城市停车场三维地理信息平台研究与应用

胡章杰,何兴富

(重庆市勘测院,重庆 400020)

城市停车场三维地理信息平台研究与应用

胡章杰∗,何兴富

(重庆市勘测院,重庆 400020)

三维地理信息的快速发展催生了大量的行业应用,为有效地掌握和管理现有停车场资源,合理利用空余的城市资源补充城区停车场资源的不足,开展城市停车场三维地理信息平台建设具有重要意义。对此,基于停车场空间普查成果的建模技术应运而生。本文以三维地理信息应用系统开发技术为基础,结合三维仿真技术的特性,提出了一种空间普查数据自动构建三维停车场粗模的建模技术,并在城市规划管理等实际工程中进行应用。实践表明,基于空间普查的建模技术具有方便管理、快速和易于更新等特点。

三维地理信息;空间普查;三维仿真;城市规划管理

1 引 言

随着我国城市化进程的加快,城市人口不断增加,用地规模不断扩大,随着近年汽车保有量的快速增长,停车难问题成为制约城市发展的一个重要“瓶颈”。作为具有3000年历史的古城,重庆在发展进程中新旧城交错,由于各政府管理部门数据共享不畅,缺少对停车场规划和管理的统筹衔接,停车场现状掌握不清,更进一步加剧了“停车难”。另一方面,重庆作为西部典型的山地城市,可利用土地资源不足,城市呈立体发展,需要摸清地下空间利用现状,以支撑地下空间规划,加强城市地下空间利用,弥补地面停车资源不足的现状。

为有效地掌握和管理现有停车场资源,实现新场地的科学选址、审批,以合理利用空余的城市资源补充城区停车场资源的不足,开展城市停车场三维地理信息平台建设,辅助市政规划管理开展停车场统筹规划管理工作,实现三维地理信息技术在规划管理中更好、更深入地应用具有广阔的前景[1]。

2 平台建设

城市停车场三维地理信息平台的建设目标是:依托城市三维模型数据库、三维仿真技术及三维数字城市平台,收集整理地下空间市政普查数据[2],构建城区三维停车场系统,满足市政规划管理部门对停车场信息日益增长的需求,辅助市政规划管理部门进行城区停车场建设的规划部署,为市政规划管理提供更直观、更科学的技术支撑手段。

2.1 建设思路

(1)建立三维停车场数据库,统一管理停车场三维模型、泊位数等相关信息,为停车场的可视化管理和统计分析提供数据基础;

(2)依托三维数字城市平台,开展三维停车场应用系统建设,为面向市政管理部门提供一站式服务;

(3)基于系统强大的空间分析功能,实现辅助停车场规划选址。综合轨道交通、城市道路、主城商圈等相关空间数据进行空间查询、统计、分析,辅助新建停车场的选址布局,实现停车场的合理规划;

(4)基于系统三维仿真特性,实现对停车场设计方案的辅助审批。包括出入口分析(数量、与周边道路的关系、视野);通道分析(宽度、坡度);车位分析(间距、面积)等。

2.2 总体设计

城市停车场三维地理信息平台以三维场景数据为基础,以统一的应用系统为中心,以分布式的设计系统部署为支撑[3]。系统体系结构可以表示如图1所示:

三维数据支撑体系为整合系统提供数据支持,并在系统应用过程中实现三维数据快速更新,为后续应用或优化提供具有很高现势性的数据支持。

数据应用规范体系是三维城市应用系统的基础,贯穿在三维停车场系统的应用开发过程等环节提供规范支持。

三维城市基础应用平台是应用系统的中心,统一部署,分布调用。相关应用单位或部门从平台统一获取数据资源,并在此基础上进行辅助规划工作。应用的成果,将以三维模型的形式整合到平台中,作为其他设计内容的参照。

图1 系统总体架构

城市停车场三维地理信息平台是规划应用成果与主城区现状三维停车场数据库的中心,也是发布中心。该平台不仅支持现在停车场作为方案展示、方案对比和方案评审,也可以提供信息查询、条件查询、周边查询、空间分析等三维空间数据分析功能。

2.3 平台数据更新

停车场空间数据更新方面,依赖市场机制,通过三维现状模型覆盖定期更新、建设工程规划竣工核实补充更新、测绘成果数据共享等方式,实现主城区停车场空间数据的长效更新。如图2所示:

图2 平台数据更新模式

2.4 平台功能模块设计

(1)通用三维GIS模块:基于重庆市数字城市平台,调用自主研发的三维底层平台提供的三维GIS基础服务实现相关应用,实现三维数据的网络发布与浏览。同时,还包括三维场景基本操作、图层控制、空间查询、物体操作等功能。

(2)停车场信息树模块:平台信息树主要分为两级节点,车库项目和车库所在的行政区域。提供多种模式包括出入口信息的展现,顶视模式和侧视模式根据车库项目的标识定位到车库实际位置,如果是地下车库项目,则同时隐藏掉该项目特定范围内的地上及车库部分模型,方便展示车库内部细节结构。该模块还可以根据车库项目的标识从数据库中查找该车库项目对应的出入口信息,并为每一个出入口设置醒目的方向标志及对应的实际现场照片。

(3)车库信息查询模块:将三维停车场空间数据与各类属性数据相结合,方便专业技术人员和管理人员对信息数据进行管理和利用。包括属性查询、条件查询、空间查询和周边查询。

(4)车库信息统计模块:能够快速统计指定区域内建成的公共、专用停车场的数量、车位、区域分布、距离分布等统计信息,并以表格、柱状图等方式展示,为规划决策提供数据支持。街道统计,按行政街道分区,查询区域内的所有地上、地下车库,并统计车库、车位数量,生成相应的报表表格和柱状图。区域统计,按场景中自定义区域或者通过导入GIS图层,对相关信息进行统计。距离统计,查询某POI的周边的车库,并按距离进行分段统计。

(5)规划决策辅助模块:主要包括出入口视域分析和辅助规划审批,基于停车场三维模型和设计信息,从空间上分析出入口数量、限宽、限高、坡度、视野及其与周边道路关系等空间布局特性,评估出入口设置的合理性,并实现对停车场设计方案的辅助审批等应用。

3 关键技术研究

在总体设计的技术特征的基础上,结合三维数字城市技术的思想,本文对三维停车场数字平台建设的特点进行简单介绍。该技术的特点是利用已有地下空间普查数据,结合航测内外业以及市政重点规划竣工资料,充分利用三维技术进行平台数据与框架的建设。三维停车场数字平台建设的关键技术主要包括以下几个方面。

3.1 平台数据加工流程

三维车库模型数据库是平台建设的核心内容,其数据加工流程如图3所示。

图3 平台数据加工流程

图中,平台三维车库模型数据库以城市地下空间普查数据为基础,利用数据处理工具自动生成三维车库粗模,并结合航测技术对车库数据进行数据分析和采集,同时利用重点项目竣工资料生成三维车库精细模型。将粗模、简模和精模三个层级的三维车库模型进行整合入库最终形成三维车库模型数据库。

3.2 自动构建三维停车场粗模

平台包含对地下空间普查数据处理工具。将地下空间普查成果EPS数据转换成为ArcGIS SHP数据,并解析Excel车库属性数据,并导入到三维停车场属性数据库中。根据地下空间普查数据,及相应的普查规则,基于三维地理信息平台二次开发生成三维体块模型,并对三维体块模型进行分块组织,停车场粗模分为停车场顶部、侧部、底部三部分,方便后续数据组织管理。

充分利用地下空间普查成果,研究地下停车场自动建模方法,实现快速建模。对于普查原始数据中如果没有提供足够空间及属性数据的情况,需要进行进一步的数据收集与处理。图3反映了利用普查数据进行停车场快速建模的数据要求及过程。

图4 自动构建三维停车场粗模

3.3 车道与车位分布信息处理

停车场车道与车位分布的原始信息在建设工程的设计阶段均进行了充分的设计,须综合考虑规划、交通、施工、标准法规等影响因素。目前有少数设计单位在工程项目施工时会采用BIM(Building Information Model)技术来辅助建设工程停车场的建设,在项目竣工完成之后则会有一个建筑模型数据库,这些数据库中则会包含车道和车位分布的属性和几何信息,我们后期三维应用只需将这些信息进行整合,充分利用已有信息进行应用的深度挖掘。还有大多数设计单位在工程项目施工时并没用采用BIM技术,这就要求我们必须对施工图中的车道与车位信息进行提取,包括在CAD中进行二次开发提取关系信息,并进行数据组织与入库,方便后续应用的调用。车道与车位分布信息数据处理流程如图5所示。

图5 车道与车位分布数据处理流程

车道与车位数据分为几何模型和属性信息库,几何模型信息在三维场景中以车道和车位为单位组织成为单个三维对象,每个模型名称均为该模型在三维场景中的唯一标识符,三维地理信息平台通过该标识符完成对车道车位信息的调用,如图6展示了某商场地下停车场车位车道模型数据。

图6 车道与车位分布模型

4 应用成果

4.1 三维停车场展现

平台将直观的展示地下三维车库模型与地上建筑物模型的关系,通过该功能可以方便的查看地下车库层数、车位分布、车道等信息。如图7所示:

图7 某酒店项目地下停车场三维模型

图8 表示某地下停车场出入口,包括出入口限高、限宽、坡度等信息的获取,平台中每一个出入口均配置相应的实景图片。该功能还可以应用于各种应用需求,如视频摄像头布控方案选定。

图8 某地下停车场出入口分析

4.2 平台分析统计

根据POI兴趣点,查询周边地上地下停车场在三维场景中的分布[4],并实现快速定位及相关车库信息查询。如图9所示:

图9 POI周边查询

根据所查询的POI兴趣点查询周边车位数距离统计图,方便对城区地下停车场数量分布进行定量统计分析。如图10所示:

图10 距离统计

根据停车场出入口的道路分布情况对出入口进行视域动态模拟分析[5],分析出入口分布与路网关系的合理性。如图11所示为某酒店出入口处车辆行驶过程中的视域分析。

图11 视域分析

5 结 论

小区停车场管理系统在物业管理领域得到了很好的应用,但将城区所有停车场引入三维地理信息系统中,服务于城市规划管理还没有形成很好的应用体系。本文从城市停车场三维地理信息平台数据和软件系统两个方面进行介绍,首先研究了基于多源数据创建停车场粗模、精模的技术方案,然后重点介绍了停车场三维地理信息平台相关的框架与应用,提高城市规划管理的水平和效率。今后还可以充分利用地下空间普查数据中其他成果(地下通道),进一步深化应用。

[1] 赵彩.中小城市停车场规划[J].科技信息(科学教研), 2007(29):365～366.

[2] 陈志龙,孟艳霞.地下停车场系统城市设计[J].工业建筑,2007(S1):59～60+3.

[3] 程民.城市停车信息采集平台的设计与实现[J].中国科技信息,2011(11):92～93.

[4] 王陈媛,张平,陈志龙等.地下停车场系统布局形态探讨[J].地下空间与工程学报,2008(04):615～619.

[5] 胡成勇.城市停车场景观规划探讨[D].福建:福建农林大学,2011.

Research and Application of 3D City Parks Geographic Information System

Hu Zhangjie,He Xingfu
(Chongqing Survey Institute,Chongqing 400020,China)

The rapid development of 3D geographic information brings a large number of industrial applications,management of existing parking resources to effectively grasp and reasonable utilization of resources,free city added urban parking resources,it's important to construct the city parking 3D Geographic Information System Platform.In this regard, based on the results of the park space survey modeling techniques is developed.In this paper,the development of 3D geographic information system technology,combined with the characteristics of the 3D simulation technology,a new modeling techniques to automatically build a 3D coarse park modes by space survey is developed,and practical engineering applications in urban planning and management.Practice shows that,with easy management,quick and easy to update and other features based on modeling techniques of spatial survey.

3D geographical information;space survey;3D simulation;urban planning and management

2014—01—23

胡章杰(1983—),男,工程师,主要从事3DGIS研发等技术工作。

重庆市应用开发计划项目(cstc2014yykfB40004)