时空信息赋能国土空间规划的发展方向

【作者简介】

陈军，中国工程院院士，莫干山地信实验室主任，国家基础地理信息中心教授

张姗琪，南京大学建筑与城市规划学院助理教授， 通信作者

张兵，自然资源部总规划师

赵鹏军，北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院教授、北京大学城市与环境学院教授

田莉，清华大学建筑学院城市规划系教授，自然资源部智慧人居环境与空间规划治理创新中心主任

詹庆明，武汉大学城市设计学院教授

张尚武，同济大学建筑与城市规划学院教授

提要

近些年来，以对地观测、空间定位、GIS等为核心的时空信息技术取得了长足进步，在推动我国规划行业的技术进步和数字化转型方面发挥了十分重要的作用。但就总体而言，时空信息在国土空间规划中的赋能作用尚未充分发挥，表现为对赋能机理的认识不透，缺乏先进高效的成套技术工具和科学完备的数据资源。面对全社会数字化转型和人工智能技术应用的浪潮，应加强时空信息赋能国土空间规划的研究与实践，做到用时空数据说话、在三维空间研判、凭时空知识决策，支撑国土空间规划的数智化发展。为此，提出应以全域数字化表达、动态化分析、智能化推演、知识化服务为主线，推动时空信息赋能国土空间规划的创新与应用。近期应围绕研制就绪化时空数据产品、构建专业型时空信息分析平台、开发业务化时空知识服务、建立智慧化公众参与机制、创建专门化的时空信息方法体系等重点任务开展科技攻关，此外，还应加强顶层设计，健全保障机制，推动应用示范。

关键词

时空信息；时空型赋能；国土空间规划；发展方向

经过持续不懈的努力，我国“多规合一”国土空间规划体系基本形成，编制了全国国土空间规划纲要和地方规划，其主要特色之一是综合运用了包括基础地理信息、全国第三次国土调查、移动互联网大数据等在内的多类型、多尺度时空信息，为规划分析提供了先进技术手段。时空信息包括基础地理信息和各类专题信息，能够反映现实世界中各类要素、实体及现象的空间结构、分布形态、相互作用等，被广泛用于研究国土空间发展的地理条件、揭示其时空过程和认知政策的时空效应。自1980年代起，我国规划行业就大力推动以遥感和GIS为代表的时空信息技术应用，在过去的40年里，为推动我国规划行业的技术进步和数字化转型方面发挥了十分重要的作用。但时空信息在国土空间规划中的赋能作用尚未充分发挥，面对全社会数字化转型和人工智能技术应用的浪潮，应该加强时空信息与人工智能技术的融合，厘清时空信息赋能国土空间规划的基本问题，明确重点任务，加强科技创新。

1 主要赋能作用景

广义地讲，国土空间规划包括国土空间研究、国土空间规划和国土空间设计三大部分，无论是国土空间研究中的规律挖掘、空间规划中的多目标权衡与布局优化，还是国土空间设计的功能落地和形态塑造，均要以时空数据为基底、以时空分析工具为支撑、以时空知识为依据。

图1 国土空间规划的主要环节

1.1 用时空数据说话

获取高质量时空信息，为国土空间规划数智化提供科学依据至关重要。规划前期需整合多源时空数据，建立基础数据集；现状评价阶段，运用时空分析模型进行资源环境承载力、国土空间开发适宜性等评价。规划编制阶段，研究要素配置，模拟空间布局关系，审查规划指标合理性；规划实施期间，利用遥感和物联网监测土地利用变化等，支持规划动态监测与管控。未来将通过人工智能与时空数据融合，更精准识别空间规律，提升规划精细化与智能化水平。

1.2 在三维空间研判

随着实景三维中国建设的快速推进和“空天地海”一体化感知体系的建设，规划工作将会从传统的二维平面走向三维立体空间，在实景三维模型支持下，对规划对象和场景进行立体分析、精准研判与动态优化。未来还可进一步集成动态物联网数据，将AI算法与专业知识结合，发展三维空间规划分析模型，在三维数据空间开展城市空间演化模拟与预测、实现规划方案的自动生成与优化等。

1.3 凭时空知识决策

国土空间规划既要考虑社会、经济、生态、文化等政策因素，还要顾及所在的地域情况、历史人文背景与发展规律。为此，需要总结人们在国土空间研究与规划实践中积累的知识与经验，构建国土空间规划领域的大规模时空知识图谱；进而发展知识引导的智能化规划方法与技术，形成时空知识的深度挖掘和推理分析能力，并应用到规划的各个环节，推动国土空间规划从数据驱动向知识引导和智能决策转型。

充分运用时空信息技术，精准把握国土空间演变规律，支撑规划编制和实施管理，提升规划的科学性和前瞻性，是国土空间规划走向智能化的必然选择。目前这方面的研究成效显著，但仍面临着诸多挑战：

尚未建立成套的理论方法：目前研究多侧重于单一领域的建模分析，尚未系统思考时空赋能的底层技术逻辑，提出在国土空间研究与规划中做好时空感知、时空连接、时空计算、时空智能及时空安全的成套理论方法，形成基于时空信息的规划分析范式与可操作的工程技术。

缺乏先进的平台装备：目前规划的技术平台多集中在二维数据的管理与展示，缺乏对国土空间时空发展规律与趋势进行深度分析的平台，尤其是缺乏国土空间规划领域的三维分析工具。

尚未形成完备的国土空间数据资源：目前所构建的国土空间规划“一张图”在“两个统一行使”的部门职责框架下，尚待充分发育，以全面覆盖自然资源—资产—资本三大板块；数据精准性、全面性、现势性仍有不足，面临数据体系不完善、标准不统一、跨部门数据壁垒等挑战。

2 总体发展思路

从技术本质看，时空信息赋能国土空间规划要构建覆盖全面、准确可靠的国土空间时空数据资源，动态跟踪国土空间规划发展态势，系统分析国土空间的演化规律与作用机理，科学研判国土空间人地关系的发展趋势，为国土空间规划与治理提供科学认知与决策支持。

图2 时空信息赋能国土空间规划的总体思路

2.1 全域数字化表达

国土空间涉及要素众多，必须采用时空数据建模手段，有效管理各类国土空间数据，并与人口、土地等数据有机关联，打造形成数字化的国土空间。首先，需要全面摸清自然资源与建成环境的空间分布、时间变化及属性特征；同时，运用社会感知大数据感知国土空间所承载的各项人类活动和社会经济、人文环境特征。其次，以实景三维为基底，集成关联人口、事件、管理等数据，构建多尺度、多层级、立体化的数字国土空间，并构建开放可控、权责明晰、共建共享的国土空间数据生态。

2.2 动态化分析

国土空间规划与治理面临的一个核心问题是做好人地关系协调。需要发展基于时空信息的国土空间人地关系多维建模和动态计算方法，更好地认知国土空间发展规律。首先，面向国土空间规划与治理需求，解析不同层级国土空间的关键人地要素和类型。其次，通过时空分析手段揭示国土空间人地关系的作用机理。构建人流、物流、信息流等要素时空分布及其动态交互的模型方法，揭示国土空间各人地关系地域系统中关键人地要素的时空格局，解析国土空间格局与要素流动的多尺度互动关系。

图3 国土空间人地关系示意图

2.3 智能化推演

基于经验决策的规划方法系统性、科学性有限，同时，既有研究不能完全适应“地下—地面—低空”一体、“陆地—海洋”一体的空间要求。为此，需要大力发展基于三维空间的国土空间时空智能推演方法，对不同情境下的要素流动进行推演，同时，充分运用人工智能新技术，将高质量时空信息与生成式人工智能、规划专业的垂直领域知识有机结合，构建规划方案的快速生成与多方案比选方法，为国土空间规划方案编制与评估提供科学依据。

2.4 知识化服务

在时空分析基础上，应发展描述型、诊断型、方案型等知识服务，为国土空间治理提供行动依据。首先，要建立国土空间规划与治理的时空知识库，这包括文献知识、专家知识、业务知识等。其次，以时空数据为基础，数学模型为核心，规划知识为驱动，打造国土空间的时空数字孪生，并通过虚实相生的交互反馈，持续推动国土空间动态感知、智能决策、智慧治理的演进发展。

3 近期重点任务

面向新时期国土空间规划的要求，应从五个方面加强时空信息赋能国土空间规划的研究与创新（图4）。

图4 近期重点任务

3.1 研制就绪化（ready-to-use）时空数据产品

应建立跨尺度时空统一、多类型规划协同、全业务流程联动的就绪化时空数据产品。包括整合自然资源调查数据、高精度实景三维模型，形成空间资源本底；耦合人口流动、产业分布等社会经济数据，叠加规划编制成果与审批动态信息，构建规划管理数据湖；通过时空索引引擎与API接口，按需输出规划审批、实施监测等场景的定制化数据服务。

3.2 构建专业型时空信息分析平台

以实景三维底座与人地关系量化模型为核心，构建国土空间规划“分析—模拟—预警”一体化平台。此外，结合人工智能等前沿技术，研发国土空间基础大模型和AIGC生成式工具，实现规划方案的快速生成、自动推演、多方案比选，支撑规划智能决策。

3.3 开发业务化时空知识服务

研发国土空间规划与治理所需的各类知识服务。包括构建规划的时空知识库，将规划管理要求转译成可计算规则、将历版规划方案与实施效果结构化归档为规划案例库等；开发面向场景的时空知识服务，如面向规划实施监督业务，研发检测空间底线和图斑冲突等诊断型时空知识服务；面向规划编制，提供方案推荐等方案型知识服务。

3.4 建立智慧化公众参与机制

应建立时空信息赋能的规划公众参与平台，动态化收集居民对于基本公共服务设施布局的意见和企业对于生产空间的需求；同时，打造时空信息赋能的规划专家协同平台，推进政、企、社三维协同的规划参与机制。

3.5 创建专门化时空信息方法体系

加强规划、土地、林草、地矿、海洋、测绘地理信息等跨领域的协同融合，并充分吸收人工智能、物联网、大数据等先进技术，创新“自然—社会—技术”协同、空天地一体的国土空间分析理论框架与知识体系。同时，开发面向区域、城乡、陆海、地上地下空间等不同条件下国土空间人地关系地域系统的适配性算法，并通过系统性、广泛性的实证研究与试点，验证模型方法的泛化能力。

4 结语

推动时空信息与国土空间规划的深度融合，是新时期实现智慧国土空间规划的迫切需求。为此，需深化对时空信息赋能国土空间规划的机理研究，实现用时空数据说话、在三维空间研判、凭时空知识决策。这就要求加强顶层设计，从全域数字化表达、动态化分析、智能化推演、知识化服务，谋划时空信息赋能国土空间规划的总体发展思路，推动国土空间规划数智化发展与技术转型升级。近期应加大科技创新力度，研制就绪化时空数据产品、构建专业型时空信息分析平台、开发业务化时空知识服务、建立智慧化公众参与机制、创建专门化的时空信息方法体系。此外，还应健全保障机制，推动应用示范。

（以上为城市规划学刊upforum微信公众号精简阅读版，全文刊登于《城市规划学刊》2025年第2期。）