性特徵，可將城市各領域應用產生的核心業務數據和通用業務邏輯沉澱到數據總體和業務中臺，實現數據和業務中臺的不斷成長。
4、“大中臺、小前臺”的智慧城市“泛場景”應用
“規、建、管”一體化的“泛場景”智慧城市總體框架，除了適用於智慧城市場景之外，對於高新技術開發區、工業園區、街鄉、社區、機場、車站等中觀尺度的場景同樣適用，另外，還可以結合“BIM+GIS”技術，在微觀上支撐智慧建築應用。
隨着信息技術的快速發展，城市信息的獲取更全面、迅捷、細緻和準確，通過將新一代信息技術同國土空間規劃編制、實施、監測評估全過程相結合，可有效提升國土空間規劃編制、實施和監測評估的客觀性、科學性和動態性，並推動了城市信息資源整合，實現了國土空間規劃數據成果的增值，打造形成了一個過去、現在和未來全覆蓋的城市數字空間。國土空間規劃體系必將推動新型智慧城市的建設，最終實現城市治理體系和治理能力現代化。