三维规划辅助决策

2019-04-09葛亚峰姜北王东旭

中国建设信息化 2019年7期

文｜葛亚峰姜北王东旭

三维规划辅助决策的背景与概念

在当今“大数据”时代，“智慧城市”的应用成为城市规划建设的必然趋势，其出发点是让城市规划乃至城市建设和运营数字化、网络化、合理化、智能化，而“数字城市”建设是通往“智慧城市”的必由之路。

数字城市，利用空间信息数据构筑虚拟平台，将城市信息通过网络接入，以数字形式获取并加载其中，打破信息孤岛，为城市建设的宏观规划提供有力条件，为政府和社会方方面面提供广泛服务。

在庞大的数字城市虚拟平台中，城市三维平台是其重要组成部分。城市的规划建设发展到目前阶段，更加需要生动、直观的展现方式和规划手段，三维城市规划辅助决策系统应运而生。三维城市规划辅助决策系统是针对城市三维场景演示、数据共享、辅助决策的综合系统，包括：城市报建项目模拟推算演示、城市项目方案对比、城市规划及现状三维数据分析等。在城市三维平台中，利用三维技术将规划项目构建在城市现状之中，形成城市三维数据。针对该项目，比较周边环境，进行人流、日照、控高等相关分析推演，并对其在建设方案上，进行双屏或多屏比对。报建项目是否与周边相和谐、方案是否合理一目了然，方便决策。

城市三维数据是数目庞大的带有坐标的三维模型数据，包括三维的地形数据、道路数据、地上建筑外立面数据、室内模型数据、地上景观小品、地下空间数据、地下管线数据等等。同比传统的图纸、CAD图、效果图，城市三维数据拥有同样的规划前瞻性、精准性，但又更加生动、直观。城市三维数据作为新型数据，与传统数据相辅相成，共同服务于城市规划建设、城市评估分析、城与城互联互通协同发展。

三维规划辅助决策系统的应用优势

以城市三维平台和模型数据作为基础，三维规划辅助决策系统在一定意义上，可以让使用者做到“足不出户的规划城市”。三维规划辅助决策系统辅助城市规划的优势体现在以下两个角度：

规划工作者的角度。规划工作者在城市规划工作中，之所以现在越来越多的使用三维数据辅助规划，并非是传统数据过时和无法沿用，而是因为“大数据”让“新数据”与传统数据相互结合，使以往规划工作者方法单一、以偏概全的工作方式，转变为有理可依、有综合数据结论可依且可宏观把控的工作方式。

图1 城市三维平台

规划决策者的角度。城市规划和建设的决策者掌握着城市规划的走向和城市建设的话语权。传统的数据是把硬性的指标摆在面前，以规范要求限制规划；而三维数据以直接的观感，代替现场勘察，让决策者全方位了解现实情况，减少了准备时间，快速进入工作状态，也让决策者对城市规划保有强烈的代入感和参与感。

从根本上讲，利用三维规划辅助决策系统辅助城市规划，作为数字规划手段，加快了城市规划的进程，提高城市规划的效率、节约资源，促进城市的可持续发展。

廊坊市城市三维平台建设

2010年廊坊市空间资源数字化信息管理中心正式成立，基础数据库与三维地理信息系统建设成为一期基础建设阶段的主要工作目标。2011年数字中心建成廊坊市三维规划辅助决策系统，并投入使用。项目同期采集75平方公里城市现状三维数据，分别应用于规划会商、共享平台和数字沙盘。2012年系统首次应用于市规委会方案审议并收到良好效果。2013年根据国家“智慧城市”建设的工作要求，为了加强城市空间形态的规划管理，提高规划审批的规范性、科学性、严密性和高效性，进一步提升城市品质，数字中心将城市三维建设进行革新与细化。制定《廊坊市三维信息系统模型数据标准（试行版）》，同年起，廊坊市市区所有规划项目施行三维报建制度。2014年起每年开展城市现状三维数据采集更新工作。2015年根据新时期、新要求，在原三维模型数据标准试行版的基础上，制定《廊坊市三维信息系统模型数据标准（修订版）》。2016年更新规划会商设备，提升规委会方案展示质量。2017年建立城市现状采集机制，主城区网格化区域划分，加快工作效率。

截至2018年底，数字中心通过三维报建机制，累计质检三维报建项目263个（其中116个规委会项目），涉及项目建筑面积3262万平方米，采集规划三维数据合计10.19平方公里；通过电子地图对比、无人机实景拍摄，自行修补城市现状建筑合计8.41平方公里；通过重点区域委托修补，采集现状三维数据合计18.49平方公里。

目前，廊坊市城市三维平台现有数据已基本实现市区城市现状三维模型数据和规划项目三维模型数据的全覆盖。

机制建设

城市三维平台不但要有数据层面的严谨性，还要有模拟现实的真实性。既要保证三维城市的真实与美观，又要顾及到数据的更新调取速度。在建模手法、贴图制作以及烘焙效果上，就有了较严格的要求。为满足要求，构建三维平台之初，针对三维城市建设，数字中心对国内其他先行城市的三维建设和三维领域业界先驱公司进行了调研。研究发现，国内尝试建立城市三维平台的城市很多，而平台建成的城市中，能利用三维数据辅助规划的城市很少。很多城市由于未推行详细的建模规范和数据采集制度，导致平台中三维模型质量、类型参差不齐，一时间并不能将其利用于城市规划，既浪费了资金，也浪费了时间。故建设三维城市，应该做到机制先行。

图2 《廊坊市三维信息系统模型数据标准（修订版）》

一、城市三维模型数据标准

在廊坊三维城市建设初期，根据廊坊市当时的现实情况，数字中心于2013年3月份制定了《廊坊市三维信息系统模型数据标准（试行版）》，2015年2月份，在《廊坊市三维信息系统模型数据标准（试行版）》的基础上，根据新时期、新要求，制定了《廊坊市三维信息系统模型数据标准（修订版）》。“修订版”中，根据建筑物性质、建模文件组织等方面进行详细分类归纳，文件与贴图的尺寸、体量、命名格式上依据实际情况更新要求，对各项逐一进行规范。同时，也对三维系统进行了更新换代，使其在模型刷新速度、三维展示流畅程度和数据承载量上大幅度提升。

二、三维报建机制

针对廊坊市规划项目，施行三维报建制度。报建项目建模与质检的标准都遵循统一的模型数据标准，极大的减少了建模和质检的工作量，也减少了城市三维建设的经济压力。数字中心将廊坊市的规划三维报建项目分为日常报建项目与规委会上会项目两种。

三、现状补录机制

由于城市建筑外立面、市政道路、城市景观、附属设施等现状每年都会存在零星位置或局部区域的变化，为了展现三维规划辅助决策系统的实势性，需要将现状数据进行采集、更新。自2014年起，数字中心每年开展城市现状三维数据采集、更新工作。

图3 廊坊市主城区网格化区域划分

2017年下半年数字中心更新了现状采集机制：主城区网格化划分区域采集机制。将廊坊市主城区分为八个区域，在外业现状采集、现状比对、整理补录信息工作中，形成区域负责制，网格化管理。2018年开始实施，根据所划分的区域，合理安排负责人员、采集人员和时间等。合理的更新城市外立面，极大减少外业时间以及重复的工作。2019年将现状采集机制进行细化，将廊坊市安次工业园区纳入采集范围，形成九个区域的采集机制。

三维规划辅助决策系统的应用

系统的建设最终目的在于数据运用。健全的机制与完整的数据保证下，利用三维规划辅助决策系统，形成了数据应用的内循环与外循环。

内循环即由规划资料生成的三维数据，通过多种形式辅助规划。包括拥有三维动画展示，供接待、参观、交流的数字沙盘；作为审议必要手段使用于城乡规划审议委员会审议修详规项目中的会商系统；为规划系统内部一张图审查使用而叠加三维城市场景的规划管理系统等等。

三维数据的外循环，做到整个城市的共享数据。横向上将城市三维平台的数据共享给公安、民政、水务、气象等部门，这些部门利用城市三维动画演示检测、模拟城市。例如公安局使用三维城市模拟反恐行动部署、交通疏散；气象局利用三维城市监控雨水沉降报警等，给建设城市提供了迅捷直接的便利条件。纵向上将市与县的三维框架统一构建，三维数据分权限使用，用统一的数据标准生产数据。串联市县协同发展，实现市县一体化规划管理。

未来展望

对于三维城市来说，在未来城市的规划上，千年大计雄安新区的规划建设，给了我们良多启示。作为镜像城市的试验田，雄安在真实城市建设的同时，就已经建设了一座跟实体城市相镜像的虚拟城市。真实城市所发生的变化，会在虚拟城市中用数字定型。真实世界所要发生的变化，虚拟城市中会更快的体现，从而得到策略，指引现实。而这，也是廊坊市空间资源数字化信息管理中心一直致力做的事情。在未来的城市规划中，三维城市已不再是一种简单的规划手段，而是一种作为规划的基石框架存在于镜像城市之中，网络、物联网、大数据、人工智能等信息技术完美的结合，不单实现整个城市内的数据资源共享，甚至可以做到城市与城市之间的数据资源共享，必将使我们的城市更好的发展，可以真正的实现“智慧城市”。