系統(tǒng)工程學(xué)方法在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

..系統(tǒng)工程學(xué)方法在城市規(guī)劃中的應(yīng)用摘要：教科書對于城市規(guī)劃的定義是"對一定時期內(nèi)城市的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展,土地利用,空間布局以及各項建設(shè)的綜合部署,具體安排和實施管理"。然而,作為一門學(xué)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(fù)雜的巨系統(tǒng),長期以來以一般系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的系統(tǒng)分析方法,已經(jīng)幫助了規(guī)劃工作者認(rèn)識許多復(fù)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(xué)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(yīng)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(xué)。關(guān)鍵詞：城市規(guī)劃、系統(tǒng)工程、系統(tǒng)思想、系統(tǒng)方法、應(yīng)用、運用一、系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程學(xué)是研究分析有關(guān)復(fù)雜信息反饋系統(tǒng)的動態(tài)趨勢的學(xué)科。系統(tǒng)工程學(xué)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(shù)為基礎(chǔ),研究復(fù)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(nèi)涵不僅是"硬件",還包括了"軟件",即工程技術(shù)中的實體,還包括社會、經(jīng)濟(jì)、管理等非實體即概念對象在內(nèi)。這就是系統(tǒng)工程與傳統(tǒng)工程的區(qū)別。其工程的任務(wù),是在傳統(tǒng)工程單一技術(shù)任務(wù)的基礎(chǔ)上,還要解決系統(tǒng)的全盤統(tǒng)籌問題,即要解決系統(tǒng)內(nèi)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(diào)問題。其工程方法是以系統(tǒng)的主要觀點和方法為基礎(chǔ),運用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和手段,從全局、整體、長遠(yuǎn)出發(fā)去考察問題,擬訂目標(biāo)和功能,并在規(guī)劃、開發(fā)、組織、協(xié)調(diào)各關(guān)鍵時刻,進(jìn)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(jìn)行工程設(shè)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)。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(shè)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(shè)、城市信息等子系統(tǒng)為研究對象,將研究目標(biāo)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(yīng)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(xué)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(gòu)城市發(fā)展,強調(diào)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(jié)構(gòu)、金融體系、生態(tài)環(huán)境等進(jìn)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(shè)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(biāo),制訂任務(wù);<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?qū)λ饺送顿Y的控制來付諸行動。實例：XX省武陟縣系統(tǒng)規(guī)劃實踐。其系統(tǒng)規(guī)劃內(nèi)涵邏輯如下：武陟縣系統(tǒng)規(guī)劃體系構(gòu)架武陟縣系統(tǒng)規(guī)劃體系構(gòu)架由兩圖可以看出,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(diào)考慮,從而可以制定出合理的方案,進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)。2、系統(tǒng)規(guī)劃方法-PER方法、PDCA方法<1>PER方法是指科學(xué)研究計劃的選擇修定方法。PER是計劃<Plan>、<Elect>修定<Revise>三個英文的簡稱。運用PER方法時,按以下步驟進(jìn)行:=1\*GB3①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(guān)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。=2\*GB3②根據(jù)工程順序列出明細(xì)表,通過計算分析,畫出工作計劃的網(wǎng)絡(luò)圖,找出"關(guān)鍵線路"。=3\*GB3③進(jìn)行系統(tǒng)的可行性研究,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)圖的"關(guān)鍵線路"篩選方案,確定最佳方案。=4\*GB3④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:=1\*GB3①制定城市建設(shè)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(jì)、文化等方面的一般條件和基本特征基礎(chǔ)上,明確城市的性質(zhì)、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(biāo)、主干工程和技術(shù)方案等等。=2\*GB3②制定城市建設(shè)的、微觀的、戰(zhàn)術(shù)的或具體步驟和措施。就是在宏觀的方針和方案的指導(dǎo)下,具體安排城市各項建設(shè)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(shè)施、文化教育、公共衛(wèi)生、商業(yè)服務(wù)業(yè)、園林綠化等等。=3\*GB3③進(jìn)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。=4\*GB3④執(zhí)行方案。現(xiàn)實情況中,規(guī)劃方案往往不能100%執(zhí)行。為不斷完善和提高,通常用"PDCA計劃循環(huán)法"。PDCA是計劃<Plan>、執(zhí)行<Do>、檢查<Cheek>、總結(jié)處理<Action>四個字的縮寫。具體做法是:=1\*GB3①按著PER的工作制定出滿意的計劃。=2\*GB3②執(zhí)行計劃。=3\*GB3③和實際對照,檢查執(zhí)行情況。=4\*GB3④總結(jié)處理3、系統(tǒng)工程方法在城市規(guī)劃建設(shè)中的應(yīng)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(yīng)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(jìn)行統(tǒng)計歸納后反饋給專家,進(jìn)行第二輪征詢,收回第二輪征詢后再進(jìn)行統(tǒng)計歸納并反饋給專家們,如此反復(fù)進(jìn)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(nèi)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(yīng)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(shè)計者讓一般居民研究規(guī)劃設(shè)計的目標(biāo),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(shè)計者就中心區(qū)建設(shè)達(dá)成共識,確保規(guī)劃的成功,其進(jìn)行的方式就是"假想—反饋—假想—再反饋…—達(dá)成一致意見"。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(chǔ)工作,用地評定的結(jié)果很大程度上影響了用地的選擇和規(guī)劃方案的構(gòu)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(jìn)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(nèi)在聯(lián)系,諸多因素在一起進(jìn)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(yīng)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(nèi),求得隸屬度和模糊關(guān)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(jìn)行模糊推論從而得出結(jié)論。建設(shè)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(shè)選址失誤將造成的惡劣后果!如60年代"三線"建設(shè)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(hù)和控制的主要目標(biāo),土地的合理利用的要求已日漸加強。需要從科學(xué)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(yīng)當(dāng)從簡單地滿足基本的城市功能需求轉(zhuǎn)向?qū)ν恋氐暮侠砼渲煤透咝Ю?系統(tǒng)工程的方法就應(yīng)更廣泛,更深入地用來評價和調(diào)整城市土地的利用?！?層次分析法:層次分析法是將復(fù)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(jìn)行分析、比較、量化、排序<單排序>,然后再逐級地進(jìn)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(dá)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(xué)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,城市人口的增加,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,"XX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(jìn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化"。實例：XX古城容量研究中就應(yīng)用了層次分析法,國務(wù)院在批復(fù)XX城市總體規(guī)劃時明確指出:"古城內(nèi)嚴(yán)禁新建工廠或擴建工廠,…對嚴(yán)重污染環(huán)境的工廠,要逐步遷出,…要全面保護(hù)古城風(fēng)貌,…"根據(jù)國務(wù)院的批復(fù),確定古城要全面保護(hù),并建設(shè)一個風(fēng)景旅游的城市,為了合理保護(hù)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、人口進(jìn)行調(diào)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(shè)置了19個指標(biāo),建立了模型,對古城內(nèi)268家工廠進(jìn)行綜合,分析,研究并根據(jù)總效用值大小將81個方案進(jìn)行排序。當(dāng)然所得結(jié)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?！?數(shù)學(xué)規(guī)劃方法:數(shù)學(xué)規(guī)劃方法是將所考察的問題建立一個數(shù)學(xué)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(jié)論,這種方法在城市規(guī)劃中應(yīng)用較多。不同的建設(shè)項目,不同的投資者,不同的用戶對建設(shè)選址持有不同的標(biāo)準(zhǔn)和價值觀。實例：開發(fā)商對住宅小區(qū)建設(shè)選址,其關(guān)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(shè)地址的基礎(chǔ)設(shè)施,文化教育和生活服務(wù)諸多條件特別關(guān)心；對工業(yè)項目選址,應(yīng)視建設(shè)項目特點,功能規(guī)模,供應(yīng)及市場,生產(chǎn)技術(shù)協(xié)作,員工文化教育及生活服務(wù),社會及生態(tài)環(huán)境等多方面的條件來制定建設(shè)地址目標(biāo)及其評價準(zhǔn)則。因此對建設(shè)選址就需建立多目標(biāo)規(guī)劃的模型來進(jìn)行分析決策,數(shù)學(xué)模型為:其中:X={},為第j個建設(shè)選址方案;為第i個建設(shè)選址目標(biāo),可由相關(guān)的定性和定量指標(biāo)表示;為建設(shè)選址的建設(shè)約束條件,由城市建設(shè)規(guī)劃、城市經(jīng)濟(jì)及社會發(fā)展規(guī)劃和建設(shè)項目及經(jīng)營目標(biāo)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(zhì)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口、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的協(xié)調(diào)關(guān)系,以便從宏觀上定性和定量地把握人口,經(jīng)濟(jì)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(jìn)社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)一致。環(huán)保問題可建立線性規(guī)劃模型來進(jìn)行分析決策,其數(shù)學(xué)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(quán)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(biāo)值。在城市總體規(guī)劃過程中,進(jìn)行人口的預(yù)測是最基礎(chǔ)的工作,許多方法都建立了數(shù)學(xué)模型,如=1\*GB3①平均增長率法：P-規(guī)劃期末城市人口規(guī)模；-城市現(xiàn)狀人口規(guī)模；-城市年平均自然增長率；-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(jì)發(fā)展穩(wěn)定的城市,人口增長會逐步增加,人口增長率變化不大。=2\*GB3②剩余勞動力轉(zhuǎn)化法：P-規(guī)劃期末城鎮(zhèn)人口規(guī)模；-現(xiàn)狀城鎮(zhèn)人口規(guī)模；K-城鎮(zhèn)人口的綜合增長率；Z-農(nóng)村剩余勞動力進(jìn)鎮(zhèn)比例；f-農(nóng)業(yè)勞動力占周圍農(nóng)村總?cè)丝诘谋壤?一般為45%-50%；；n-規(guī)劃年限。這種方法適合具有剩余勞動力的小城鎮(zhèn)人口規(guī)模預(yù)測,不適合對城市化水平很高的城市人口規(guī)模進(jìn)行預(yù)測。〔5投資-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-收益分析法為該港址選擇一個最好地方建設(shè)的城市,以便安置航空港的職工和家屬以及其他服務(wù)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(shè)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(xì)審查較少量的方案,最后得到了所需要的最好方案。四、結(jié)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(yīng)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(jì)、法律、環(huán)境、統(tǒng)計學(xué)、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(xué)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(jìn)行規(guī)劃設(shè)計,而是使得設(shè)計更加有理有據(jù)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化進(jìn)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(yīng)用。城市空間的布局將日趨合理,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也將更加合理,區(qū)域經(jīng)濟(jì)更加活躍?？墒?承認(rèn)系統(tǒng)方法在城市規(guī)劃中的有效性的同時應(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)方法的目的不是以"客觀的技術(shù)和方法"作為規(guī)劃師權(quán)威建立的基礎(chǔ)和向公眾發(fā)號施令的砝碼,而是通過系統(tǒng)方法能更好地表達(dá)規(guī)劃師認(rèn)識城市的方式和途徑,能在公眾、政府和技術(shù)人員之間更好的交流。因此,規(guī)劃設(shè)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(shè),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(biāo)準(zhǔn)。其次,對于城市的認(rèn)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(jìn)行概括和抽象的時候,進(jìn)行假設(shè)是必不可少的,假設(shè)太多,會與現(xiàn)實不符;假設(shè)太少,難免煩瑣。因此,在對城市進(jìn)行抽象和模擬的