CSPON建设 | 武汉：要素化、全息化、智慧化的TIM构建思路

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全国国土空间规划实施监测网络建设

党的二十大作出加快建设网络强国、数字中国的战略部署。党中央、国务院印发的《全国国土空间规划纲要（2021—2035年）》《数字中国建设整体布局规划》明确要求建设全国国土空间规划实施监测网络。2023年、2024年和2025年全国自然资源工作会议持续作出部署，强调要持续推进国土空间规划实施监测网络建设，完善数字化治理政策机制和技术标准体系，加强规划实施评估监督等。

2023年9月，自然资源部办公厅印发《全国国土空间规划实施监测网络建设工作方案（2023—2027年）》，明确了建设目标、工作原则、主要任务和保障措施等，全力打造“可感知、能学习、善治理、自适应”的智慧国土空间规划，大力推进国土空间治理“数智化”转型，推动构建美丽中国数字化治理体系和建设绿色智慧的数字生态文明。2023年12月，自然资源部办公厅印发《关于部署开展国土空间规划实施监测网络建设试点的通知》，明确在长三角生态绿色一体化发展示范区和16个省份、29个城市、1个区县开展试点。

为探索构建“共建共治共享”新型治理机制，凝聚全社会力量，高质量推动国土空间规划实施监测网络建设，特将原国土空间规划“一张图”建设、城市体检进行时等专栏融合为CSPON（China Spatial Planning Observation Network）建设专栏，面向全社会公开征集“智慧国土空间规划”和“国土空间规划监测评估预警”两大版块的理论方法、国际经验、前沿趋势、技术路线、算法模型、实践经验等。欢迎相关领域重点实验室、工程技术创新中心、科技创新人才和团队，高等院校、科研机构、行业队伍、企业，各级自然资源部门及单位等积极投稿，单位或个人不限，我们将以成果质量为唯一标准，择优刊载（投稿邮箱：ghjdcyzt@163.com）

在自然资源部国土空间规划局的指导下，同济大学（自然资源部国土空间智能规划技术重点实验室）与自然资源部国土空间规划研究中心，会同上海同济城市规划设计研究院有限公司与同济大学建筑与城市规划学院及《中国自然资源报》《城市规划学刊》《城乡规划》等，以“从CIM到TIM——构建数字生态新基础设施”为主题，在上海举办UP前沿论道。我们将陆续刊发主题报告内容。本期刊发《武汉：要素化、全息化、智慧化的TIM构建思路》。

——自然资源部国土空间规划局

国土空间信息模型（Territory Information Model，简称TIM）作为国土空间规划实施监测网络（CSPON）的数字底座，不仅需要实现数据全覆盖、深度融合与智能分析，还需通过标准化与开放共享机制，支撑“可感知、能学习、善治理、自适应”的智慧国土空间规划建设，助力推动构建美丽中国数字化治理体系和建设绿色智慧的数字生态文明。武汉市结合实践探索，从TIM定位与核心特性、数据治理与融合方法、模型构建与智能应用等几个方面，探索从CIM（City Information Modeling，简称CIM）到TIM的升维框架、技术方法与实践应用，赋能国土空间规划的科学决策、动态调整与精细管理。

认知与解读

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建设TIM，是构建以CSPON为抓手的智慧规划体系的重要基础。一是新时代国土空间规划体系构建需要一套全新的数字化土壤，实现对运行现状、目标愿景和实施过程的全周期数字化管理；二是全域数字化转型涉及各行各业，统一标准的TIM将是提升现代化治理能力的重要基础；三是适应和推动数字经济发展的需要，从工业文明时代走向生态文明时代的过程中，需要构建全新的数字化基础设施。

经过多年发展，自然资源部门已经积累了丰富且优质的数据资源，这些数据资源成为当前各项规划工作的重要生产要素。但是，面向系统性的空间治理，既有的数据呈现出缺乏对空间治理的系统性应对、缺乏逻辑关联、难以动态联动并发现空间规律等方面的不足。因此，需要统一新时期的数字化标准，并建立统一、长效、稳定的数据获取机制、融合方法与更新环境。基于上述背景和基础，从CIM走向TIM，需要重点实现“三个升维”：一是要素化升维，二是全息化升维，三是智慧化升维，最终实现动态生长、自主学习。

要素化。依托五级三类的国土空间规划体系，对空间要素进行数字化转译，建立规划要素谱系。以此打通从各类数据资源到规划要素之间的逻辑关系，实现从数据到要素再到规划的系统性关联。

全息化。在要素化基础上，基于地理时空信息串联自然资源部门和其他各行业领域数据，实现各类语义信息的全面整理、融合，实现全息化。通过整合“地上+地下”“二维+三维”“空间+时间”等多维数据，全面感知国土空间运行状态，精准对比国土空间规划的愿景目标，动态研判规划实施过程，实现对国土空间规划的实时监督与动态调整。

智慧化（自学习、自生长）。基于城市与空间的复杂性、开放性特征，通过融入动态数据以及大模型等技术，信息模型能够实时更新并迭代优化，从而精准获取各类信息，进一步实现从城市基层治理微观层面到国土空间安全韧性总体层面的全方位感知，由此打通微观到宏观的数字化治理路径。

总体构思与进展

武汉市在多年数据积累上，系统性开展了“三图”（即现状底图、规划蓝图、实施动图）的数据治理，在“三图”基础上继续构建TIM。

一是规划蓝图。基于国土空间规划体系，梳理形成纵向传导、横向关联的要素谱系，并与基础地理、调查监测、规划编制、管理审批等各类时空数据进行关联融合，建立一套面向空间治理的国土空间规划数字化成果体系。

二是现状底图。以“三调”年度变更为基础，建立了基础层、专项层、专业层和流动层四个数据层次，将自然资源部门数据拓展为国民经济全口径、全行业数据。

三是实施动图。串联了全市自然资源领域的6个阶段、43个环节、89个审批事项，建立起规则统一、有序关联、实时更新的规划实施数据库。

在“三图”基础上，武汉市按照要素化的方法将“三图”进行打通、融合。选取汉阳区作为试点片区，分析国土空间总体规划中汉阳区的总体格局、功能分区、规划布局，并探讨若干专项规划在空间上的细化方案，最后落实到详规层面，作为专项规划实施的重要转化点。在融合过程中，重点将现状数据、专项数据以及流动数据融合串联，该项工作极具挑战，也是未来TIM建设需要重点攻克的方向之一。

通过数据融合串联，进而模拟汉阳区从现状到规划过去十几年来的发展过程以及每一块地的演变。例如，对于公共服务设施，可以看到任意时间节点、任意设施的现状、规划、实施进度。这些进度数据可实现动态比对、自动生成，还可以把设施实施的进度和服务能力与国土空间规划要素对应，结合相应专业部门的数据，从而全面掌握国土空间的运行和治理状态。

实践与技术

通过数据治理，建设TIM，其目的是增强国土空间规划的精准感知能力、主动优化能力和实施响应能力。

以排水防涝模型为例。排水相关的地表覆盖数据、管网数据、天气预报数据、泵站数据等虽有大量积累，但数据层层叠叠、缺乏有效深度关联。将上述数据汇聚起来，通过空间一致性、属性完整性等技术工作，使每一段管网保持拓扑连接，由此建立了一套单要素的空间信息模型。在此基础上建立业务模型，包括排水径流、水力学模型、降雨模型、耦合模型等，模拟雨水从地面进入管网、通过泵站抽排到河流，以及雨水过大时通过管网重新回到地面产生地面积水的整个过程。

经过四次实测，模型平均准确率超过75%，可用于国土空间规划方案推演与实施监测。同时，对于地下管网系统，目前仍缺乏低成本、快速获取的运行状态技术，这也是未来TIM建设与应用需要着力解决的问题。

基于此，我们将CSPON应用构建概括为分成三个部分：信息模型、业务模型和用户接口。其中，以TIM为目标的信息模型，成为CSPON建设与运行的核心技术基础。

TIM 的建设，概括为以下四步：第一步是数据获取，也称为数据同步技术。第二步是数据存储，即确定获取之后存储哪些内容、以什么格式存储。第三步是关联融合，即用什么数据技术把层层叠叠的数据关键存储起来。第四步是可视化，使其直观呈现并面向具体应用场景。

数据获取。从不同业务系统当中获取数据也叫做数据同步，通过数据探查，实现业务系统数据的自动推送，信息模型进行同步更新。

数据存储。将不同来源、不同精度、不同颗粒度的数据，包括标准的时空数据、流数据、文本数据等，进行统一存储。

关联融合。通过地上、地表、地下的静态、动态要素的信息数据的集成融合，实时反映各类国土空间规划要素的运行状态，对自然空间、人造空间、未来空间进行动态比对，构建真正“一张图”的融合数据体系，实现数据可连接、可计算，达到“一动皆动”的效果。在技术上，目前主要采用图数据库技术进行关联融合，但未来是否只有这一种技术仍值得探讨。

可视化。通过数据可视化技术，展示国土空间规划的实施进程、相互影响与空间要素的运行状态，包括每个地块的前世今生，有多少人、有多少企业等。可视化技术，也是TIM建设的重要内容。

另外，为使TIM具备智慧化、自生长的能力，其建设还将涉及知识化、人工智能生成内容（AIGC）等技术的融入。

知识化技术。数据治理本身有大量知识（显性知识、隐性知识）。构建CSPON的过程中有大量的显性知识、隐形知识，需要通过知识化过程被整理、生产出来。

AIGC技术。AIGC使知识化进程得到加快，改变了过去靠人工生产的方式。基于AIGC的TIM构建过程中，目前最可行的是Agent方法。基于Agent将任务拆分成若干个具体任务，尝试用Agent加快数据提取、存储、融合和可视化过程时，出现两个问题：一是Agent分解能力需要复杂的学科背景；二是Agent最小计算能力仍基于AIGC，背后面临着一定程度的不可解释性和不可预见性，这是需要进一步克服的。