在当前我国经济社会转型、社会法治意识强化、政府职能转变以及城乡问题复杂化的背景下，城乡规划编制必须要解决科学规划、多领域统筹、公众参与等诸多问题。这一切亟需要通过城乡规划编制技术与方法的变革予以突破。

      近年来，景观界结合GIS提出的“地理设计”（Geodesign）理念不断实现其设计技术与方法上的突破；建筑界发展的“BIM”（建筑信息模型，Building Information Models）技术日益成熟并逐步得到推广。纵观我国城乡规划界，虽然对信息技术、大数据分析有实践上、局部性的应用，但系统上、技术方法体系上仍缺乏革命性的深层次响应。透视地理设计与BIM技术不难发现：地理设计强调全面基于GIS平台进行动态与实时反馈的技术分析，通过科学的设计流程组织推进广度与深度的公众参与；BIM技术强调大建筑系统各领域的整合与各工种协同，大大提高了设计生产力。而这些技术与方法上突破与革新正是目前规划编制所非常欠缺的。

      诚然，城乡规划编制涵盖从宏观到微观的不同层次，涉及经济、社会、政治、文化多种追求目标，不完全是一个科学问题、技术问题或工程问题。但从城乡规划编制本身来说，通过技术与方法上革新进而提高规划的科学性与实效性，却有着非常迫切的现实需求。

1   挑战：当前我国城乡规划编制面临的问题

1.1 科学性与时效性问题

      科学性不高是当前我国城乡规划编制面临的主要问题。科学性涉及两方面内容：一是规划编制过程的科学性，即每项规划编制的过程应遵循一定的科学逻辑，进行合理组织；二是解决具体问题和方案论证方法的科学性，即每一具体问题要运用科学的方法去解决，规划方案的提出要有科学的论证。这既包括科学模型（或定量模型）的选择，也包括这个模型的科学实现过程。

      从当前我国普遍的规划编制实践看来，我们对多学科知识系统的整合不够，对实现科学规划的逻辑流程没有预先设计。规划编制中往往侧重对具体规划区域的调查分析，而对项目本身要达到的目标以及要解决的问题理解不够，无法站在综合与系统的角度建立项目论证的逻辑框架，无法从城乡规划公共服务职能的角度建立规划编制的工作流程。对解决具体问题的科学性更是规划编制阶段所经常忽视的。很多项目对具体问题并未做深入的科学分析，其规划方案缺乏科学的论证过程，导致其规划内容与政策建议完全缺乏科学性与可实施性。

      时效性是指信息仅在一定时间段内对决策具有价值。城乡规划时效性的内涵包括以下两个方面：一是规划编制所采集的信息要实现动态更新；二是规划成果的有效性，即只能在一定规划期限内有效指导、调控城市建设发展。由于城乡规划编制存在一定周期，特别是城市总体规划。编制时间短则一年长则两三年，需要在规划编制周期内不断对基础资料进行及时更新。但目前基于传统方法的基础资料采集与处理手段，则很难做到这一点。即使做到了基础资料的更新，每一次规划方案与成果又要进行一次大的调整。因此在当前信息化、大数据时代，数据呈爆发式增长，城乡规划编制系统必须以数据库为技术支撑。

1.2 共享性与协同性问题

      规划编制的共享性一方面指规划编制过程中对规划基础资料的共享，便于规划参编人员实时、全面掌握规划信息；另一方面是指规划编制的成果能否被共享，作为其他相关规划的基础资料而被有效使用。目前，部分规划编制单位建立了自己的规划信息管理系统，实现了规划基础资料、项目管理信息的共享，但这种系统的开放性仍然不够，无法做到规划成果的共享。

      城乡规划编制共享机制的建立一方面是“多规合一”的要求，另一方面是公共服务的需要。因此，在解决知识产权问题的前提下其信息化系统的建设要着眼于规划大系统的整合。如果规划编制单位或规划管理部门通过自己建库、自己更新、自己维护的方式运行，那么这个系统仍然渠道狭窄、“只出不进”，其绩效无法真正发挥。如果每一次规划编制或规划管理所采集的基础资料或规划成果能被相关其他部门的信息化系统充分利用，那么不仅规划成果的价值会得到充分体现，而且信息化系统数据的来源也将大大拓宽。在编制新一轮规划时基础资料也可以从相关信息化系统中直接调用，无需再花费大量人力、物力及财力重新采集，相关部门的运行数据也可以作为规划评估的基础。

      协同是指通过同心协力、互相配合，由不同主体实现同一目标的过程行为。城乡规划编制不仅仅需要一个团队的协同，更需要相关部门与公众的协同（公众参与）。但在当前普遍的规划编制方法与平台下，相关部门与公众的协同难以实现。这一方面有制度与机制不健全、参与主体不成熟等原因；另一方面，如果规划编制的技术系统不能很好地与互联网及大数据相连接，规划协同与公众参与就缺乏了基础平台。

      由于专业特点的需要，目前国内仍有相当多的规划单位其编制平台仍是基于协同性不强的CAD平台，两个编制人员无法就同一张图纸进行操作。如控制性详细规划编制涉及到大量的用地信息，每个编制人员负责一块然后再进行整合，这样的编制方法不仅容易造成信息误录，而且也不利于编制人员站在全局层面整体把控。对于这一点，目前已有部分规划单位进行了方法创新，但由于整体系统构建的缺失，这种方法创新仍未有革命性的变革。

2   借鉴：地理设计与BIM的系统与流程再造

2.1 地理设计概念的提出及其特点

      2008 年，在美国召开的“GIS与设计中的空间概念”（SpatialConcepts in GIS and Design）会议上，地理设计概念被首次提出。目前，虽然有关地理设计的定义和内涵仍处于讨论之中，尚未形成统一的结论。但笔者认为，地理设计既是一种科学的设计方法，也是具有鲜明特征的科学技术，是设计方法与科学技术的有机结合。从设计方法来看，地理设计是一种把设计提案的形成和地理环境影响因素模拟紧密结合在一起的设计和规划方法[6]，Carl Steinitz为此提出了地理设计的框架（图1）；从科学技术来看，地理设计属于应用科学与工程学领域，它利用科学方法来解决实际问题。事实上，正是有了Esri公司一系列强大的GIS软件与先进的GIS理念作为支撑，地理设计的方法与理念才得以实现。

图1 Carl Steinitz提出的地理设计框架

2.1.1 科学的设计逻辑

      Carl Steinitz提出的地理设计框架遵循科学的设计逻辑，考虑了设计不确定性问题的应对方法（评估与反馈），并将情景规划与博弈过程进行了高度融合。在地理设计框架中，模型的构建基于对问题的回答。整个设计阶段包含了六个问题、三次重复、三种可能。对设计团队来说，通过“六个问题、三次重复、三种可能”的工作，将所要面对的不确定性问题具体化、明晰化，可以将规划方案科学化、最优化。对设计参与者来说，“六个问题、三次重复、三种可能”的工作过程本身就是一个博弈的过程。经由GIS强大的技术支撑，参与者能够实时、动态的了解设计对自己利益的影响，并且经过不断的博弈与利益调整达成共识。

2.1.2  科学的分析方法

      地理设计基于模型，而这个模型又是在动态与重复评估中不断完善的，因此模型本身具有很高的科学性。依托GIS软件强大的空间分析能力以及无限扩展的定量分析方法，项目中每一项具体内容都可以进行科学分析。地理设计也借鉴了Ian McHarg在《设计结合自然》（Design with nature）中所提到的叠图法（叠图法也是GIS的核心操作），并将其作为地理设计的重要方法用于复合分析。

2.1.3   深度的公众参与

      地理设计理念的一个最大特点就是基于系统整合的共享设计。在Carl Steinitz的地理设计框架中提到了设计人员、地理科学家（包括水文学家、生态学家以及经济和社会学家等专业人员）、本地居民以及信息技术人员等四个领域人员的参与。这种参与不是简单的参与，而是基于共享设计理念的合作式参与。在四个领域人员中，本地居民有两个基本角色：提出意见与最终审核。其体现的是深度的公众参与。按照Sherry Arnstein所提出的“市民参与的阶梯”来判断，地理设计框架里的公众参与已经达到了最高阶段（图2）。

图2 Sherry Arnstein所提出的“市民参与的阶梯”

2.2  BIM：全周期超级建筑信息模型

      BIM理念由美国乔治亚理工大学教授Chuck Eastman在1975年提出，经过40年的发展，BIM技术已经相当成熟。BIM是建筑信息模型、模型应用以及业务流程信息管理三个既独立又相互关联的整体，是全寿命期工程项目或其组成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享数字化表达。这个数字化表达以构建覆盖工程项目中策划与规划、勘察与设计、施工与监理、运行与维护、改造与拆除五个阶段工程项目全寿命期的建筑信息模型为基础（图3）。图3 BIM建筑生命周期

2.2.1  强大的系统整合

      相比地理设计，BIM技术的整合能力更是惊人。它涉及到建筑的全生命周期，包括三个方面的整合：一是阶段整合，包括设计与施工整合、设计与运营整合、施工与运营整合、建设与运营整合、持有型地产的全生命周期整合；二是参与方整合，包括甲乙方整合、乙方之间整合、项目团队一体化整合、建设和运营甲方整合；三是专业整合，包括作为总体设计的建筑设计整合、各工程专业设计整合、施工项目管理及其下的若干专业整合、外部供应链上的各专业整合、运用与维护的各专业整合。

2.2.2  高效的工作协同

      在系统整合的基础上，BIM高效的工作协同得以顺利实现。对建筑各参与方来说，利用BIM技术可以进行建筑的施工模拟。这种模拟实际上是建筑设计方、供应方、施工方、监理方、委托方在施工前进行的高效协同，减少了实际施工过程中出现的各种问题。对建筑设计单位来说，利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查，优化工程设计，减少建筑设计阶段各建筑工种之间的矛盾。

2.2.3   提高建筑师创造力

      对建筑师来说，运用BIM技术进行设计的过程就是建造一个真实建筑的过程。这个虚拟的建筑模型，包含了大量建筑材料和建筑构件特征等信息，是一个包含了建筑全部信息的综合电子数据库。由于建筑信息不再是图纸上简单的线条表达，而是一种三维的立体实物图形，因而建筑师的设计思维可以不再受表达所限，极大地提高了建筑师的创造能力。

3  展望：城乡规划编制技术与方法革新的方向

      针对当前我国城乡规划编制面临的挑战，在借鉴地理设计与BIM系统与流程再造的基础上，试提出未来我国城乡规划编制技术与方法革新的几个基本方向：①以GIS为基础平台；②以数据库为技术支撑；③运用科学方法；④灵活组织规划流程。

3.1 编制技术革新

3.1.1  以GIS为基础平台

      经过几十年的发展，GIS对地理信息的处理、分析及表达功能已经取得了长足的进步。在此基础上，随着地理设计理念的不断完善，以Esri为代表的GIS软件公司赋予了GIS强大的设计能力。Esri地理设计服务商主管William Miller认为，这种用地理分析来完成创造性设计的方法（地理设计）将是GIS的第三波革命。因此，用GIS平台取代CAD平台作为城乡规划编制基础平台既是大势所趋，亦具有现实基础。基于GIS平台进行规划编制相关问题的科学分析能得到实时、动态的反馈，这种边设计、边分析、边反馈的机制正是地理设计理念的精髓所在。与CAD平台一样，GIS平台也具备较强的二次开发能力，可以根据不同规划编制类型的特点开发出不同的扩展插件。以Esri公司的ArcGIS为例，有专门针对CAD与Office的扩展插件，便于CAD、Office数据的整合。Placeways公司开发的CommunityViz则是一款专门针对情景规划的扩展插件。对于没有编程背景的规划师来说，在GIS平台上也能很便捷的基于数学模型开发具体的分析模块。此外，基于WebGIS打造的编制平台可以方便任何网络终端、移动终端进行信息查询与意见反馈，甚至进行技术分析与规划修改，由此极大地提高了规划编制的协同性。GIS制图与CAD制图有很大区别，除了GIS制图工作量小于CAD之外，由于数据采集与分析的过程本身就是科学解决规划具体问题的思考过程，因此GIS制图本身亦具有一定的“思维性”。

3.1.2  以数据库为技术支撑

      无论是地理设计还是BIM其实现基础都是数据库。没有数据库作为支撑，很难想象海量数据如何高效管理与共享。仅从政府相关职能部门的服务系统来说，只要建立了相关制度与协调机制，数据之间的共享与互通实质上不存在任何技术障碍。对于城乡规划编制单位来说，如BIM那样实现一个规划项目从规划编制到实施的全周期管理在技术上也不存在任何问题。目前我国部分规划编制单位已经建立了较为完善的信息化管理与服务系统，如北京市规划院就建立了包括规划编制平台在内的多个规划平台（图4），通过一揽子解决方案服务于规划，这些系统平台的基础就是数据库。在地理设计流程中，设计围绕模型，而模型又是基于数据，因此构建数据库将是未来规划编制技术革新的一项基础性工作。诚然，城乡规划工作远比建筑行业更加庞大与复杂，因此规划数据库的建立将是一个艰巨且长期的过程。

图4 北京市规划院规划编制平台

3.2 编制方法革新

3.2.1  运用科学方法

      城乡规划编制是否科学直接决定了决策质量与实施效用。传统规划编制方法受技术所限，其编制过程与成果很难达到系统的科学性。但随着信息技术的突破，以及相关领域如地理设计与BIM技术的革新，城乡规划编制进行系统性方法革新的条件已经成熟。目前，北京市规划院等规划机构建立了定量分析模型库（图5），对规划编制中各类问题都试图用科学的定量模型去分析解决。由于城乡规划编制项目类型多样，所涉及的问题和目标不仅包括工程和技术层面，还涉及到政策、制度和文化等各个方面以及价值判断等问题，因此，不可能所有规划都用量化方法予以解决。但即便如此，对于整个规划编制过程来说，科学的逻辑推导与论证以及如何构建一个完善的设计流程仍是提高规划科学性的关键。

图5 北京市规划院定量模型库

3.2.2  灵活组织规划流程

      以往城乡规划更多被地认为是一项技术工作以及政府的某种行政行为，但随着政府的职能转变，城乡规划的公共服务职能被愈加突显。这种公共服务职能要求城乡规划编制应与其他制造业、服务业一样，树立“用户思维”，即根据用户的不同需求提供差别化的产品。城乡规划本质上是解决问题的，因此要针对每一项规划编制所要解决的主要问题来组织规划设计流程，即差异化的项目和差异化的用户需求需要多样化的设计流程予以应对。每一项规划编制应当在起始阶段就厘清规划编制的目的（规划是干什么用的？），再按照规划目的构建合理的规划逻辑。针对不同的规划类型、不同的用户需求应当有不同的规划逻辑。

      城乡规划作为政府配置各类空间资源的公共政策，是政府发挥宏观调控、公共服务、社会管理等职能的重要手段。这就要求城乡规划具有为政府应对各种不确定性的弹性能力。同时，城乡规划作为各种利益协调的平台，多方参与的广度与深度都将强化，参与方之间的利益博弈将愈加激烈。因此，弹性规划、情景规划方法现在已越来越多地应用于城乡规划编制之中。传统规划编制由于缺少科学分析方法与技术支撑，在规划分析阶段更多地是依靠规划师的个人主观判断，是一个“黑箱操作”过程，规划推导过程不可逆不可重复。而GIS平台和数据库的建立不仅为灵活组织规划流程提供了可能，也为新的规划方法的应用创造了条件。