数字规划技术发展与实践探索总结

王浩然 吴运超

摘 要：本文介绍了数字规划出现的背景，通过回顾数字规划的发展历程，总结当今学者的研究热点，将数字规划发展总结为四个阶段，即CAD技术应用到规划的数字规划萌芽阶段，以3S及3D技术加入的数字规划起步阶段，以规划一体化思想为主的数字规划成熟阶段，以及以规划全局化和整体化为目的、以地理设计和CIM（城市智慧模型）研究为主的新模式探索阶段。通过对这四个阶段数字规划技术及应用案例的分析，提出数字规划技术的应用建议：首先规划信息化工作者应时刻关注全球信息技术发展动向，找到新技术与规划工作的结合点，其次，将已有数字规划技术进行集成应用，以便产生更大的作用。

关键词：数字规划 发展历程 新模式 探索

中图分类号：TU986 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）04（c）-0000-00

1.引言

2008年美国IBM公司提出的“智慧地球”（Smarter Planet）概念已得到各国的普遍认可。智慧地球孕育出智慧城市，近几年，我国智慧城市的建设风潮席卷全国。智慧城市的建设是一项及其复杂的工作，智慧规划则是其不可或缺的重要支撑条件之一。智慧规划的技术主线是信息技术，而数字规划恰好满足了智慧规划的技术需求。数字规划服务智慧城市的建设，智慧城市的建设又促进数字规划的发展，两者相辅相成。为了更好的运用数字规划服务智慧城市建设，我们有必要回顾数字规划的发展历程，对其实践和探索进行总结，使我们对数字规划有更全面的认识。

2.数字规划背景

1998年1月31日，美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中心所做的“数字地球——认识21世纪我们这颗星球”的讲演中首次提出“数字地球”的概念。数字地球概念的提出，推动了全球又一次信息化建设的高潮。我国十分注重信息技术的发展与应用，建设部在“十五”期间，组织实施了国家科技攻关计划“城市规划、建设、管理与服务的数字化工程”项目，开展了数字城市、城市建设管理信息化、城市规划管理信息化等示范工程建设，取得了大量高水平的示范成果。在2008年1月1日起施行的《中华人民共和国城乡规划法》总则第十条中写明“国家鼓励采用先进的科学技术，增强城乡规划的科学性，提高城乡规划实施及监督管理的效能。”随着信息技术的不断发展，规划工作的不断深入，数字规划的概念出现在规划人员面前。

2000年，简逢敏先生提出数字城市规划的概念，他认为数字城市规划是以数字地图为基础，集成经济、社会和人口统计等信息来描述城市空间形态的过去、现在和未来[1]。

此后，数字规划引起更多学者的重视，但大家对数字规划的概念及理论的认知还未达到一致。一种观点认为数字规划是以数字化的手段来实现对城市空间资源的有效配制与合理安排，是一种可持续的、适应城市发展变化的有效手段，它涵盖城市规划业务的每个方面。另一种观点则认为数字城市规划是传统城市规划理论与方法和现代信息技术发展相结合的必然產物，是在实际应用中逐步形成的城市规划理论和方法，以及在此基础上形成的计算机应用系统，是数字城市中的一个重要的组成部分[2]。虽然数字规划的概念还未统一，但是我们可以看出，在规划工作中运用数字规划技术是数字规划的本质。

近年来，数字规划技术的应用得到越来越多规划单位的重视，2013年为加快各类新技术的转化应用，完善数字规划人才队伍建设，天津市城市规划设计研究院规划科技信息中心加挂“数字技术研究中心”，从而更大限度地实现数字规划技术与规划编制和管理的融合。武汉市规划研究院亦下设数字规划研究中心，负责信息化建设工作，主要从事GIS、城市仿真等技术在城市规划中的应用和开发，为将武汉院建设成为“数字化规划院”提供技术平台和支撑。

3 数字规划发展历程

本文将数字规划发展历程概括为四个阶段，分别对各个阶段数字规划技术应用及实践进行分析及总结。

3.1 数字规划萌芽阶段

数字规划萌芽阶段就是以CAD技术为代表的规划设计成果的辅助制图阶段。为了推进CAD技术在规划设计行业的应用，1994年建设部推行“甩图板”工程，规划人员彻底抛掉了水彩笔和图板。CAD技术的应用，使规划人员对设计成果的编制效率大大提高，使规划设计成果更加精确和详细，通过计算机对规划成果的处理与渲染，使规划成果的表达更加直观。且和传统的纸质成果相比较，CAD电子成果更加容易保存。

3.2 数字规划起步阶段

随着信息技术的不断发展，3S及3D技术进入规划行业，数字规划迎来起步阶段。

3.2.1. 遥感

1983年，由北京市政府和地质矿产部、城乡建设部联合组织的北京航空遥感综合调查正式启动。项目成果为城市规划人员利用遥感技术服务规划工作创造了成功的经验，且对城乡规划、建设、决策、管理和立法等方面具有重大意义，社会效益十分明显[3]，为遥感技术今后在规划工作中的应用奠定了良好的基础。

可获取大范围数据资料、获取信息的速度快，周期短、受制条件较少可概括为遥感技术的特点。遥感技术在规划工作中的应用首先解决了部分数据源的获取问题，通过遥感技术可快速获取城市现状数据。其次，利用遥感数据更便于规划人员分析城市问题，如利用不同年份遥感数据研究城市增长问题，利用夜间灯光遥感界定城市建成区等。

近些年无人机遥感技术迅猛发展，因其获取数据速度快、分辨率高且成本较低，被应用于小区域航空摄影测量。

3.2.2. 地理信息系统

地理信息技术起源于上世纪60年代，到90年代后期进入规划行业。虽然CAD技术提供了强大的绘图功能，但是在数据统计分析方面有所欠缺，而GIS正好弥补了CAD的空白，它能够为规划设计者提供一定的辅助分析和决策的手段。而且规划成果由CAD格式存储转为GIS数据库形式存储，更加便于对成果的规范化管理。因GIS的强大的空间数据分析能力，各个规划单位开始注重规划决策支持系统的建设工作，如北京市城市规划设计研究院立足规划行业信息技术应用的全新视角，开展了城乡规划决策支持平台的建设工作。

随着网络技术和移动技术的发展，WEBGIS和移动GIS应运而生且进入规划领域。通过网络对空间数据进行地图服务发布，规划人员在局域网内可方便浏览查询所需要的数据，在保证数据安全性的前提下提升了便捷度。互联网的普及，使得WEBGIS应用在规划公众参与领域，公众可直观的查看规划设计方案并反馈合理的建议。移动GIS则运用在规划移动办公领域，提升规划人员办公的便捷程度。

3.2.3. 三维可视化

2000年前后，三维可视化技术快速发展，随后被引入规划工作。开展相关工作较早的当属武汉市。2006年，武汉市三维数字地图系统开始建设，目前已建设完成国内首个特大城市级的“三维数字城市”模型及信息平台，且总结提炼出国内首个城市三维建模方面的国家行业标准，并形成了数据生产、管理、更新与应用的一体化循环体系[4]。

将城市模型建立在一个虚拟的三维环境中，规划人员可直观的看到一个立体可交互的虚拟城市。城市现状及规划成果的展示由以往的二维变为三维展现，且在三维系统中可进行科学的模拟及预测，如通过三维系统对不同规划方案建筑高度和视域的分析，可及时发现方案存在的问题，亦可快速选取众多方案中最优的一个。

3.3 数字规划成熟阶段

2000年之前，数字规划技术主要是以单项应用为主，在2000年后，规划人员逐渐发现现有的技术已不能满足日常工作的需要，如何将各项数字规划技术集成应用以发挥更大作用，成为亟待解决的问题。2006年，北京市城市规划设计院提出“规划一体化”思想，开展了城市规划设计领域信息整合-共享-发布一体化方法研究工作，数字规划进入成熟阶段。

一体化方案实施的核心是整体设计架构采用CAD技术、GIS技术、WebGIS技术和数据库技术融合运用的方法，通过系统配置为实际应用中不同的需求对象提供多平台松散的应用模式，实现不同的应用策略，同时运用技术融合方法巧妙的将信息整合和标准规范实施融入到日常辅助规划工作中去，从而解决了信息的整合、组织、共享、再利用等关键技术之间的关系问题。

3.4 数字规划新模式探索阶段

在规划一体化的背景下，学者们正探寻数字规划新的模式，这种模式更倾向于规划全局化、整体化，主要包括地理设计和CIM（城市智慧模型）两个方向。

3.4.1 地理设计

2008年“GIS与设计中的空间概念”（Spatial Conceptsin GIS and Design）会议在美国召开，会议强调应重新审视GIS和设计之间的联系并首次提出地理设计的概念[4]。地理设计是一种把规划设计活动与实时的（或准实时的）以地理信息系统为基础的动态环境影响模拟紧密结合在一起的决策支持方法论[5]。

将地理大环境纳入评估范畴，借助GIS实现设计过程的实时评估与反馈是地理设计的最大特点。近年，地理设计吸越来越多规划学者的关注。金贤锋等（2014年）总结了地理设计在城乡规划中的应用，他认为地理设计依托地理信息的地理分析，借助评估模型的动态评估与即时反馈，涵盖“规划委托—规划编制—成果报批—规划实施—规划修编—规划委托”的整个过程。

清华大学周文生等（2014年）在地理设计理念的指导下设计并开发了清华地理设计平台（THGeoDesign），该平台的设计目标是构建一个覆盖规划设计全过程，即从现状数据采集、现状分析、规划方案设计、规划方案评估、模拟、规划方案展示到规划成果输出等的规划设计支持平台。平台主要由系统配置管理、属性数据处理、图形数据处理、规划分析、规划设计、规划评价、地理模拟以及专题制图8个子系统组成。THGeoDesign已在中国大运河保护与管理规划、大庆市总体城市设计、大庆市西城区分区性规划、昆明滇池流域景观风貌保护体系研究以及城市公共安全应急响应动态地理模拟模型及其在城市公共安全规划中的应用等项目中得到应用并取得良好的应用效果。

3.4.2 城市智慧模型

建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）是一种应用于工程设计建造管理的建模技术，将各种项目信息纳入建筑模型之中，可应用于项目设计、实施及维护全生命周期。2015年中国BIM应用价值研究报告中预测，未来两年我国运用BIM的施工企业总数增长速率将超过世界平均水平。住房和城乡建设部分别于2011年、2014年和2015年发文鼓励推进BIM技术的应用，由此可见BIM拥有良好的發展前景。BIM目前在城市规划中有一些简单的应用，但是不能够解决城市问题。

城市智慧模型（CIM，City Intelligent Model）是同济大学吴志强教授（2015年）在“从BIM到CIM，从增量建设到智慧协同”演讲中提出的概念，他认为城市不仅是机器，更是生命体。所有的智能建造，意识，构建，全部整合起来，形成一个新体系，城市要以单体建筑为基础，走向全系统运行管理。

CIM的研究重点是介于建筑单体之间的联络网络，例如交通流、气流等等。城市的单体建筑是固定的，但是他们之间的连接网络是每天变化的，通过对这些网络的研究，我们便可以发现城市中的问题。CIM将BIM作为城市的细胞，把时空数据接入CIM，实现对突发事件的预警和城市未来蓝图的模拟。

无论是地理设计还是城市智慧模型，两者都是把整个城市纳入到模型系统中进行模拟及评估，更加注重规划的全局性和整体性。这两种方法目前还处于研究阶段，在实际规划工作中应用不多，但随着研究的不断深入，很可能成为数字规划服务规划工作新的方式。

4总结

通过对数字规划技术发展回顾，我们不难发现，由最初启蒙阶段发展到新模式探索阶段的过程中，数字规划技术深深影响着我们的规划方式。为了让数字规划技术更好的服务于智慧城市的建设，我们要做到以下两点：（1）首先我们要做到数字规划技术集成应用。数字规划技术的简单应用，已经不能满足日常规划工作中的需求，分析各项数字规划技术特点、挖掘其应用潜力并进行集成应用，才能发挥出巨大作用。（2）其次我们要把握技术发展方向。当今社会信息技术日新月异，我们应该及时掌握新技术的发展方向，将有潜力的新技术引入规划领域，使其与规划工作相结合。

数字规划技术的运用，不仅提升规划工作人员的效率，而且使得规划成果更加科学化。数字规划技术未来必将帮助我们解决更多的城市问题。

参考文献

[1] 简逢敏.从数字地球到数字城市规划：兼论上海城市规划信息系统[J] 上海城市规划，2000（4）：23-32

[2] 党安荣，毛其智，史慧珍. 数字城市规划中空间信息技术集成研究背景与内容分析[J] 上海城市规划，2007（5）：49-53

[3] 张其昆 从北京航空遥感综合调查谈遥感在城乡规划中的作用[J] 城市规划，1988（1）：20-24