扬州市三维数字规划综合平台建设与应用研究

贾 跃，曾银龙

（1.扬州市城市规划编制研究中心，江苏 扬州 225000）

扬州市三维数字规划综合平台建设与应用研究

贾 跃1，曾银龙1

（1.扬州市城市规划编制研究中心，江苏 扬州 225000）

介绍了扬州市三维数字规划综合平台的技术架构和创新点，描述了数据维护、服务管理、辅助决策、公众参与、展示会商等应用系统的设计思想与实现。该系统的建设为城市规划和管理决策提供了更加科学的技术手段。

三维GIS；城市规划；地理信息服务

1 系统概述

1.1 系统架构

扬州市三维数字规划综合平台运用遥感、地理信息系统、三维仿真、数据库、网络及多媒体等技术，从提高城市规划设计、管理、决策的现实需求出发，建立扬州市城市三维空间数据库，研发满足城市海量数据管理的三维地理信息基础平台框架，并研制用于规划管理、展示、会商决策的综合应用系统。平台建设的整体构架如图1。

图1 系统架构图

1）数据层。采用Oracle数据库管理软件存储并管理影像数据、三维数据（包括模型、属性及纹理数据）、各类矢量数据（包括基础地形数据、规划专题数据、综合管线数据等），实现空间数据的统一管理。

2）运维支撑。在基础数据层之上，建立运维支撑层，建设三维数据管理系统和三维地理信息服务管理平台系统，分别负责三维地理信息数据维护和网络服务发布。三维数据管理系统直连Oracle数据库，实现三维地理信息的入库及更新处理。三维地理信息服务管理平台主要实现三维地理信息数据服务的发布和管理。

3）应用系统。基于规划辅助决策系统、网络发布及公众参与系统、三维可视化会商系统，依托三维地理信息服务管理平台，以网络服务的形式提供三维地理信息和城市规划资源，建设服务于城市综合管理和便民服务的综合应用。

1.2 创新点

1）设计开放的三维地理信息存储结构，提出了三维地理特征数据库和数据引擎。 通过地理特征数据库来管理三维数字规划平台所需的全部地理信息。地理特征数据库采用3层结构：数据源、数据集和要素类。地理特征数据库对空间、时间、属性数据实现统一管理与应用，并且对于二维空间对象和三维空间对象进行统一管理，实现了二、三维一体化。三维地理信息通过三维空间数据引擎来创建、编辑、查询、分析和可视化。

2）基于SOA架构管理和组织3DGIS网络服务，通过流的形式传输地理空间数据，保证了应用性能及并发访问[1-3]；平台基于面向服务体系架构创建、组织和管理各种空间数据服务，通过高效的空间索引机制组织数据，通过动态负载均衡技术响应海量并发访问请求，通过高效的流媒体压缩技术和网络传输技术，将三维空间数据快速地推送到系统应用终端。

3）平台利用一套三维地理信息数据库，支撑规划设计、管理、展示以及网络互动参与等多个应用，避免数据重复建设，充分发挥三维基础数据的价值。

2 系统建设

2.1 三维数据管理系统

三维数据管理系统是为了解决数据的动态更新和维护管理。首先，系统可以快速整合多源、海量的空间数据，包括DEM、DOM、矢量以及三维模型数据；其次，系统支持数据的在线编辑和离线编辑，数据编辑支持几何顶点的编辑、三维模型贴图的编辑以及属性的编辑，提高了数据更新的效率，降低了数据更新维护的成本；最后，系统的数据集组织，将物理组成结构与逻辑图层机构分离，以便应用系统的开发使用。

2.2 三维地理信息服务管理平台

三维地理信息服务管理系统基于SOA创建、组织和管理各种空间数据服务，提供统一的REST风格服务分发数据，并且通过动态负载均衡技术处理相应的海量并发访问，采用加密方式确保数据服务的安全。

1）数据服务发布。平台基于SOA组织和管理各类地理信息数据服务，三维地形、三维场景、矢量数据以网络服务形式发布，数字会商系统通过网络在线调用，实现地理信息数据的统一管理、共享使用。

2）数据安全机制及权限管理机制。所有服务的使用都通过完善的加密控制和权限管理，确保用户的数据安全；客户端缓存数据必须经过加密处理，不允许以任何形式脱离数据服务授权使用；支持HTTPS协议，确保网络数据通讯安全。数据服务访问必须经过密码验证。同时，为了满足跨部门数据共享使用的需要，数据服务可以设置功能操作权限，实现对地理信息数据可视化、查询分析和编辑的操作权限管理。

2.3 三维规划辅助决策系统

三维规划辅助决策系统旨在为城市规划、建设与管理提供城市三维可视化应用环境。能够与二维基础地理信息数据库建立关联、动态调度、实时加载，并针对城市规划编制的技术特点和城市规划管理的业务特点，辅助城市设计方案的编制和审批，成为现状调查、方案设计、方案分析、方案审批以及政府决策等的重要辅助手段。

2.3.1 辅助设计

按照我国《城市规划编制办法》中的要求，控制性详细规划的内容不但需要确定各个地块的建筑高度、建筑密度、容积率、绿地率等控制性指标，还需要提出各地块的建筑体量、体型色彩等城市设计指导原则[4]。在实际的工作中，对于土地使用、环境容量、配套设施和行为活动等方面的控制已经形成了完善的规划理念和方法，对于建筑高度、体量、形态及色彩的控制，希望能从二维平面扩展至立体空间，加强对于建筑建造一系列指标控制的研究[5]。

三维规划辅助决策系统可以直接导入AutoCAD设计的建筑总平面图，对于重点区域，可以根据建筑层数或者高度在实际位置迅速生成体块模型，在三维空间内从空间形态角度对控规各项指标进行深入研究，使其更加合理、更具操作性（图2）。

图2 控规阶段空间形态研究

在建筑方案设计阶段，虽然方案设计都遵循着控规建筑红线的控制要求，建筑设计质量也无可挑剔，但是建筑物之间缺乏基本的环境关系。在设计阶段就应充分考虑到建筑方案与周边环境的关系，利用系统直接读取3DMAX的.FBX文件，将效果图模型导入系统，在真实环境中对于建筑方案进行形体研究。系统还提供通视分析、指标计算、日照分析、天际线分析及模型的基本编辑等功能辅助设计师对建筑方案进行深化和修改，力求在设计阶段发现问题、解决问题，提高方案设计的质量和效率。

图3 方案设计阶段形态研究

2.3.2 辅助审批

三维规划辅助决策系统支持多数据融合，并且可以对其进行三维符号化，利用三维的可视化效果表达地块用地性质、各类控制范围线、控制高度等技术指标[6]，可知设计方案是否满足控规中刚性指标要求。

利用三维规划辅助决策系统显示设计方案同周边建筑群体的相互关系，真实再现规划设计方案和现实城市的空间形态关系，并能适时修改高度、方向、体量等，使得规划评审专家和决策者可以多视角、直观对比多个规划设计方案，也可以从多个不同角度审查同一设计方案，帮助规划决策者更加清楚、直观地确认合理方案，进一步提高规划决策的科学性（图4、图5）。

2.4 三维网络发布及公众参与系统

图4 单方案多角度评审

图5 多方案比对

三维网络发布及公众参与系统采用B/S架构，为了让公众更加方便直观地了解规划方案，直接从三维规划辅助决策系统中导出项目需要公示的方案，利用三维地理信息服务管理平台发布现状和项目数据服务。公众通过互联网可以进行三维方案的互动浏览，及时对规划项目提出意见和建议（图6）。

2.5 三维可视化会商系统

图6 项目网络公示

三维可视化会商系统主要用于方案的专家评审以及会商决策。系统通过网络实时调用三维平台数据服务，实时加载三维地形影像数据、基础地理信息数据、城市规划数据、城市现状三维模型数据，在统一的三维环境下进行资源展示[7]。实现与三维规划辅助决策系统的数据对接，实时调取项目三维方案模型，确保数字会商系统即时获取最新的数据资料内容，实现系统集约化建设，减少重复投资，降低系统维护成本（图7）。

图7 三维可视化会商系统

3 结 语

扬州市三维数字规划综合平台的建设为城市规划和管理决策提供了更加科学的技术手段，能更加高效和精确地下达地块设计条件和规划设计要点，避免设计方案的反复论证和重复设计。利用会商系统，在评审中可以从多个角度、大场景范围内对方案进行评价，并且可以进行多方案比选，提高了规划方案评审的科学性。在技术路线上，实现了统一开放的三维数据结构，使得基于数字展示和辅助决策等不同应用需求的底层三维数据结构统一，实现了一套数据，多重应用，同步更新。同时在平台的建设中，面向城市服务体系进行技术架构，保证了三维数据的共享应用，保证了三维数据的复用性，避免了数据的重复建设。

[1] 曾银龙,贾跃,朱炼.面向服务的城市三维GIS框架及应用研究[J].江苏城市规划,2011(4):17-24

[2] 曾忠平,李宗华,赵中元,等.基于三维GIS的城市规划信息系统研究[J].重庆建筑大学学报,2007,29(5):26-30

[3] 徐占华,颜宇,李仁忠.面向服务的三维GIS规划应用系统构建[J].重庆建筑,2010(10):14-16

[4] 恽爽.北京市控制性详细规划控制指标调整研究——建筑控制高度指标[J].城市规划,2006,30(5):38-43

[5] 吴志强,李德华.城市规划原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2010

[6] 汪旻琦,冯琰,顾星晔,等.上海市3维城市规划辅助审批系统建设与应用研究[J].测绘与空间地理信息,2013,36(7):97-100

[7] 龚竞,张新长,唐桢.三维城市规划辅助审批系统的设计与实现研究[J].测绘通报,2010(6):51-77

P208

B

1672-4623（2015）03-0074-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.026

贾跃，硕士，工程师，从事规划信息化、三维GIS、“智慧城市”建设等研究。

2014-02-14。