基于“合”思想的城市设计管理系统与构建

2017-07-05王海鹏

城乡建设 2017年12期

■ 王海鹏

城市设计

基于“合”思想的城市设计管理系统与构建

■ 王海鹏

本文基于我国传统的“合”思想，根据《城市设计管理办法》提出的新要求，通过对我国规划信息化的发展历程、现状和案例分析，依托现有城市规划信息系统及各类信息化共享成果，构建符合城市设计编制、管理、监督和公众参提出一套可行的技术路线和系统方案，为推进规划管理法制化，推广城市设计信息化奠定基础。

2015年中央召开的城市工作会议，提出要树立“精明增长”“紧凑城市”的理念，科学划定城市开发边界，划定城市“成长坐标”。要加快智慧城市建设，打破信息孤岛和数据分割，促进大数据、物联网、云计算等新一代信息技术与城市管理服务融合，提升城市治理和服务水平。

笔者认为，三维仿真、VR（虚拟现实）、BIM（建筑信息模型）、CIM（城市智慧模型）等“新技术”的发展，为城市设计工作提供了强有力的技术保障。2017年3月14日，住房城乡建设部部长正式签发了《城市设计管理办法》（中华人民共和国住房和城乡建设部令第35号），其中第六条提出“城市、县人民政府城乡规划主管部门，应当充分利用新技术开展城市设计工作。有条件的地方可以建立城市设计管理辅助决策系统，并将城市设计要求纳入城市规划管理信息平台。”为了落实这一新要求，笔者提出，基于“合”思想，建立城市设计辅助管理系统、并将城市设计要求纳入城市规划管理信息平台，可以保障城市设计实施，增强城市设计与城市规划及建筑设计衔接管理工作。

一、“合”思想的内涵

本文的“合”思想来源于我国传统儒家学说中的“和合”思想，意为结合、融合、合作等，“和”的概念，早在我国西周时期就已被提出，先秦时代的“和”被赋予了“合”的含义，从而出现了完整的“和合”思想概念。《国语·郑语》云：“契能和合五教，以保于百姓者也。”殷商官员契，为使平民百姓保身立命，将五种不同的人伦之教加以融合，实施于社会。契之所以能流芳史册，就在于能和合五教。由此可见，“和合”意味着多样性的统一。2014年9月24日，习近平总书记在出席纪念孔子诞辰2565周年国际学术研讨会暨国际儒学联合会第五届会员大会开幕会并发表了重要讲话，随后提出要“构建中国特色哲学社会科学”。

二、城市设计管理系统回顾与分析

规划是龙头，勘测是基础。纵观我国规划信息化的发展离不开地理测绘、国土遥感等技术的发展基础，城市规划工作的开展需要城市基础测绘信息作为支撑。

图1 城市设计管理系统与地理信息、国土信息、城市规划信息关系分析图

表1 以河北省为例-各设区市数字规划保障体系建设情况汇总表

我国从上世纪90年代起就逐渐加强了对城市基础测绘信息化的建设，国家测绘地理信息局于2006年、2008年分别启动数字城市地理空间框架建设和2000国家大地理坐标系标准。至2015年底，已完成全国322个地级市和170多个县级市数字城市地理空间框架建设。

上世纪80年代后期，规划管理、设计和监督部门开始引进计算机辅助设计（CAD）、遥感与空间信息系统（RS，GIS）等有别与传统规划理论、以计算机为载体的“新技术”，初步构建出专用的业务管理系统，逐步应用在城市规划设计、审批管理和监督等的一些工作环节，出现了在工作方式上人与计算机互动的深刻变革。

（一）GIS在城市规划管理中的应用

20世纪80年代以来，国内城市规划编制开始应用更多的新方法和新技术，主要体现在基于GIS技术的城市规划管理信息系统搭建和开拓上。90年代后初，GIS技术逐步被广泛运用于城市的规划信息查询、分析方面，许多经济发达的城市在这方面都进行了实践。上海、深圳、武汉等城市规划主管部门逐渐开始了基于GIS平台下的城市规划数字报建系统、客观地模拟实际规划管理过程，各阶段的规划审批、管理工作全面实现计算机运行、建筑总图电子报批系统，城市规划办公自动化系统、地下管线信息系统、勘测信息系统和城建档案信息等规划信息系统应用工作。

“八五”到“十二五”阶段，由于国民经济建设和城市化进程不断加速、加快，深圳、广州、武汉、重庆、苏州等经济特区、沿海、沿江城市对三维GIS（UGIS）的需求出现了热潮，其中“十五”期间有近16个城市在40多个项目中开展了局部或者全市的三维仿真应用；“十一五”期间有约30个城市的近70个项目上马。随着数字地球、数字城市、智慧城市的概念提出和三维技术的日益发展和成熟，为城市规划打开了新的视野。三维数字地图可对城市空间现状环境进行精确、逼真的测评，使规划编制、设计、审批和决策分析过程更为直观、高效，使规划管理从单一项目审批转变到对城市空间形态的统筹研究，提高规划管理的科学性和城市的持续发展能力。各地出现了如“XX数字城市三维基础平台”“XX城市三维仿真系统”“XX城市规划三维辅助决策系统”“XX城市三维城市规划信息系统”。

（二）国内城市设计管理系统机构现状

根据统计年报截至2014年底，全国655个城市（含县级市），城乡规划主管部门2833个，省级（含直辖市）31个，市级（地级市）344个，县级（县级市、区县）2458个；其中机关1851个，事业单位900个，其他82个，全国城乡规划管理部门从业人员：10.74万人。据不完全统计，至少约有200个城市（设区）设立了专职规划信息机构，其中约有50%以上机构开始利用各类三维城市系统，开展了城市设计管理系统的探索。

表2 以河北省为例-各设区市三维系统建设及应用情况

自2005年Google Earth发布，我国三维地理信息技术进入了快速发展的阶段，我国很多城市都已开展城市三维建模，实现规划设计与管理由“二维”向“三维”的推进。2010年，武汉、深圳、重庆、广州、成都、济南、烟台、苏州、南宁、长沙、宁波等一批城市开展了城市三维建模工作，应用三维技术加强了城市规划管理。2010年11月，由住建部主持制定的全国行业标准《城市三维建模技术规范》正式发布，截至目前，我国已有近200个城市开展城市三维模型的建设。

2012年以来，随着规划管理工作对三维建模和三维模型的真实性、完整性、定位精度、生产效率等提出更高的要求，也促进多角度倾斜摄影技术和机载激光扫描技术等高新技术纷纷异军突起，极大地推进了以“真实、高精度、高效”等为特点的真三维技术的研究和发展。包括苹果公司、徕卡公司、微软公司及国内华正、四维远见等公司都纷纷提出真三维生产设备和生产工艺，基于UGIS的真三维技术突破，目前已成为三维地理信息发展的主要方向，彻底解决了传统三维模型精度底、见效慢、真实性差的弊端和瓶颈，将为城市设计及管理工作提供开创性的技术手段，目前真三维技术已在西安、武汉、杭州、郑州、苏州、大连、洛阳、成都等地的城市设计管理中得到推广和应用。

图2 新要求下的城市设计管理系统构架

（三）制约与瓶颈

1．国内城市设计没有统一的编制成果入库标准

2015年立法法未修改前，除直辖市、计划单列市、省会城市外，各地级市没有立法权，对于城市设计编制和管理的标准建设存在无序和“领导”要求化，即便各省有立法权的城市，制定的标准和要求也有较大差异，导致编制和纳入城市设计管理系统的成果深度不一、内容不一。

2．系统同质化

国内有不下30种三维仿真平台可以用于城市设计管理，尽管各个平台在项目名称、数据格式、建库模式和组织方式上各不相同，但是在技术方案、效果呈现、系统功能等方面，除了少数平台有所差异，大多数平台都大同小异，性能上也没有特别突出的平台能够超越其他竞争对手。

3．系统互不兼容

目前，我们畅想智慧城市、数字城市是一个特色鲜明、定位清晰，数据能够充分标准化、互通互享的平台。但现在的国内城市设计相关管理系统不仅同质化现象严重，数据格式和组织还各自为政，由于国内目前尚没有关于三维空间数据的标准规范，造成了大多数平台都以自己的数据格式筑起了交换壁垒，导致了城市设计系统建设的高昂成本。

4．系统欠缺稳定性

根据调研合肥市、马鞍山市、哈尔滨市、杭州市、义乌市、呼伦贝尔市、包头市、东营市、南京市、深圳市、广州市、武汉市等规划主管部门应用反馈和笔者的考察试用，目前，国内大多数平台在进行城市设计的海量存储和推演运用上稳定性都不尽人意，尤其是在处理上百万栋三维建筑以及多个用户并发时，稳定性的问题则一直困扰着国内各个建设单位，这也是很多城市不断转换城市设计管理平台的最直接原因。

5．系统应用思路不足

随着倾斜摄影技术的广泛应用，逐渐代替了传统3D建模，城市仿真在速度和质量上已经远远超越了当年仅限建筑仿真应用之初的阶段，承载的数据信息量也超越以往，但应用思路的缺乏依旧困扰着几乎各个城市和系统设计公司。各个城市对于城市设计系统的功能差不多，都离不开“多方式漫游”“多维属性查询分析”“日照分析”“天际线分析”“洪水淹没”“视线分析”这些名词，有的似乎也仅仅是叫法上的差异；而各城市在平台的应用设计上也大同小异提出所谓“面向领导辅助决策”“面向规划管理”“面向城市设计”“面向公众参与”的大概念，用于建筑方案比选的较多，却没有真正将城市设计的内涵和成果与城市规划的应用和运用相结合。

三、基于“合”思想，探索构建城市设计管理系统的设想

（一）探索符合城市设计编制和管理新要求的城市设计管理系统

目前，住房城乡建设部正在组织编制城市设计导则（草案）、城市设计管理办法（草案），同时城乡规划法的修改也正在进行中，标志困惑多年的城市设计编制依据和管控地位得到了解决。城市设计导则（草案）初步确定了总体城市设计、区段城市设计、地块城市设计和专项城市设计的分层、分级编制体系。城市设计管理办法（草案）也明确提出“城市人民政府城乡规划主管部门应当建设城市设计管理系统，并将城市设计要求纳入城市规划管理信息平台，保障城市设计实施”。在新要求下构建的城市设计管理系统应探索如下工作。

探索一个符合新要求的城市设计管理体系架构；探索一套符合新要求的各层级城市设计编制成果、审批数据等“入库”标准；探索一个符合新要求的城市设计实施、监督和修改调整的工作流程；探索一套符合新技术技术建立一套创新的规划设计全周期动态监督和变化监测手段。

（二）探索适合城市规划信息系统的的城市设计管理系统

城市设计就是对城市形态和空间环境所作的整体构思和安排；介于建筑设计之间，是落实城市规划、指导建筑设计、塑造城市特色风貌的有效手段。城市规划偏重于用文字、数据、图表表达其编制成果；而城市设计则偏重于用效果图、增量数据、模型等视觉工具来体现其规则。

图3 城市规划与城市设计关系分析图

图4 适合城市规划信息系统的的城市设计管理系统构架

目前，城市规划信息系统主要是以三维GIS为载体，结合SOA形成的动态规划管理系统，在功能上主要分为规划成果管理、数字报建、信息管理和辅助决策。我们在构建城市设计管理系统时，建议依然选用与规划信息系统相适合的三维GIS为平台载体，按照宏观-中观-微观的架构，将二维与三维管理系统进行接驳。

第一，在宏观层面将总体城市设计成果与控制要求及城市总体规划接驳，加强城市风貌区、空间格局、开敞空间的管理。第二，在中观层面将区段城市设计与控制性详细接驳，为控制性详细的指标数据提供空间分析依据，为城市重大项目选址提供科学依据。第三，在微观层面将地块城市设计与建筑方案审批系统接驳，增强辅助决策功能，完善规划设计条件中的城市设计要求。

图5 城市设计指标分析

（三）探索迎合智慧城市要求的城市设计管理系统

城市设计管理系统将基于机载倾斜影像和激光点云数据自动生成实景模型数据作为统一的空间载体，能够以较短的更新时效动态监测城市的资源变化，最大限度以二三维一体化的数字信息化手段助力智慧城市的规划、建设和管理；然后依托不同时期机载激光扫描和影像比对技术，实现对用地、建筑、道路、绿地等变化的动态监测，并基于动态监测的数据为各政府部门提供城市变化的具体空间信息；最终对比城市设计成果信息，提高政府科学化、精细化、动态化和信息化管理水平，为政府决策和依法行政提供科学依据。

图6 智慧城市创新运用体系示意图

（四）探索集合成果共享的城市设计管理系统

城市设计管理系统是以三维信息平台为基础搭建的，除规划部门外国土部门在土地航拍、测绘部门在数字天地图、旅游部门在景区三维漫游、消防在三维GIS消防系统等部门也根据各自职能对三维信息平台进行了应用，城市设计管理系统的建设应该集合各部门的三维成果的同时，将自身成果进行共享，建立完善的数据共享机制，多通道共享，多格式转换，对数据实现跨平台交互使用，为多级别用户管理上提供妥善的解决方案。通过专项城市设计，实现多个行业多个部门的统一设计、管理、分析。数据成果可以社会共享，数据信息可供城市规划管理部门、消防、城建、公安、旅游、环保及房产等其它职能部门建立相关信息系统、宣传资料时所使用，形成良性循环及可持续化发展。

特别是利用多角度倾斜摄影和机载激光扫描技术，可以为城市多类型基础地理信息统一采集、管理和分发服务的机制体制提供新的思路；基于机载激光扫描技术和多角度倾斜摄影技术，可以同时为城市提供多类型、多时段、多专题公共基础地理信息数据库，库内包含由激光点云航测生成的DEM、DSM、DOM、TDOM、DLG数据等，按照统一的数据标准体系进行管理和应用。

图7 城市设计基础测绘的成果共享示意

（五）探索融合城市规划跟踪、评估机制的城市设计管理系统

利用城市设计系统加载的机载激光雷达扫描技术获取不同时期城市点云数据，对激光点云生成的、不同时态的两套DSM数据进行自动对比分析，能够快速发现城市数据获取周期内出现的城市建设变化情况，对包括建筑、植被、道路、水系等类型的规划设计成果进行动态监测，及时跟踪、汇总分析项目的实施情况，方便进行定量评估，反映城市设计偏差或问题。

借助周期性的城市设计管理系统更新和计算机辅助识别技术，不仅将可以建立一套高效的规划设计全周期动态监督和变化监测体系，还能够通过信息化手段保证城市规划一张蓝图指导城市建设和管理的城市治理机制。