【文章导读】时空信息技术与城市战略规划—

在当前技术飞速进步、经济社会面临重大转型的时代背景下，城市战略规划面临目标更多元、问题更复杂、变化更动态等多重挑战。时空信息技术融合了高精定位、时空建模、遥感监测、大数据分析、人工智能等手段，能够实现海量时空数据管理、城市虚实交互映射、陆海空天全息感知，可在现状评估、未来推演和实施监测的全生命周期进行应用，正成为城市规划领域讨论的热点。本文以广州为例，探讨运用时空信息技术支撑城市战略规划编制的典型应用路径，以期为各超大特大城市提供经验借鉴。

国内外发展动态

时空信息技术可实现海量时空信息的高效采集、处理、分析和应用,覆盖地下空间、室内空间等更多空间实体，并从固态、静止的二维数字城市，走向了三维、流动的数字孪生城市，逐步应用在规划的现状评估、未来推演和实施监测三个阶段。（1）现状评估：空天遥感、实景三维、空间大数据等信息技术助力城市空间结构、人口分布规律和社会经济活动分析。例如，手机信令和轨迹数据揭示职住关系，遥感影像评估土地利用变化，为优化空间布局提供依据。（2）未来推演：宏观与微观模型相互融合，为城市复杂系统的全面理解和预测提供更有效的工具。国内研究聚焦于宏观、微观和集成模型的开发与应用，国际研究注重模型的理论拓展与前沿技术的应用。（3）动态监测：多源数据融合（卫星、无人机、物联网）实现高频率城市监测。欧盟哥白尼计划、美国Landsat卫星等案例表明，智能化监测正从被动观测转向主动预测与智能决策。

总体而言，时空信息技术正在城市规划与城市研究的各个领域进行深度应用，促使规划向定量化、信息化、动态化发展，但面向超大城市的战略规划应用仍存在一些挑战，包括数据整合难、计算效率低、技术融合深度不足等。

广州实践——三大技术赋能战略规划

广州2049城市发展战略规划在编制过程中，主动把握数据时空技术发展前沿趋势，围绕“现状评估-未来推演-动态监测”三大规划环节，统筹“北斗定位、数字孪生、遥感监测”三大关键技术，针对时空技术与城市科学进行交叉融合创新，推动时空信息技术在城市战略规划各个维度的应用，形成了“供应链中心规划、公共空间塑造、韧性城市监测”三大应用范例（图1）。

▲ 图1 | 广州市数字时空运营维护技术体系

2.1 北斗时空大数据与供应链中心规划

（1）集成各类北斗时空大数据。

基于北斗星地融合定位技术的轨迹数据实时性强、高定位精度、高频迭代。广州搭建北斗统一时空底座，研发北斗PPP-RTK（地面参考网增强精密定位，表1）技术，实现厘米级甚至毫米级的定位精度、亚纳秒级授时精度；基于各类北斗终端及数据实时传输，汇聚人口、交通等各类关键要素的连续轨迹数据。

▲ 表1 | PPP-RTK技术与RTK技术的参数对比

（2）基于各类流数据的供应链中心规划。

在广州的产业链供应链规划中，基于北斗统一时空底座，突破传统手段的静态规律限制，挖掘人流动态、物流路径和要素流交换等网络互动联系，汇聚粤港澳大湾区人口流、交通流、产业流等关键要素的连续轨迹数据（图2~图4），综合分析各类要素时空流动规律，分析确定广州在区域供应链体系中的地位。在更加精细的城市内部尺度上，运用基于北斗定位轨迹收集、处理和分析供应链中原材料、成品等各类生产性要素物流数据，开展复杂性网络空间研究，对应提出建设空港、南沙与东部中心三处供应链综合枢纽，支撑广州供应链空间载体规划建设。

▲ 图2 | 粤港澳大湾区“人口流”网络示意

▲ 图3 | 粤港澳大湾区“货车流”网络示意

▲ 图4 | 粤港澳大湾区汽车产业链网络联系示意

2.2 数字孪生城市大脑与城市公共空间

（1）从实景三维到数字孪生一体化技术链条。

广州结合实景三维建设，探索技术、模式、业态创新，建立从实景三维到数字孪生的一体化“数据工厂”协同生产范式，形成了从数据采集与生产，到孪生建模，再到智能计算引擎的全流程技术链条，达成“可视化”与“可计算”的双重目标。

通过广州“鹰眼”低空无人机网络支撑数据源的全面和高效获取（图5）。针对消费级无人机及机场难以支持专业级应用、建设维护成本高的问题，构建高低搭配、联合组网的广州“鹰眼”低空无人机网络，打破组网限制，实现“一网统飞”和“一网统管”。

▲ 图5 | 广州“鹰眼”低空无人机机场网络

研发低成本、高精度的空地协同三维建模技术（图6），自动匹配低空无人机影像与地面采集车影像，构建高细节、高精度的城市实景三维模型。另外，通过研发虚实映射技术，运用AI算法实时识别监控摄像头视频流数据中的人、车、物等目标信息，并以秒级速度映射至实景三维模型底座，实现流量统计、智能预警、重点目标实时跟踪和轨迹预测。

▲ 图6 | “空地协同”精细实景三维模型建设技术

研发基于分布式存储框架与关系型数据存储系统的“云悟时空”智能计算引擎，实现海量多源异构时空大数据的存储、索引、查询、融合、分析和应用（图7）。在此基础上，构建智能数字城市操作系统，支持百万级矢量要素的秒级渲染与TB级时空数据的秒级查询，支撑孪生互动的模拟推演。

▲ 图7 | “云悟时空”计算引擎

（2）支撑城市公共空间高品质塑造。

基于实景三维模型底座构建“洪涝模拟”“交通推演”“城市扩张”三个典型场景，识别出城市中易受洪水影响的区域进行优化。基于三大场景的规划推演，广州2049战略规划明确延续“云山珠水、中轴塑城、六脉通海”的营城脉络，规划七条广州活力城脉、十条休闲水脉、380 km²都市绿心公园，打造可亲水的珠江-东江世界级滨水区，平衡安全、生态与功能需求（图8）。

▲ 图8 | 珠江实景三维模型及“珠江-东江”公共空间建设示意

2.3 “空天地”遥感网络与

韧性城市智慧监测

（1）构建新一代自然资源遥感调查监测体系。

在广州“鹰眼”基础上，构建覆盖全市的“卫星遥感+低空无人机”立体监测网络。面向自然资源调查监测需求，构建遥感综合解译样本库，研发本地化自然资源解译模型，建设遥感公共服务平台。以视觉解译大模型为基础，构建涵盖“百万-千万-亿”级参数的遥感的“像素-目标-场景”解译框架，有效提升华南地区自然资源监测精度。构建广州“遥感·数知地球”平台（图9），集成PB级遥感影像数据，部署遥感处理算法60多种，时空分析算子100多种，打造全场景自然资源遥感应用体系。

▲ 图9 | 广州“遥感·数知地球”平台

（2）面向韧性城市的“城田海”多场景智慧监测。

“城”方面，构建“城市安全”监测场景。研发广域PS-InSAR高精度地面沉降普查技术，解决传统算法难以兼顾“测得准”和“测得快”需求，甚至“不能测”的问题，实现月度更新的广州地表形变监测一张图生产，精度达到毫米级，效率提升40倍；研发基于极化SAR的城市地下供水管线探漏技术，效率提升10倍，成本降低约67%。建立广州全域地质灾害“隐患点+风险区”清单和地下供水管线渗漏风险清单，为广州绿美繁荣的韧性之城规划实施与动态监测提供高效科学的智能工具。

“田”方面，构建“耕地智保”监测场景。实现自然资源要素边界自动提取和高标准农田“耕地占用、作物种粮、受灾调查”精准监测，提升高标准农田全链条遥感监测能力。应用于耕地“进出平衡”“非农／非粮”“种粮补贴核查”等监管业务，精度优于90%，节省40%以上人工成本；应用于作物洪涝灾害应急调查，响应时间少于3天，精度优于85%。

“海”方面，构建“海洋防灾”场景监测。综合利用多源遥感卫星数据，实现广州海岸线向海一侧的20类地物自动解译，解译精度82.70%；开展海域利用月度变化监测，区域验证精度84.41%，并已实现广州海域海洋水质、水温、风场等要素高精度反演，支撑海岸线保护防灾预警减灾（图10）。

▲ 图10 | 自然资源“城田海”多场景遥感智慧监测

结语与展望

随着技术发展日新月异，未来城市的概念愈发具象，推动着城市规划、建设和管理向数字化、智能化方向迈进。广州面向2049的城市战略规划，围绕“现状评估-未来推演-动态监测”三大规划环节，以“北斗定位、数字孪生、遥感监测”三大关键技术为支撑，构建了强大的时空信息技术应用体系。这不仅为城市战略规划提供了更加科学的依据和支撑，也可为未来更加复杂的城市系统全生命周期规划管理提供匹配的治理工具。

时空信息技术的进步不断在与新兴技术的融合创新中显现，未来的发展要更加注重与人工智能、航空航天、大数据、卫星互联网等技术的融合，进一步在测绘基准、位置智能感知、遥感机理、时空信息模型、数据挖掘等方面开展原始创新和核心技术攻关。同时，进一步拓展时空信息技术在规划层面的深度应用，增强对城市规划全方位、全要素、全周期的响应支撑能力。

本文撰稿：邓兴栋刘洋霍子文聂危萧

原文介绍

《时空信息技术与城市战略规划——广州的实践》一文刊载于《城市规划》2024年增刊2，第45-53页。

【doi】10.11819/cpr20241407a

邓兴栋，广州市城市规划勘测设计研究院有限公司院长，教授级高工（二级）、国务院特殊津贴专家，中国城市规划学会常务理事。

刘洋，广州市城市规划勘测设计研究院有限公司总工程师，教授级高工，本文通信作者。

霍子文，广州市城市规划勘测设计研究院有限公司副总工、政府规划编制部主任，教授级高工。

聂危萧，广州市城市规划勘测设计研究院有限公司主任研究员，高级工程师。

【基金项目】国家重点研发计划“复杂空间场景数字孪生关键技术与应用：数字孪生平台研发与应用验证”(2022YFB3904105)。

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原文始发于微信公众号（城市规划）：【文章导读】时空信息技术与城市战略规划——广州的实践

【文章导读】时空信息技术与城市战略规划——广州的实践

（1）集成各类北斗时空大数据。

（2）基于各类流数据的供应链中心规划。

（1）从实景三维到数字孪生一体化技术链条。

（2）支撑城市公共空间高品质塑造。

（1）构建新一代自然资源遥感调查监测体系。

（2）面向韧性城市的“城田海”多场景智慧监测。

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