系統(tǒng)工程學方法在城市規(guī)劃中的應用

系統(tǒng)工程學方法在城市規(guī)劃中的應用摘要：教科書對于城市規(guī)劃的定義是“對一定時期內城市的經(jīng)濟和社會發(fā)展，土地利用，空間布局以及各項建設的綜合部署，具體安排和實施管理".然而，作為一門學科，城市規(guī)劃的重要特色之一是諸多要素緊密集合，綜合性、系統(tǒng)性很強.實際上，城市本身就是一個復雜的巨系統(tǒng)，長期以來以一般系統(tǒng)理論為基礎的系統(tǒng)分析方法，已經(jīng)幫助了規(guī)劃工作者認識許多復雜的城市問題.雖然，城市規(guī)劃工作者比較容易理解系統(tǒng)工程基于系統(tǒng)論的城市規(guī)劃研究，學的一些基本思想.但是，樸素的系統(tǒng)觀點和簡單的系統(tǒng)分析方法都不足以滿足實際工作的需要。應該講，在我國城市規(guī)劃中必然要運用系統(tǒng)工程理論，發(fā)展城市規(guī)劃系統(tǒng)工程學。關鍵詞:城市規(guī)劃、系統(tǒng)工程、系統(tǒng)思想、系統(tǒng)方法、應用、運用一、系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程學是研究分析有關復雜信息反饋系統(tǒng)的動態(tài)趨勢的學科。系統(tǒng)工程學以控制論、控制工程、系統(tǒng)工程、信息處理和計算機仿真技術為基礎，研究復雜系統(tǒng)隨時間推移而產(chǎn)生的行為模式。系統(tǒng)工程的研究對象對象是將“系統(tǒng)”；其工程的內涵不僅是“硬件”，還包括了“軟件”，即工程技術中的實體，還包括社會、經(jīng)濟、管理等非實體即概念對象在內。這就是系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)工程的區(qū)別。其工程的任務，是在傳統(tǒng)工程單一技術任務的基礎上，還要解決系統(tǒng)的全盤統(tǒng)籌問題，即要解決系統(tǒng)內部各子系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的總體協(xié)調問題。其工程方法是以系統(tǒng)的主要觀點和方法為基礎，運用先進的科學技術和手段，從全局、整體、長遠出發(fā)去考察問題，擬訂目標和功能，并在規(guī)劃、開發(fā)、組織、協(xié)調各關鍵時刻，進行分析、綜合、評價求得優(yōu)化方案，然后用傳統(tǒng)工程行之有效的方法進行工程設計、生產(chǎn)、安裝、建造新的系統(tǒng)或改造舊的系統(tǒng)，并使之整個壽命期最優(yōu)。二、城市規(guī)劃系統(tǒng)工程城市系統(tǒng)工程也就是將系統(tǒng)工程的原理、觀點和方法運用于城市系統(tǒng)中。其中包括城市規(guī)劃系統(tǒng)工程、城市管理系統(tǒng)工程、城市建設系統(tǒng)工程和城市信息系統(tǒng)工程。它們分別以城市規(guī)劃、城市管理、城市建設、城市信息等子系統(tǒng)為研究對象，將研究目標定量化和模型化，來實現(xiàn)城市系統(tǒng)的正常運作三、系統(tǒng)工程方法在城市規(guī)劃中的應用1、城市系統(tǒng)規(guī)劃（系統(tǒng)思想在規(guī)劃中的運用）城市系統(tǒng)規(guī)劃是基于系統(tǒng)科學和系統(tǒng)工程原理和方法的新型現(xiàn)代規(guī)劃，是對傳統(tǒng)規(guī)劃的革新。城市規(guī)劃的系統(tǒng)性體現(xiàn)在規(guī)劃對象的系統(tǒng)性和規(guī)劃過程的系統(tǒng)性兩方面。系統(tǒng)規(guī)劃思想是以系統(tǒng)論為理念背景解構城市發(fā)展，強調城市戰(zhàn)略規(guī)劃，通過對城市發(fā)展體系、資源稟賦、產(chǎn)業(yè)結構、金融體系、生態(tài)環(huán)境等進行系統(tǒng)化研究，綜合系統(tǒng)地解決城市發(fā)展戰(zhàn)略定位、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及選擇、空間發(fā)展戰(zhàn)略、城市資源利用、城市重大引擎項目建設等多元問題.城市系統(tǒng)規(guī)劃是由英國城市規(guī)劃師麥克勞林首次提出，其規(guī)劃過程基本可表示成：（1）編制規(guī)劃的決定；（2）羅列目標，制訂任務；（3）借助于模型，研究可能的行動方向；（4）根據(jù)價值和投入/效益來評價各比較方案；（5）通過公共投資或對私人投資的控制來付諸行動.實例：河南省武陟縣系統(tǒng)規(guī)劃實踐。其系統(tǒng)規(guī)劃內涵邏輯如下：由兩圖可以看出，在武陟縣規(guī)劃過程中，運用系統(tǒng)的邏輯思維，將影響城市發(fā)展的各個要素如加以充分協(xié)調考慮，從而可以制定出合理的方案，進行規(guī)劃建設。武陟縣系統(tǒng)規(guī)劃體系構架2、系統(tǒng)規(guī)劃方法一PER方法、武陟縣系統(tǒng)規(guī)劃體系構架PDCA方法（1）PER方法是指科學研究計劃的選擇修定方.PER是計劃（Plan）、（Elect）修定（Revise）三個英文的簡稱。運用￡日方法時，按以下步驟進行：按照系統(tǒng)方法的原則，通過系統(tǒng)分析，了解全部工程要素和關系的邏輯順序，制定初步方案和計劃，計劃可有幾套以供選擇。根據(jù)工程順序列出明細表，通過計算分析，畫出工作計劃的網(wǎng)絡圖，找出“關鍵線路”.進行系統(tǒng)的可行性研究，根據(jù)網(wǎng)絡圖的“關鍵線路”篩選方案，確定最佳方案。執(zhí)行計劃或方案。從城市規(guī)劃的角度看，運用PER方法有以下步驟：制定城市建設和發(fā)展的、宏觀的、戰(zhàn)略的、整體的方針和方案。就是在掌握了城市及其所在區(qū)域的自然、經(jīng)濟、文化等方面的一般條件和基本特征基礎上,明確城市的性質、發(fā)展方向、合理規(guī)模、總體布局、區(qū)域中心地位、綜合發(fā)展指標、主干工程和技術方案等等。制定城市建設的、微觀的、戰(zhàn)術的或具體步驟和措施.就是在宏觀的方針和方案的指導下，具體安排城市各項建設工程或項目。包括舊城改造、擴建和新城開發(fā)中的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運精、居民住宅、市政工程、公共設施、文化教育、公共衛(wèi)生、商業(yè)服務業(yè)、園林綠化等等.進行規(guī)劃方案的可行性研究,篩選規(guī)劃方案，確定最佳方案。執(zhí)行方案.現(xiàn)實情況中，規(guī)劃方案往往不能1%執(zhí)行。為不斷完善和提高，通常用“PDCA計劃循環(huán)法JPDCA是計劃(Plan)、執(zhí)行(Do)、檢查(Cheek)、總結處理(Action)四個字的縮寫。具體做法是：按著PER的工作制定出滿意的計劃.執(zhí)行計劃。和實際對照，檢查執(zhí)行情況?？偨Y處理3、系統(tǒng)工程方法在城市規(guī)劃建設中的應用下面簡單地介紹幾個系統(tǒng)工程方法的概念及其在城市規(guī)劃中的應用實例：(1)德爾菲方法：也稱“專家函詢法”，其要點為：將所研究的問題列為題意明確的若干條子問題，再將其郵寄給選定的數(shù)十位專家征詢意見，收回意見并對每個問題進行統(tǒng)計歸納后反饋給專家，進行第二輪征詢，收回第二輪征詢后再進行統(tǒng)計歸納并反饋給專家們，如此反復進行，一般經(jīng)過3—4輪，可得到比較集中一致的意見。實例：巴西政府在為開發(fā)內地，加強國家安全,決定在中部，稀樹草原建都，在新都選址時就是應用這種方法測定數(shù)據(jù)，經(jīng)各方面專家論證評選，最后才定案的。培根主持的美國費城中心區(qū)規(guī)劃改建工作，規(guī)劃設計者讓一般居民研究規(guī)劃設計的目標，并且居民在制定規(guī)劃過程中參與提議,最終居民與規(guī)劃設計者就中心區(qū)建設達成共識，確保規(guī)劃的成功，其進行的方式就是“假想-反饋-假想-再反饋...一達成一致意見”。(2)模糊評定法：城市用地的評定是城市規(guī)劃的一個重要基礎工作,用地評定的結果很大程度上影響了用地的選擇和規(guī)劃方案的構思。城市用地的評定通常要綜合考慮地形坡度，地載力，地下水深度，洪水淹沒情況，地貌等，有時還要考慮農(nóng)業(yè)價值等人為因素。各個因素單獨進行評價一般并不困難，但各因素由于彼此間一般不存在著固有的內在聯(lián)系，諸多因素在一起進行綜合評價就遇到了很大困難。因此模糊綜合評定法在城市用地規(guī)劃中得到了具體的應用.其方法的步驟一般為：首先根據(jù)用地評定的精度要求確定合適的單元規(guī)模，將用地各因子的數(shù)值填入各單元內，求得隸屬度和模糊關系矩陣，根據(jù)城市規(guī)劃工作的經(jīng)驗決定各評定因子對用地等級評定的相對重要程度，進行模糊推論從而得出結論。建設項目的地點或地址的選擇是項目投資前期論證的重要問題，建設選址失誤將造成的惡劣后果！如60年代“三線”建設選址的后果；90年代因“房地產(chǎn)"波及的“圈地運動”，使大宗土地稀缺資源閑置浪費。土地作為一種稀缺且不可再生的基本資源，一直是城市規(guī)劃保護和控制的主要目標，土地的合理利用的要求已日漸加強。需要從科學的、可持續(xù)發(fā)展的角度來審視城市規(guī)劃的用地控制觀念及城市開發(fā)戰(zhàn)略。對城市土地的利用應當從簡單地滿足基本的城市功能需求轉向對土地的合理配置和高效利用，系統(tǒng)工程的方法就應更廣泛，更深入地用來評價和調整城市土地的利用。（3）層次分析法：層次分析法是將復雜的問題分解為若干層次的子系統(tǒng)，在比原問題簡單得多的層次上進行分析、比較、量化、排序（單排序），然后再逐級地進行綜合（總排序）。它既可以將人的主觀判斷用數(shù)量形式加以表達處理，又可以提示人們對某類問題的主觀判斷前后是否有矛盾.這種將主觀判斷加以整理，量化和綜合的客觀方法，使思維過程條理化，數(shù)學化，不僅簡化了系統(tǒng)的分析和計算，而且還有助于保持思維過程的一致性.隨著城市化的發(fā)展，城市人的增加，城市的居住,交通，污染等矛盾的加劇,城市規(guī)劃工作者將不可避免地面臨舊城改造，工廠搬遷等問題。1995年前后，“大連市對遺留在市中心區(qū)的15家不合理有污染的企業(yè)實行了搬遷改造，騰出用地21公頃，代之以公園綠地與大型的公共建筑，盤活土地資產(chǎn)8億元，中心區(qū)的土地利用率提高，同時促進了產(chǎn)業(yè)結構的優(yōu)化”。實例：蘇州古城容量研究中就應用了層次分析法，國務院在批復蘇州城市總體規(guī)劃時明確指出：“古城內嚴禁新建工廠或擴建工廠，…對嚴重污染環(huán)境的工廠,要逐步遷出，…要全面保護古城風貌，…”根據(jù)國務院的批復，確定古城要全面保護,并建設一個風景旅游的城市，為了合理保護古城，并使旅游開發(fā)的規(guī)模得到合理的控制，對古城原有的工業(yè)、市級公建、人進行調整，最終確定古城的合理容量.研究工作者將其分成旅游容量、公建遷出量，工廠遷出量，居住水平四個子系統(tǒng)，設置了19個指標，建立了模型，對古城內268家工廠進行綜合，分析，研究并根據(jù)總效用值大小將81個方案進行排序。當然所得結論只是為決策人提供了決策參考，決策時仍然要受決策者的意識影響。如第一名方案遷出120家工廠,可能決策者會感到實施中的困難，而第二名方案遷廠為98家，其他數(shù)值和第一名方案相同或相近。（4）數(shù)學規(guī)劃方法：數(shù)學規(guī)劃方法是將所考察的問題建立一個數(shù)學模型,并求解模型得到數(shù)據(jù),然后對問題作定性和定量的分析并得出結論,這種方法在城市規(guī)劃中應用較多.不同的建設項目，不同的投資者，不同的用戶對建設選址持有不同的標準和價值觀。實例：開發(fā)商對住宅小區(qū)建設選址，其關注的是地段位置和市場潛力;住戶在制定購房策略時，對建設地址的基礎設施，文化教育和生活服務諸多條件特別關心;對工業(yè)項目選址，應視建設項目特點，功能規(guī)模，供應及市場，生產(chǎn)技術協(xié)作，員工文化教育及生活服務，社會及生態(tài)環(huán)境等多方面的條件來制定建設地址目標及其評價準則。因此對建設選址就需建立多目標規(guī)劃的模型來進行分析決策，數(shù)學模型為：其中：X={}，為第j個建設選址方案；為第i個建設選址目標，可由相關的定性和定量指標表示；為建設選址的建設約束條件，由城市建設規(guī)劃、城市經(jīng)濟及社會發(fā)展規(guī)劃和建設項目及經(jīng)營目標等確定在區(qū)域與城市的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃中，污染物的總量控制規(guī)劃是其核心工作之一，其本質是研究規(guī)劃區(qū)域污染物的產(chǎn)生、排放規(guī)律、治理資金需求及與人、經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調關系，以便從宏觀上定性和定量地把握人，經(jīng)濟發(fā)展對資源環(huán)境的影響.從而提出規(guī)劃與管理對策，促進社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益的協(xié)調一致。環(huán)保問題可建立線性規(guī)劃模型來進行分析決策，其數(shù)學模型為：其中為第j個單位源的排放強度；為第j個單位源的排放權重系數(shù)；為第j個單位源在第i個控制點上的濃度值；為第i個控制點的環(huán)境目標值.在城市總體規(guī)劃過程中，進行人的預測是最基礎的工作，許多方法都建立了數(shù)學模型，如①平均增長率法：P-規(guī)劃期末城市人規(guī)模；一城市現(xiàn)狀人規(guī)模;-城市年平均自然增長率；一城市年平均機械增長率;n-規(guī)劃年限。這種方法適合初步經(jīng)濟發(fā)展穩(wěn)定的城市，人增長會逐步增加，人增長率變化不大。②剩余勞動力轉化法：P-規(guī)劃期末城鎮(zhèn)人規(guī)模；-現(xiàn)狀城鎮(zhèn)人規(guī)模;K一城鎮(zhèn)人的綜合增長率；Z-農(nóng)村剩余勞動力進鎮(zhèn)比例；f-農(nóng)業(yè)勞動力占周圍農(nóng)村總人的比例，一般為45%—50%；-城鎮(zhèn)周圍農(nóng)村現(xiàn)狀人總數(shù)；k-城鎮(zhèn)周圍農(nóng)村的自然增長率；s-城鎮(zhèn)周圍農(nóng)村的耕地面積；b一每個勞動力額定擔負的耕地畝數(shù),一般為1。4—1.7；n-規(guī)劃年限。這種方法適合具有剩余勞動力的小城鎮(zhèn)人規(guī)模預測，不適合對城市化水平很高的城市人規(guī)模進行預測。投資一收益分析法:該方法是將幾個不同的規(guī)劃方案的投資與產(chǎn)生的社會效益加以評估和比較，其目的是幫助決策者了解采取不同的方案將會產(chǎn)生哪些利和弊，幫助決策者作出決策。將整個城市作為一個整體來考慮，不僅對方案所產(chǎn)生的直接影響作出評估，也需對產(chǎn)生的次要影響作出評估；對現(xiàn)在產(chǎn)生的影響作出評估，對將來產(chǎn)生的影響也不能忽視。70年代初期英國倫敦第三航空港委員會在確定港址后，就是使用的投資一收益分析法為該港址選擇一個最好地方建設的城市，以便安置航空港的職工和家屬以及其他服務人員。決策人員提出八個方案，根據(jù)評價因素分成三類。第一類按基本建設費用的投資額定出優(yōu)劣；第二類按交通方面費用的金額大小定出優(yōu)劣;第三類是不易用金額表示的各項影響因素；列出評價表，先作初步審查淘汰顯然較差的方案，然后再集中力量仔細審查較少量的方案，最后得到了所需要的最好方案.四、結束語城市規(guī)劃是動態(tài)的而非靜態(tài)的規(guī)劃，規(guī)劃應從現(xiàn)狀出發(fā)，面向未來的變化；因此城市規(guī)劃不可能由少數(shù)規(guī)劃人員來包攬一切，需要吸收社會、經(jīng)濟、法律、環(huán)境、統(tǒng)計學、計算機、…各方面人員參加.這早已是世界各國發(fā)展的趨向。但對于現(xiàn)代規(guī)劃師來說，系統(tǒng)工程學知識將會逐漸成為不可或缺的基本技能，因為它使得城市規(guī)劃不只是規(guī)劃師依據(jù)經(jīng)驗定性地進行規(guī)劃設計，而是使得設計更加有理有據(jù)。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程加快，系統(tǒng)工程的方法在城市化，城市規(guī)劃中得到了更加深入的應用。城市空間的布局將日趨合理，產(chǎn)業(yè)結構也將更加合理，區(qū)域經(jīng)濟更加活躍?？墒牵姓J系統(tǒng)方法在城市規(guī)劃中的有效性的同時應該看到它的局限性，在模型的建立和評價過程中不可避免的有規(guī)劃師的主觀想法和判斷在里面。應用系統(tǒng)方法的目的不是以“客觀的技術和方法"作為規(guī)劃師權威建立的基礎和向公眾發(fā)號施令的祛碼,而是通過系統(tǒng)方法能更好地表達規(guī)劃師認識城市的方式和途徑，能在公眾、政府和技術人員之間更好的交流。因此，規(guī)劃設計師在使用系統(tǒng)工程方法是，要充分說明自己的前提和假設，在選擇模型時有自己的哪些主觀判斷，在評價時采用了哪些價值標準。其次,對于城市的認識存在這樣的問題：對它的抽象和概括程度太高,那么在現(xiàn)實中會覺得太籠統(tǒng),無法操作；抽象和概括程度太低,又會覺得太瑣碎而難以操作。系統(tǒng)方法對城市進行概括和抽象的時候，進行假設是必不可少的，假設太多，會與現(xiàn)實不符；假設太少，難免煩瑣。因此，在對城市進行抽象和模擬的時候,系統(tǒng)方法總是處于兩難境地，這也說明了在城市規(guī)劃中應用