城市规划设计之WHATIF？规划支持系统

规划支持工具WHATIF？其字面上就表达了这样一个思想：如果关于未来的政策选择和假设正确的话（IF），会出现一个什么样的情况呢（THEN WHAT）？它不是为了追求准确地预测未来的唯一面貌，而是一个以多方案比选或政策为导向的规划支持工具。它所考虑的政策选择，包括公共基础设施的阶段性扩建计划、土地利用规划的实施、开放空间的保护与建立计划等。对未来的多种可能性考虑涉及人口规模和就业岗位数量的预测、相应的密度分布等。对于复杂的城市体系，这一系列不确定的因素以及它们对城市空间发展可能产生的作用，是规划和决策人员所希望了解和掌握的。

WHAT IF？是美国理查德.克洛斯特曼教授（Klosterman）和ESRI公司联合开发的可操作规划支持软件。它基于GIS技术和情景规划（ScenarioPlanning）概念，为规划和决策支持提供良好的操作环境。同时，WHATIF？将城市分析模型结合起来，把复杂的土地利用问题简化，所提供的未来土地利用模式考虑了不同地点具有不同的土地利用适宜性，其中对适宜地点的土地需求又考虑了特定的政策要求，从而对土地供给和土地需求进行平衡。

图8-11即为规划支持工具WHATIF的概念模型，其分析框架大致可以分为三个部分：土地供给分析、土地需求分析和土地利用分配分析。首先它通过对人口、就业密度等社会经济数据的分析，明确未来发展对土地空间的需求；其次通过对地形坡度、植被覆盖、水体分布和土地利用等自然和生态因素的分析，提供今后发展的土地供给量；然后结合不同政策因子拟定未来土地空间使用的各种可能状况。它要利用GIS数据库（空间数据和属性数据）及GIS分析工具，完成对土地利用的需求和土地利用供给的基础数据及图件的分析和整理。下面分别加以详细介绍。

图8-11 规划支持工具WHATIF概念模型

需求分析是对城市主要用地类型（比如居住、工业、服务业、绿地及保护用地等）在未来某一个时期的需求进行预测分析，WHATIF？可以允许用户设定不同的可能参数，从而计算出相应的预测值。例如，我们可以通过设定预测年的人口及户数、住房类型及住房用地密度测算未来的居住用地需求量；通过确定未来某产业的就业数及就业用地密度来测算该产业的用地需求等。如此可以对前述主要的城市用地类型分别进行需求量估测，同时这个估测量可以是多方案的。

供给分析是应用“打分和赋予权重”的方法对不同的用地类型进行土地适宜性评价。WHATIF？采取层次分析方法，对因子采取5标度方法打分，对因子的综合分析采用3标度方法赋予权重。对于不同用地类型，影响其空间位置选择的因素是不同的。规划师和决策人员要根据经验分别确定评价因子，然后进行因子赋值，并决定影响权重及用地转换的特殊要求。WHATIF？提供了相应的功能计算适宜性分值，得到评价区域内针对每类用地的适宜性优先等级。对每类用地来说，分值高的，适宜性强，分值低的，适宜性弱。利用该软件可以得到如下分析信息：显示适合于不同用地类型的适宜性分析图及适合于不同用地类型的土地供应量表，这些为下一步制定不同的土地利用的供给和需求的平衡方案奠定了基础。

运用WHATIF？最主要的目的是进行土地利用综合选择，而这一过程是建立在各类用地的需求分析与供给分析的基础上，并且增添了规划和决策人员对土地利用综合选择的若干干预因素，包括各类用地最小地块面积、用地空间分布优先等级和限制性条件。在这一过程中，WHATIF？发挥出了智能运算、快速成图的特点，不但能够将规划和决策人员对土地利用规划的适宜性要求、用地规模和布局要求在空间和数量上联系起来，而且提供了方便的操作界面，可供规划和决策人员选择多种土地利用方案。

简言之，WHATIF？把城市规划的空间问题通过计算机，将规划和决策人员对城市空间发展规划的诸多思想方便地显示出来，形成了一系列的假定方案，供规划人员和决策者参考。

本讲将以一个具体的应用实例，详细介绍规划支持系统WHATIF？软件应用的步骤、主要技术路线及结果分析，探讨在我国应用该系统的可能性和有效性。所选的应用实例为我国西部某县城，为县政府所在地。现状建成区用地面积2.1km²，人口为31098人。由于该地区耕地稀少，而此县城又为全县基本农田保护区面积最大的城镇之一，因而对基本农田的保护非常重视，该县城城市性质为旅游服务型，城区及城郊地区要求达到二级空气质量标准，其主导风向为西北和东南风向。

首先是采集规划和决策人员认为会对城镇土地利用和空间发展具有重要影响的空间和属性数据；然后在GIS环境中建立地理数据库，制作各类分析因素的专题图，并将它们进行空间叠加生成为一个SHP格式的文件（在WHATIF？中，这个SHP文件称之为UAZ-u-niforma nalysis zone，它包含了所有的土地空间分析信息）；接下来是在WHATIF？软件的操作环境中，调入该文件，在此基础上进行规划支持参数的输入并进行运算，参数的输入包括对分析因子打分并赋予权重，社会经济发展信息如人口、住房密度、就业密度等的输入，得到不同用地类型的土地利用供给和需求的分析结果；最后进行用地的综合平衡与分析，获得不同假设方案。

根据数据的可获取性和操作的可行性，选取了四类主要城市建设用地进行分析，即居住用地、工业用地、服务业用地和绿地。选取地形坡度、农业土壤、历史保护区、风向影响区域、建设条件作为土地适宜性评价的五个适宜性评价因素。考虑当地情况，选择了两种政策条件下（保护农田与不保护农田）的用地发展适宜性状况。其中，在保护农田条件下，对基本农田因素将给予着重考虑，它相对于其他评价因素会占据更大的权重。结合现状人口规模和预测资料，分析了两种状态下（高增长和低增长）的社会经济发展需求。对于高增长，采取城市化分析方法；对于低增长，采取自然增长法，预测人口、就业及相关用地需求。同时，根据规划和决策者的两种设想——集中发展与分散发展两种模式，进行土地利用的综合平衡，得到多个分析方案。与分散发展相比，集中发展表达的是用地的空间布局被“有意识”地安排在一个完整区域内。

根据上述分析步骤和技术路线，我们可得到相关的规划支持信息，包括图形和表格。表8-6是各类用地需求预测基本信息。基准年的人口、住户数、就业数是实际统计数据；规划年的人口、住户数、就业数是利用相关预测模型预测得出的数据，在WHATIF？中可以通过确定因子及参数自动计算出来，且它将用来进一步计算居住、工业、服务业和绿地的用地需求。对于用地需求的预测，以居住用地为例说明如下。比如对于城市化法（高增长率），居住用地需求面积增加值=（规划年户数-基准年户数）/居住面积密度=（26500-7775）/206hm²=91hm²。其中：居住面积密度根据居住环境质量由规划师和决策人员根据经验确定。最终得到居住用地需求总量为（170+91）hm²=261hm²。同样，得到其他用地的需求量，见表8-7。

表8-6 各类用地需求预测基本信息表(www.xing528.com)

表8-7 各类用地需求预测值

对各类用地供给分析，在输入相关因子及分值和权重后，WHATIF？自动计算每个分析单元的适宜性分值，得到不同适宜性用地的分布图和面积值。表8-8是相关评价面积。WHATIF？还能够快速地得到不考虑现有农田保护政策的居住用地适宜性评价图和相关面积值。工业用地、服务用地和绿地的适宜性评价，根据相同原理得到。

表8-8 居住用地不同适宜性面积值

由上述居住用地的需求和供给分析可以看出，本实例根据所定的各项参数得出土地供给量大于土地需求量，说明该城镇发展具有良好的土地供应前景。其他用地也可进行类似分析。在此基础上，下面就可以进行各类用地的空间分布评价。

图8-12反映的就是城市用地综合选择的结果，它们是城市未来发展的两种可能状况：一个是集约利用土地；另一个是分散利用土地的不同模式选择。WHATIF？能够将规划和决策人员提出的条件体现在最终的城市建设用地空间位置选择上，产生不同的假定方案。

综上所述，规划支持系统概念的提出和其应用受到规划者和决策者的关注，其原因在于新技术与传统城市规划结合日益密切的今天，我们需要一种结合定性与定量、时间与空间、手工与自动相结合的辅助工具，科学地进行规划和决策。城市是一个包含多因素的复杂巨系统，对城市用地空间的规划不能仅凭经验来勾画城市发展的唯一蓝图。城市规划日益强调尊重客观事实和公众参与，因此规划人员要立足于积极探讨城市未来的种种面貌。在这种条件下，利用规划支持系统及其可操作的相关软件来帮助规划和决策人员分析城市未来发展显得越来越重要。通过实例分析，笔者认为WHATIF？对我国城市土地利用规划辅助决策分析有积极的借鉴意义。与此同时，还认为，WHATIF？也存在着一些较为明显的不足。一方面，从它所依托的规划支持模型出发，在进行用地综合布局过程中，不能够将各类用地间的相互干扰与吸引考虑到生成的方案中；仅以适宜性和用地规模要求为主来控制用地布局是不够深入和全面的。另一方面，从操作角度出发，WHATIF？利用GIS数据，但不能够自行处理和修改GIS数据，这无疑给后期操作带来了不便；任何补充和修改决策因子的做法都意味着重新生成UAZ和输入决策参数。即使如此，笔者仍认为，作为一种可以操作的规划支持系统，WHATIF？为我们开拓了规划支持的思想，随着软件功能和技术的不断完善，会对规划和决策支持产生更加积极的影响。

图8-12 城市用地分布综合分析图（集约与分散）

目前，中国的城市规划需要系统的分析方法和科学的依据为决策提供支持；同时，城市规划提倡公众参与，并以政策为导向来共同探讨城市的未来，成为中国城市规划理论与实践发展的必然趋势。同时，GIS空间分析能力日益增强且软件的易于操作，以及空间数据可获取性的逐步增大，使规划决策支持系统及相关软件的开发和应用成为可能。我们相信规划支持系统将伴随着计算机技术、空间分析技术、管理学、城市学、地理学、系统工程技术等学科的发展得到进一步的完善和广泛应用。利用可行的规划支持软件去帮助规划人员和决策人员分析问题，并进行辅助决策，是对传统城市规划分析思想和方法改革的一种推进。