农村居民点空间大数据平台构建方法研究

孙帅，王彪 （北方工业大学建筑与艺术学院，北京 100144）

农村居民点空间大数据是基于云计算技术、互联网技术与传统的建筑、规划、风景园林专业的一次跨学科深度交叉实践。大数据平台可以将数据有条不紊地组织起来，梳理清晰脉络之后，通过可视化的村落3D模型平台将农村居民点建筑空间环境向农民、游客、管理者、研究者等展示出来。其本质是充分发掘海量空间数据之间的内在规律，并进行通俗易懂的直观展示。其未来的应用潜力在于，通过自动识别技术，将这些“可视化3D模型”进行不同地理空间进行横向对比，不同时间段进行纵向对比，从而激发海量数据的潜能。

1 农村居民点空间大数据平台构建要点

充分利用低空无人机测绘技术的特点与优势，在研究试点区域内建立涵盖整个农村居民点及其周边自然环境的“可视化的村落3D模型”。为农村居民点规划、保护、管理提供运行高效、沟通便利、准确真实的基础数据保障。真正实现对农村居民点不同海拔、不同地貌条件、不同交通状况、地质灾害等的空间分布特征的定量分析,更加真实地反映农村居民点空间分布特征，为未来的政策制定和后续研究打下坚实的基础。

确立符合农村居民点现实状况和需要的，农村居民点空间“可视化的村落3D模型”的组成结构及运算流程，拓展空间大数据的获取技术，优化空间大数据的处理、分析技术，提升空间大数据的智能性、可操作性。发挥基础数据智能化、数据处理自动化、数据输出可视化的技术优势。运用最新的空间大数据的处理分析技术，揭示农村居民点空间变化的发展规律和推动因子。依靠并拓展 PIX4DMAPPER、Smart3D、Oracle、SQLServer等具备空间拓扑关系的智能建模软件和数据库技术，提升数据库（链）的自动化水平、运行速率和专业精度，保证大数据的“大”，确保大数据的“真”。按照不同因素，如地形地貌状况、公路交通便利度、河流水源充足度、地质灾害、区位、发展现状以及城市化进程程度等，对农村居民点空间分布布局的影响，利用相关软件进行统计分析和逻辑运算。

低空无人机实景建模测绘与传统地面人工调研测绘相结合，确保农村居民点空间大数据来源的多样性。在同一村落，同时开展无人机测绘与传统人工调研测绘，让两套数据互相印证达到优势互补，通过确保大数据的准确性,确保农村居民点空间大数据平台的实用性。低空无人机可以从俯视角度较全面地收集农村居民点整体空间特征数据，受地形因素制约较少，数据收集效率高。传统地面人工调研从人视角度收集农村居民点细部空间信息，可以补充空中拍摄受遮挡的细部空间与室内空间。

2 为管理者实现“规划落地”

从管理者的角度来看管理队伍人力资源不足、规划赶不上变化、规划停留在图纸上、使用者真实的需求被理论研究的条条框框掩盖，是当前我国农村居民点空间规划管理工作面临的现实难题。农村居民点空间管理的大数据时代的重要标志是,采用现代信息技术手段,利用空间大数据平台对农村居民点的本体空间包括建筑状况、用地性质、空间分布等，周边环境包括地形状况、植被状况、生态状况等进行周期性、系统性、及时性和科学性地观察、识别和统计，并利用空间大数据平台的相关3D建模软件对农村居民点及其周边自然环境进行空间模拟。如图在“可视化的村落3D模型平台”中，单体建筑物的形体、色彩、材质、风貌，整个村落建筑物的分布形态、道路分布、与周边地形关系等空间信息，可以通过360度的空间模型一目了然地展现出来，而不是单一角度的航拍照片。

这些反映了真实空间形态、尺度和纹理的3D空间模型，是未来管理者、规划者的工作对象。这正是未来实现“规划落地”的重要基础和操作平台，这个“地”就是“可视化的村落3D模型平台”，可以有效提高村庄规划的可实施性，可以将土地利用规划、公共项目实施方案、村民建房质量和风貌管控范例等规划成果，以通俗易懂、直观可见的方式展现出来。举例来说，村庄的水电路气房等基础设施规划可以在“可视化的村落3D模型平台”中模拟建模，并与现有村庄空间模型叠加，可以让村民切实看到未来生产生活条件的提高。再举一例，某村拥有的建筑物，分别在1月和6月被空间大数据平台测绘并建模，通过比较两次模型的变化，管理者即可发现这些建筑物是否存在加建、改建、拆除等行为。

我国计划”到2020年全国农村居民住房、饮水和出行等基本生活条件明显改善，人居环境基本实现干净、整洁、便捷，建成一批各具特色的美丽宜居村庄”，这就需要规划先行，分类指导农村人居环境治理。“可视化的村落3D模型平台”可以提供科学准确的中心村和一般村的布局信息、基础设施和公共服务设施的项目的建设信息，并通过条理清晰的逻辑区分不同区位、不同类型村庄人居环境改善的重点和时序。总之，以“可视化的村落3D模型”为核心的空间大数据平台可以使得农村地区,实现对居民点的实时监控、反馈管理和低成本管理；也可以对农村居民点的科学管理、发展规划、环境保护等提供更加准确、直观、实时的决策依据。依托空间大数据平台解决农村土地确权项目,其输出的图纸不仅分辨率高,而且可以自动识别建筑物，计算相应建筑面积、建筑密度等数据。

3 为农村带来经济发展机遇

从居民的角度来看，空间大数据平台可以提供直观可视化的展示平台,它不仅可以有效记录和传承农村居民点中宝贵的建筑艺术（尤其是对那些具有历史文化保护价值、民族文化保护价值的村落）,还可以通过空间大数据平台与互联网等新媒介结合进行互动式文化展示和文化推广。通过数字技术、网络技术、移动通信技术等新媒介可以更好地推广介绍农村的旅游价值、文化价值,具体的模式有：媒体虚拟场景展示、虚拟真实互动等。通过这些方式可实现互联网新媒介与农村推广推介的结合、虚拟场景与真实景观的结合、线上互动与线下互动的结合,以此达成辐射大众的互动性,并影响多目标人群的参与和关注。

此外，村民们通过“可视化的村落3D模型平台”还可以更加直观地看到村落规划给自己生产、生活环境带来的变化，也可以直观地看到自己的某些加建、改建行为对整个村子风貌、周边自然环境带来的影响。

4 为研究者提供极大便利

农村居民点的变化与分布规律，既体现着历史和传统的延续，也体现着现代建筑与规划理念；既体现着单户居民生活空间的需求变化，也体现着这个村落的发展需求；既体现着社会经济因素的影响（如经济条件、生活品质、人口数量改变等），也受到自然地理因素的制约（如地质、地貌、水文、日照、风向、气候、景观等）。对单一居民点而言，若增加考虑时间因素，这个数据库也是大量而复杂的；对于我国几千个居民点而言，数据只能用海量和庞杂形容，传统的统计和研究方式显得力不从心。

“可视化的村落3D模型平台”充分利用了低空无人机测绘技术收集海量数据的便捷性，相关软件分析处理海量数据的智能性。把研究者和政策制定者从海量数据中解放出来，将更多精力和时间投向其内在发展规律和推动因子的研究。该理念的提出，顺应了信息技术发展的趋势，客观应对并解决研究过程中的现实问题，可以更加清晰地揭示庞杂数据库中的变化规律，并对上述空间大数据进行自动分析，辅助研究者综合评估农村居民点变化的趋势以及分布的合理性，具有广阔的应用前景。需要指出的是，当农村居民点内在发展规律和推动因子越来越清晰时，反过来可以使大数据平台更加完善、更加科学，这是一种良性循环和互动。