规划支持系统_一种运用计算机辅助规划的新方法.pdf

钮心毅规划 支持系统一种运用计算机辅助规划的新方法 匪 规划支持系统一种运用计算 机辅助规划的新方法 钮心毅 提要规划 支持系统是许多 相关国际学术会议和 文献中日益热门的 话题 但在国内规划界却鲜有提及笔 者综述了规划支持系统的产生渊源 定 义 内容和实践 规划支持系统的产生 与国外城市规划界两个认识上的重要变 化有关 一 是 对计算机在城市规划中作 用的看法变化 二是对城市规划本体的 认识 从 为公众规划 到 与公众一 起规划 的 变化 尽管现在对规划 支持 系统 还 没有一 个统一 的 定 义 其功能 结构 形式也各不相同 但规划支持系 统还是具有一些重要的共同特征 卜 规划 支持系统都是用于支持多方参与规划的 方式 都是提供一个规划 师 决策者 普通公众之间交流沟通的平 台规划 支 持系统本身并不做出决策 也不直接推 荐出最佳方案 只是在各个 阶段规划 的 过程 中提供支持 卜 所以 规划支持系统 不是一种在城市规划中新的计算机技术 而是一种在城市规划中应用计算机技术 的新途径 一种运用计算机辅助规划的 新方法最后 对现阶段在 中国城市规 划实践中 如何应用规划支持系统提出 了展望和建议 关键词规划 支持系统城市 规划计算机辅助规划 一 一 一 一 一 甘 一 一 一 一 朋 一 一 一 中图分类号 文献标识码 文章编号 一一一 规 划支持系统 一 简称为 是年由 首先提出井倡导 的 在年代的中后期开始 逐步为其他 学者使用 并目在多种文献中出现 进人世纪以来 许多学术会议和相关论文都 讨论了有关规划 支持系统的范畴 用途 实践等等有 关规划支持系统的含义 范 畴 用途也在一定程度上取得了共识 在世界各地的城市规划实践 中 实际应用规 划支持系统也日益增加 尽管大多数应用还处 于研究阶段 但也 有了 少量实用化的规 划 支持系统 甚至有 少量商品化 规划 支持系统 软件 作者简介 粗心毅 同济大学城市规划系讲师 工 二 龙 圈 国家自然科学基金资助项目阶段成果批准 一号 年第期总第 期 村命加划学刊 从国外相 关研究可以发现 规划 支持系统不仅是一种城市 规划中的信息系统 其产生的背景 渊 源与西方 城市 规划理 论 方法的演变有着密切的关系 为此 笔者首先讨论规划 支 持系统在西方城市规划界产生的背景和渊源 其定义 内容和 已有的实践 最近 在国外相关研究的影响下 国内城 市规划 界也有了个别关于规划支持系统应用 出现杜宁睿等 但是极个别研究也是侧重在技术应用讨论 为何在国内的城市 规划 中始终 没有相类似的研究出现通过对于规划支持系统的 渊源 范畴的分析 可以解释其中原因所在 最后 将对规划 支持系统在我国 目前城市规划 卜作中应用的领域和前景进行分 析和展望 年代后期 城 市规划领域开始引人引 并日逐步成 为城市规划中空间分析的主导 一具 进人年代之后 在城市规划 中应用范围不断扩大 但是 以仍无法处理城市 规划的核心领域问题 即典型的 如果 怎样 的 问题训 换句话说 在 做出规划决 策之前 能够根据不同假设条件 评估各种规划措施所带来 的影响单 纯使用不能解决规划中的所有需求 盯 纵观计算机技术在城 市规划中的应用 历程 是系统理性城 市规划理论和思潮的实践 是一个不断追求 科学的规划 的 历程 多年的研究实践 产生了这样的共识绝大多数规划的 任务是无法通过计算机 自动产生的 计算机使用始终在决策和 设计中扮演一个支持角色 规划支持系统 的渊源 对计算机在城市规划中作用认识的变化 计算机辅助规划始于年代 北美的土地使用 和 交通 研究当时开始尝试使用计算机技术 在年代有了较大的 发展 此时的城市规划正开始从 物质形态设计 为主导 转 变为侧重理性决策过程的 科学性 规划 为寻求 一种 科 学 的规划范式 引人了大量 的计算机辅助模型 用于预测城 市和区域的 发展 其中以各种 大尺度 城 市模型灿吧 一 为这一阶段的代表 进人年代以后 西方的规划 界 出现了对于城市模型 思想及其方法 的广泛质疑和批评 年 发表 了 大尺度城市模型的安魂 曲 一文 发起了对 于此类模型的责难 批评此类计算机辅助的数学模型 过于 复 杂 过于综合 需要大量 的数据 以至于无用 认为 年代模型方法的存在问题 并不是仅是由于卜所 指出的原因 更加主要的原因是当时计算机模型的理论基础 是机械的 片面 的 但此后 对于此类模型 的研究还是在缓慢 前进 始终没有终止过 进 入年代以 后 随着计算机技术的发展 此类大尺度城市模型 义出现了新 的活力 涂了传统的空间相互作用 模型 叮模型 又出现了元胞自动机 模型 基于自主体的模型 一 等 起源于 年代的城市模型思想和方法 至今仍然活跃在规划界 进人年代 在西方 的城市规划 界 又开始出现了试 图 运用 专家系统 或称基于知识的系统 祠一 时 解决城市规划和管理中的 问题 希 望能够提取城市规划专业的 知识 以 中立 的计算机系 统 给 出 中立 的 不受人为因素影响的规划对策和 总结了这一 时期应用专家系统的经验和教训 得 出的结论是城市规划 中只有 一部分问题可以使用专家 系统解 决事实上 至今基于知识的系统的研究和应用始终局限在城 市规划中的某些少量特殊的领域钮心毅 对城市规划本体认识 的变化 规划 支持系统的另一渊源来自于对于城市规划本体认识的 变化 年代以后 西 方城市规划理论的发展 导致了对城 市规划本体认识的变化 由此带来对城市规划中应用技术 计算机辅助规划的认识变化 从而直接影响到了规划支持系统 出现 首先 规划学界意识到城市规划本质上是一个价值判断 具有浓厚政治色彩的过程 而在价值判断方面 规划师和一 切 人一样 并不生活在价值观的真空里 二 规划师无法做到真正的 价值中立 同样 规划是一种公共政策 也不存在 价值中 立 的规划 既然城市规划是一个充满价值判断的政治过程 那么在城市规划中使用 的计算机技术也必须适应这一要求 从 这一 认识于以发 可以认识到所谓寄希望于计算机技术能够不 含价值观色彩的 纯科学 规划的思想 是错误的 是 不足取 的 事实上 规划学界也己经认识到 已在城市规划中使用 的 计算机技术也总是受到各种 价值观 各种因素影 响 技术 专 家 管理者的价值观都会影响到数据的选择 技术方法的选择 等 从而影响结果 的 中立 甚 至在规划制定过程 中 可能 出现故意使用不易于外人理解 的深奥技术方法 从而用来掩盖 某种特定目的 计算机技术必须能够反映 体现规划中的不同的价值观 而且体现各种价值观的技术必须 是公开 透明 易于理解的 从而才能够解决前述的问题 其次 既然认识到城市规划是一个价值判断的政治过程 那么城市规划 的一个重要任务是在规划决策过程中协调各种价 值观 促进实现符合各方利益的目标 因此 年代以来 西方城市规划更加注重包括决策者 普通公众和规划师在内的 多方参与 规划机制 协调不同利益集团的利益关系 规划 师寻找政治上有不 同倾向的 不同利益 的各方人卜 团体参与 规划 力求全面反映全社会各个方面的观点 以求共识 从这 一角度来看 交流 协商 沟通成为城市规划的重要任务 西方城市规划逐步从 为公众规划叩 转变到 与公众一起规划 叩 需要有新 钮心毅规划 支持系统 一种运用计算机辅助规划 的新方法 的工具支持这种规划模式 能在其中起到 交流 沟通的功能 为参与规划各方决策者 专业规划师 普通 公众提供一个 互动的 用于讨论的平台 这一转变深刻地影响到了规划支持 系统的产生 规划支持系统的定义和范畴 规划支持系统的定义 自从 规划 支持系统 这一名词提出以来 许多学 者给出过不同的定义 综合年代以来的多种文献 其中 较为典型的定义归纳起来有以下丫个 第一 个定义是由 提出的 币首次提 出 规划支持系统时 将规划支持系统定 义为一种合适 的模式 能将一系列计算机为基础的方法 模型组合为一个综合系统 使之能够支持空 间规划功能 规划 支持系统将 模型 可 视化功能组合起来 在规划过程中收集 组织 分析和交流信 自 第二个定义是 由等人提 出 认为规划支持系统 是一个 所有 目前包括未来使用中 对规划有用 的信息技 术组成的信息构架 比 这一定义尤其指出 并不是所有城市规划 中可以用的计算机技术都包含在规划支持 系统内 在城市规划中应用与其他职业 中应用没有区别的技 术 如字处理等 不应包括在规划支持系统内 规划 支持系统 仅包括规划师为了完成其专业任务而专用的计算机技术 第二个定义是和的观点 认为 规划支持系统是 由多种地理信息技术工具组成 包括在各种空 间尺度 不同规划条件下 用于公共私人规划全过程或 部分过程中提供支持的丁 一具 规划 支持系统是所有这些 支持 各种特定规划的地理信息技术的综合 从这些不同的定义中 在目前的国际主流规划学界 尚未 形成对于规划支持系统一致的定义 从以土 的几种定义中 可 以总结出一些共同的特点 第一 规 划支持 系统是用 于 支 持 规划决策 而不是直接制定规划 规划支持系统在规划的 过程中 仅仅是提供各种技术支持第二 规划支持系统是由 多种 技术组成 而不 是某一种 某一类特定计算机技术 这些技术是与城市规划职业的需求直接相关的技术 统的技术 规划支持系统与它们最大区别在于城市规划 中 人 用 户 与 计算机技术 之间的关系 专家系统是假定 用 户 本身是没有对问题的判断能力和 决策能力 没有能力拒绝或修改系统给出的建议 专家系统给 出的是 理想 的 最佳 的决策 用户 是完全被排除 在决策过程之外 对于用户来讲 计算机内部的决策过程是一 个 黑箱 计算机 是规划决策的核心 决策支持系统有所不同 它假定用户本身能够对问题有判 断能力 有能 力拒绝或修改系统给出的建议 系统根据明确决 策目标 对各种备选决策方案进行评价 筛选 给用户提出优 劣排序 最终决策权在于用户 对于用户来讲 计算机内部的 决策过程仍然是一个相对 黑箱 人用户 与 汁算机 技术 共同做出决策 规划 支持系统与述两个系统不同 用户在其中具有完全 的决策权 系统根据各种给定的前提条件产生备选 的决策方 案 但是并不对备选决策方案进行评价 筛选 判 断决策方案 的优劣 选取最佳的方案的决策权完全在于 用 户 计算机 内部 的决策过程是一个 透明箱 其中的规则 方法应该是 用户可以清晰掌握的 用户可以改变各种前提条件和规则 由 系统产生不同的结果 在这一关系中 人 是规划决策的核 心 味 十算机技术 仅仅是工具而已 规划支持系统和专家系统 决策支持系统并不排斥 作为 一种计算机技术 专家系统 决策支持系统都可以在规划支持 系统得以使用 规划支持系统的实践和特征 规划支持系统与其它系统的区别 专家系统 决策支持系统是在城市规划领域早已出现的书 词 同样是应用计算机辅助城市规划 与规划支持系统有明确 的区别 通过与这些系统的比较 可进一步明确规划 支持系统 的范畴 专家系统是一种人工智能技 术决策支持系统 是一种起源于管理信息系 实践中的几种典型规划支持系统 尽管对于规划支持系统 的定义和范畴尚未形 成一致的界 定 但是从进人世纪以来 已经出现了许多个规划支持系 统 遍及多个西方国家 虽 然大多数还 不成熟 处 于试验阶 段 但也有很少有商品化的成熟系统 真正用于城市规划实践 的也不多 在应用 的领域上集 中在 规划实施中公共参与 规划编制中的可视化分析 战略规划研 究 土地使用规划 基础设施规划 环境管理和规划等等 几 乎覆盖了城市规划的各个研究领域 现有 的各种规划支持系统 在内容 形式上是多种多样的 功能上也是各不相同 一 是一 种针对土地 使用规 划 的规 划 支持系统 是基于的平台开 发 的 也 是 目前极少的商品化的通用规划支持系统之一 一 的 核心是包括获个模块土地适宜性评价模块 土地需求预测模 块 土地使用需求分配模块 一 顾名思义 就是假定某 种政策实施 土地使用就会出现什么样的变化 它并不能 自动 预测出某种最佳的方案 但是提供了一个多种政策 方案进行 比较的平 台 首先进行土地适宜性评价 得到适宜性等级再 年第期总第期 讨命加划学刊 利用历年趋势和现状数据进行土地使用需求预测根据模拟的 政策的不同 将土地使用需求 分配到各个地块上从而得到模 拟的未来土地使用情况 一 厂 所针 对的用户是城规划 中的专业人员和决策者 适 用于快速城市化地区的土地使用规 划 分析 较为成功 的应用有关国俄亥俄州 山 县 的农田 保打 政策评估 一 一 澳大矛 亚 湾 地区土地使用 规划 川之 在国内 也有使用 卜 厂 用于城 市总体规划阶段的 土地使用研究 实例杜 宁 睿等 类似的商品化通用规划 支持系统还有 川 也用于支持土地使用规划 分析 是另一类完全不同的规划支持系统 纯粹用 于支持城 市规划中的空问数据可视化 这一 系统是一个商况化的勺动式 下维虚拟现实软件 能够处理的空问数据 也能处理 的叮维模型 将 巧 的空 间数据集成在同一个虚拟现实 的界面中 盯 不仅可以虚拟现 实 的方 一 式查 询 分析 移 动空间数据也可以在 虚拟现实环境下 在数据 库中以互动方式实时修改 存储空间数据 由于采用了即时 动态 交互可视化手段 适宜在城 市规划的方案设计使用 进 行多个设计方案比较 即时修改 也能够进行可视性分析 日 照分析等另一 方面 由于采用了直观 的虚拟现实可 视化方 式 也可以在 公众参与中使用 用于规划师 决策者和普通公 众之问的沟通 是 另一个典型的规划支 持系统 与前述两个系统不同 不是一个通用 系统 它 是由美国新泽西州规划署 自己开 发的专用丁具 用于新泽西州 个县 市的土地开发规划预测蒯 八 允许 用户选择不 同的土地开发政策 模拟生成不 同的政策实施之 后 带来不同的增长情况 相应的未来土地使用 以及相应所 需的道路 市政 学校等等公共投资数额 八 并不对所模 拟的政策进行优 劣判 断 也不提出最佳方案或推荐方案审 查 评估政策的实施效果 是否到达预期目的 都是 由用户来 判断 新泽西州规划署将作为一种多方参与规划决策的 下具 目前主要使用对象是非规划专业人员 如普通市民 某 些特定团体如环保组织 非专业人员 可以使用这 一 系统 进一步修正所模拟 的政策 直到符合某种价值观的预期结果 得到符合他们价值观的特定政策 从而为最终决策提供支持 荷兰的 沈 与卜述儿种规划支持系统有所不 同 不 是一个完整的集成系统 而仅仅是一组松散的 一 具组合而已 山也是用 于 规划编制过 程 中的 多 方 参 与 山 言由一 组松散的具组成 包括用于集体讨论 明 确讨论议题的概念定位具用于处理 表达 不 同格式的数 据 信息的工具用于产生二维或只维空间场景的下具 用于评价这些空间场景的多准则评价 下具 参与规划 的各方 可以使用这些工具用 于设计 讨论和评价规划方案 不 同的 一 几具基于不 同的软件平 台 概念定位 一 具则是用开 发的 空问场景 的生成具 和多准 则评价 卜具是在八 叭脚 卜发的 与前述 的儿个规划支持 系统相比 卜 更 像是一个规划师的 一 具箱 规划支持系统的特征 日前实践 中的规划支持系统 无论在结构 内容 功能 卜没有固定的模式 虽然有像 一 厂那样的商品化通少系 统 也有乍日寸特定问题 的专用 系统 如 八 虽有完整的集 成系统 但更多是像 从仲 以 那样的松散结合 一 具既有 结合传统城 市模型 用于分析预测的系统 如 八 也有仅 仅提供可视化功能的系统 如 从用途狈重点 可奋又将现有规划支持系统划分 为两大类 第一类规划支持系统着取于支持进行 规划过程 中分析 模拟 预测 设计 这一类规划支持系统更 多地考虑支持规划决策的理论 技术 往往是针对某一类特定 的规划领域第二类规划支持系统着取于可视化技术 用丁 飞城 市规划表达和展不 强化多方 一 参与规划的交流 沟通技 术 这 一类 系统重点是如何将各种城 市规划专业信息以易于理解 的 语言 表达给非专业人牛 普通公众 总体卜 规划 支持系统重点是在第一个 支持 匕 而 不在第二 个 从 系统 肠 规划支持系统可以不是一 个完整的应 用软件 但是它必定是 可用于支持规划实践但是 现有的规 划支持系统都有以下几个共同特性 第一 与多方参与规划的城 市规划思想密不可分 都支持 与公众一 起规划 的 多方 一 参 与规划模 式 为参 与规划各方 决策者 专业规划 师 普通公众提供一 个互动的 沟通交 流的平台 这一特征 与前文西方城 市规划 界对规划本体认识的 变化直接有关 第二 都是一种 支持规划决策产生 的 仁具 规划 支持系统 本身并不做出决策 也不直接推荐出最佳方案 只是在各个阶 段规划的过程 中提供各种支持 支持决策过程是透明的 不是 黑箱 式的 这一特征与规划学 界对汁算机在城市规划 中作 用 的看法变化直接有关 现有的规划 支持 系统 使用过程一般符合以下模式 先预 设几种未来可能发生 的情况 接着再模拟出每一种情况的发展 情景阶 根据每个 情景 模拟产生 不同的规划 实施后场景及产生 的影响用可视化方式二维 燕维图形 图 像 图表等形式传达给参与规划的各方 反映不同利益和价 值观的各个规划参 一与方 寻求符合各方利益和价值观的规划 在规划过程 中 可改变模拟规划措施 得到不同的未来场景 通过这样的互动 做出规划决策 基于对现有多种规划 支持系统分析 笔者认为所谓规划 支持系统 与其说它是一种城市规划 中的计算机技术 还不如 说是一种城市规划中应用计算机技术新的途径 一种运用计算 钮心毅规划支持系统一种运用计算机辅助规划的新方法 机辅助规划 的新方法 凡是符合以上特征 的城市规划中 一一于 算机 应用都可以称为 规划支持系统 规划支持系统在国内城市规划中应用的展望 规划支持系统产生与西方城 市规划界对城市规划本身的认 识有密切 的关系 与西方的城市规划决策机制也有密不可分的 关联 国内的城市规划决策机制尚不健全 公众参 一与也 只是展 不规划成果 没有有效机制保障规划编制和决策的公开化 民 主化 保障公众能够参与 影 响规划编制 决策如 果没有 多方参与规划 机制的条件 那么支持 多方参与规划 的 技术 似乎就是无源之水 无本之木 这也是国内城 市规划实 践没有产生类似系统的根本原因所在 解决这 些体制卜的问 题 并不是规划学术界力所能及的 问题董鉴乱 所 以 开展规划支持系统在 目前 中国城市规 划实践中的应用研 究 认清规划支持系统与规划体制的密切关系 才能把握好合 适的切人点 第一个切人点是城市规划编制的过程 中 针对规划 一专业技 术人员使用的规划支持系统 用以支持城市规划编制过程中 在规划专业人员之间进行规划方案比较 传统规划方式中 往 往有意无意地把不确定性从规划中摒除 由规划师预知 最有 可能的未来 这样得出的规划 往往规划师本身对此也底气 不足 在当前国内的各类城市规划编制过程中 确实也缺少对 各种未来假设情况的评估手段 应用规划支持系统 先预设几 种未来可能 发生的情况 接着再模拟 出每一种情况的发展结 果 根据每个结果 倒推 出当前需要的实施对策和措施 当 然 这需要规划师的工作方法也要做出适合于这种下作模式的 改变 另一方面 规划编制过程 中 也需要多专业 多个规划 机构间 不同知识背景专业人十的相互交流 妥协 规划支持 系统在此也可以发挥作用 第二个可能的切人点是将规划支持系统作为 规划 师一决 策者 之间的沟通工具 事实上 我国的各级城市规划决策者 也在追寻 科学 的规划 在现有体制下 规划编制过程中 决不能忽视决策者的价值观 一般情况下 中国规划的决定人 是行政领导 也可能是开发商 重大规划当地人大也是要讨论 的 但基本上可以用 行政领导决定规划 这个词来代替决 策 目前 我国的规划编制技术 方法 并没有使决策者行 政领导参与到规划过程中 每一个规划师都知道不反映决策 者价值观的规划 注定会被决策者否定但是全盘贯彻 领导 思路 的规划 往往可能是规划师 违心 的规划 最终有可 能被实践证明是错误的 借助规划支持系统 规划师一决策者 之间以互动的方式探 讨 模拟产生不同规划实施后场景 以及 相应后果 影响用可视化方式传达给决策者 寻求符合各方 利益和价值观的规划决策 另一方面 借助规划支持系统提高 了透明度 可以暴露行政领导改变规划的原因 意图有利于 对短期利益决策 片面决策进行必要的监督这一 应用 模式 当然也需要相应的体制保证 但肯定比实现普通公众参与规划