..系統工程學方法在城市規劃中的應用摘要：教科書對于城市規劃的定義是"對一定時期內城市的經濟和社會發展,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,城市規劃的重要特色之一是諸多要素緊密集合,綜合性、系統性很強。實際上,城市本身就是一個復雜的巨系統,長期以來以一般系統理論為基礎的系統分析方法,已經幫助了規劃工作者認識許多復雜的城市問題。雖然,城市規劃工作者比較容易理解系統工程基于系統論的城市規劃研究,學的一些基本思想。但是,樸素的系統觀點和簡單的系統分析方法都不足以滿足實際工作的需要。應該講,在我國城市規劃中必然要運用系統工程理論,發展城市規劃系統工程學。關鍵詞：城市規劃、系統工程、系統思想、系統方法、應用、運用一、系統工程系統工程學是研究分析有關復雜信息反饋系統的動態趨勢的學科。系統工程學以控制論、控制工程、系統工程、信息處理和計算機仿真技術為基礎,研究復雜系統隨時間推移而產生的行為模式。系統工程的研究對象對象是將"系統"；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、經濟、管理等非實體即概念對象在內。這就是系統工程與傳統工程的區別。其工程的任務,是在傳統工程單一技術任務的基礎上,還要解決系統的全盤統籌問題,即要解決系統內部各子系統之間、系統與外部環境之間的總體協調問題。其工程方法是以系統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、長遠出發去考察問題,擬訂目標和功能,并在規劃、開發、組織、協調各關鍵時刻,進行分析、綜合、評價求得優化方案,然后用傳統工程行之有效的方法進行工程設計、生產、安裝、建造新的系統或改造舊的系統,并使之整個壽命期最優。城市規劃系統工程城市系統工程也就是將系統工程的原理、觀點和方法運用于城市系統中。其中包括城市規劃系統工程、城市管理系統工程、城市建設系統工程和城市信息系統工程。它們分別以城市規劃、城市管理、城市建設、城市信息等子系統為研究對象,將研究目標定量化和模型化,來實現城市系統的正常運作三、系統工程方法在城市規劃中的應用1、城市系統規劃〔系統思想在規劃中的運用城市系統規劃是基于系統科學和系統工程原理和方法的新型現代規劃,是對傳統規劃的革新。城市規劃的系統性體現在規劃對象的系統性和規劃過程的系統性兩方面。系統規劃思想是以系統論為理念背景解構城市發展,強調城市戰略規劃,通過對城市發展體系、資源稟賦、產業結構、金融體系、生態環境等進行系統化研究,綜合系統地解決城市發展戰略定位、產業發展及選擇、空間發展戰略、城市資源利用、城市重大引擎項目建設等多元問題。城市系統規劃是由英國城市規劃師麥克勞林首次提出,其規劃過程基本可表示成:<1>編制規劃的決定;<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：XX省武陟縣系統規劃實踐。其系統規劃內涵邏輯如下：武陟縣系統規劃體系構架武陟縣系統規劃體系構架由兩圖可以看出,在武陟縣規劃過程中,運用系統的邏輯思維,將影響城市發展的各個要素如加以充分協調考慮,從而可以制定出合理的方案,進行規劃建設。2、系統規劃方法-PER方法、PDCA方法<1>PER方法是指科學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,按以下步驟進行:=1\*GB3①按照系統方法的原則,通過系統分析,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。=2\*GB3②根據工程順序列出明細表,通過計算分析,畫出工作計劃的網絡圖,找出"關鍵線路"。=3\*GB3③進行系統的可行性研究,根據網絡圖的"關鍵線路"篩選方案,確定最佳方案。=4\*GB3④執行計劃或方案。從城市規劃的角度看,運用PER方法有以下步驟:=1\*GB3①制定城市建設和發展的、宏觀的、戰略的、整體的方針和方案。就是在掌握了城市及其所在區域的自然、經濟、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、發展方向、合理規模、總體布局、區域中心地位、綜合發展指標、主干工程和技術方案等等。=2\*GB3②制定城市建設的、微觀的、戰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、擴建和新城開發中的工業、農業、交通運精、居民住宅、市政工程、公共設施、文化教育、公共衛生、商業服務業、園林綠化等等。=3\*GB3③進行規劃方案的可行性研究,篩選規劃方案,確定最佳方案。=4\*GB3④執行方案。現實情況中,規劃方案往往不能100%執行。為不斷完善和提高,通常用"PDCA計劃循環法"。PDCA是計劃<Plan>、執行<Do>、檢查<Cheek>、總結處理<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執行計劃。=3\*GB3③和實際對照,檢查執行情況。=4\*GB3④總結處理3、系統工程方法在城市規劃建設中的應用下面簡單地介紹幾個系統工程方法的概念及其在城市規劃中的應用實例：〔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十位專家征詢意見,收回意見并對每個問題進行統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計歸納并反饋給專家們,如此反復進行,一般經過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據,經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規劃改建工作,規劃設計者讓一般居民研究規劃設計的目標,并且居民在制定規劃過程中參與提議,最終居民與規劃設計者就中心區建設達成共識,確保規劃的成功,其進行的方式就是"假想—反饋—假想—再反饋…—達成一致意見"。模糊評定法:城市用地的評定是城市規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,有時還要考慮農業價值等人為因素。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劃中得到了具體的應用。其方法的步驟一般為:首先根據用地評定的精度要求確定合適的單元規模,將用地各因子的數值填入各單元內,求得隸屬度和模糊關系矩陣,根據城市規劃工作的經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"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、可持續發展的角度來審視城市規劃的用地控制觀念及城市開發戰略。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,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,數學化,不僅簡化了系統的分析和計算,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的15家不合理有污染的企業實行了搬遷改造,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8億元,中心區的土地利用率提高,同時促進了產業結構的優化"。實例：XX古城容量研究中就應用了層次分析法,國務院在批復XX城市總體規劃時明確指出:"古城內嚴禁新建工廠或擴建工廠,…對嚴重污染環境的工廠,要逐步遷出,…要全面保護古城風貌,…"根據國務院的批復,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,并使旅游開發的規模得到合理的控制,對古城原有的工業、市級公建、人口進行調整,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,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,其他數值和第一名方案相同或相近。〔4數學規劃方法:數學規劃方法是將所考察的問題建立一個數學模型,并求解模型得到數據,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：開發商對住宅小區建設選址,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；對工業項目選址,應視建設項目特點,功能規模,供應及市場,生產技術協作,員工文化教育及生活服務,社會及生態環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劃的模型來進行分析決策,數學模型為: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,由城市建設規劃、城市經濟及社會發展規劃和建設項目及經營目標等確定。在區域與城市的可持續發展規劃中,污染物的總量控制規劃是其核心工作之一,其本質是研究規劃區域污染物的產生、排放規律、治理資金需求及與人口、經濟發展的協調關系,以便從宏觀上定性和定量地把握人口,經濟發展對資源環境的影響。從而提出規劃與管理對策,促進社會、經濟和環境效益的協調一致。環保問題可建立線性規劃模型來進行分析決策,其數學模型為: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;為第j個單位源在第i個控制點上的濃度值;為第i個控制點的環境目標值。在城市總體規劃過程中,進行人口的預測是最基礎的工作,許多方法都建立了數學模型,如=1\*GB3①平均增長率法：P-規劃期末城市人口規模；-城市現狀人口規模；-城市年平均自然增長率；-城市年平均機械增長率；n-規劃年限。這種方法適合初步經濟發展穩定的城市,人口增長會逐步增加,人口增長率變化不大。=2\*GB3②剩余勞動力轉化法：P-規劃期末城鎮人口規模；-現狀城鎮人口規模；K-城鎮人口的綜合增長率；Z-農村剩余勞動力進鎮比例；f-農業勞動力占周圍農村總人口的比例,一般為45%-50%；；n-規劃年限。這種方法適合具有剩余勞動力的小城鎮人口規模預測,不適合對城市化水平很高的城市人口規模進行預測。〔5投資-收益分析法:該方法是將幾個不同的規劃方案的投資與產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,不僅對方案所產生的直接影響作出評估,也需對產生的次要影響作出評估；對現在產生的影響作出評估,對將來產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劣；第二類按交通方面費用的金額大小定出優劣；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、結束語城市規劃是動態的而非靜態的規劃,規劃應從現狀出發,面向未來的變化；因此城市規劃不可能由少數規劃人員來包攬一切,需要吸收社會、經濟、法律、環境、統計學、計算機、…各方面人員參加。這早已是世界各國發展的趨向。但對于現代規劃師來說,系統工程學知識將會逐漸成為不可或缺的基本技能,因為它使得城市規劃不只是規劃師依據經驗定性地進行規劃設計,而是使得設計更加有理有據。隨著我國經濟的發展,城市化進程加快,系統工程的方法在城市化,城市規劃中得到了更加深入的應用。城市空間的布局將日趨合理,產業結構也將更加合理,區域經濟更加活躍。可是,承認系統方法在城市規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劃師的主觀想法和判斷在里面。應用系統方法的目的不是以"客觀的技術和方法"作為規劃師權威建立的基礎和向公眾發號施令的砝碼,而是通過系統方法能更好地表達規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,規劃設計師在使用系統工程方法是,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,那么在現實中會覺得太籠統,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