田永明，王鴻，卞磊

(濟(jì)南市勘察測繪研究院，山東濟(jì)南 250013)

1 引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模的發(fā)展擴(kuò)大，城市居民對建筑的日照間距、居住環(huán)境的采光要求也越來越高，關(guān)于居住空間采光的咨詢也越來越多。因此，科學(xué)準(zhǔn)確的建筑物日照分析，不僅能有效地保障居民居住環(huán)境的陽光權(quán)益，而且還為規(guī)劃設(shè)計奠定基礎(chǔ)，并為后續(xù)的規(guī)劃審批、房產(chǎn)管理部門的決策提供參考。

按照相關(guān)規(guī)范及當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃管理部門的要求，利用城市規(guī)劃管理部門認(rèn)可的軟件，通過日照分析計算建筑物的日照時間，滿足建筑物室內(nèi)采光要求，在能夠充分利用土地資源的前提下，緩解城市用地供應(yīng)日趨緊張的現(xiàn)狀，提高城市規(guī)劃的水平。

2 分析數(shù)據(jù)的獲取

2.1 基礎(chǔ)資料的收集

根據(jù)需要收集項(xiàng)目周邊1∶500數(shù)字化地形圖、控制測量已有資料、項(xiàng)目周邊擬建、在建項(xiàng)目的相關(guān)資料，擬建、在建項(xiàng)目的相關(guān)資料應(yīng)包括總平面圖、平面圖、立面圖、剖面圖等有關(guān)資料及電子數(shù)據(jù)文件。目前多數(shù)城市已經(jīng)開展批后監(jiān)督測量，有條件的情況下亦應(yīng)收集項(xiàng)目周邊所需現(xiàn)狀建筑的竣工圖資料，并對收集到的資料進(jìn)行可用性分析。

2.2 分析建筑的確定

日照分析計算的原理是首先確定緯度、赤緯、時差、時角等基本參數(shù)，基本參數(shù)由分析建筑項(xiàng)目所在的地點(diǎn)、節(jié)氣、時間來確定，并以基本計算公式通過太陽位置計算，獲得太陽的方位角、高度角等值，然后通過投影原理計算陰影輪廓或用光線返回法判斷建筑物某個位置是否被遮擋。濟(jì)南市在總結(jié)多年規(guī)劃設(shè)計工作實(shí)踐的基礎(chǔ)上，參考國內(nèi)其他大中城市規(guī)劃部門的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，確定了日照分析范圍的有關(guān)參數(shù)，根據(jù)參數(shù)來確定某個項(xiàng)目的遮擋建筑與被遮擋建筑。

利用收集到的基礎(chǔ)資料，內(nèi)業(yè)確定被遮擋建筑和遮擋建筑，根據(jù)濟(jì)南市的規(guī)定被遮擋的生活居住類建筑在申報建筑高度1.5倍扇形日照陰影范圍內(nèi)確定，但該扇形半徑最大不超過150 m(如圖1所示)。被遮擋的生活居住類建筑確定后，在其東、西、南3個方向各60 m范圍內(nèi)確定其他遮擋建筑(如圖2所示)。

圖1 日照分析范圍示意圖(確定被遮擋建筑)

圖2 日照分析遮擋范圍示意圖(確定遮擋建筑)

通過日照分析范圍的確定可以為設(shè)計人員和規(guī)劃管理部門解決下面兩個主要問題:

(1)規(guī)定范圍內(nèi)哪些建筑對待分析的現(xiàn)狀建筑或擬建建筑可能產(chǎn)生影響;

(2)待分析的建筑會對周圍哪些現(xiàn)狀建筑或擬建建筑產(chǎn)生影響。

這是非常關(guān)鍵的一步，設(shè)計人員可以根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行建筑設(shè)計方案調(diào)整，調(diào)整建筑的位置、高度、功能，滿足待分析建筑及受影響建筑的日照要求，輔助規(guī)劃管理;管理部門則根據(jù)這些信息統(tǒng)一規(guī)劃城市空間和布局。

2.3 分析所需數(shù)據(jù)的確定

根據(jù)遮擋建筑、被遮擋建筑與既是遮擋建筑又是被遮擋建筑性質(zhì)的不同，需要測量的數(shù)據(jù)也略有不同。被遮擋建筑、既是遮擋建筑又是被遮擋建筑的生活居住類建筑，要分析其居住空間的日照情況，需要測量其窗戶位置、層高、室內(nèi)坪高程、北檐口高程、女兒墻高程、屋脊高程等;而遮擋建筑在本項(xiàng)目中不考慮其日照情況，不需要測量層高、窗戶位置數(shù)據(jù)。上述分析所需的數(shù)據(jù)確定后，委托具有相應(yīng)測繪資質(zhì)的測繪單位進(jìn)行測量，并按照當(dāng)?shù)匾?guī)劃管理部門的要求將測量數(shù)據(jù)清晰的表達(dá)在日照分析圖上。

3 日照分析的過程

3.1 日照標(biāo)準(zhǔn)

目前我國相關(guān)的規(guī)范都對日照標(biāo)準(zhǔn)要求做出了詳細(xì)的規(guī)定，如:城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范、住宅設(shè)計規(guī)范、托兒所、幼兒園建筑設(shè)計規(guī)范、中小學(xué)校建筑設(shè)計規(guī)范等，住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn) 表1

根據(jù)上表確定所在城市應(yīng)該采用的日照時數(shù)、有效日照時間等，并根據(jù)居住的性質(zhì)(如住宅、幼兒園、中小學(xué)教學(xué)樓)來確定應(yīng)該采用的日照標(biāo)準(zhǔn)日。

3.2 參數(shù)設(shè)定

以某日照分析軟件為例，需要進(jìn)行的參數(shù)設(shè)置有地理位置設(shè)置、分析參數(shù)設(shè)置、其他參數(shù)設(shè)置。

(1)地理位置設(shè)置用來確定待分析區(qū)域的經(jīng)度和緯度，通常軟件內(nèi)都提供了全國大部分城市的經(jīng)度和緯度，如果沒有需要進(jìn)行計算的城市或者城市分區(qū)面積跨度較大，如濟(jì)南市區(qū)與商河就采用不同的緯度，這種情況可以自己定義經(jīng)度、緯度。

(2)分析參數(shù)設(shè)置包括陽歷日期、陰歷節(jié)氣、開始太陽時、結(jié)束太陽時、圖形單位、分析采樣間隔、日照時間圖面表示等，這些參數(shù)根據(jù)不同地區(qū)、不同項(xiàng)目要求進(jìn)行設(shè)置，如圖3示意:

圖3 日照分析軟件參數(shù)設(shè)置界面

(3)其他參數(shù)設(shè)置包括北方向設(shè)置、顏色表設(shè)置、文字設(shè)置等，北方向設(shè)置時要嚴(yán)格指北，顏色表、文字等設(shè)置可以使計算結(jié)果對比鮮明，便于分析人員判讀。

3.3 建筑物建模

建筑物的建模的過程就是將待分析建筑和現(xiàn)狀建筑物的平面位置、高程等數(shù)據(jù)信息利用日照分析軟件定義在日照分析圖上，建筑物建模主要包括建筑輪廓線、窗戶的建模、陽臺的建模、平屋頂?shù)慕！⑵挛蓓數(shù)慕５取?/p>

由于日照分析計算的需要，遮擋建筑的建模模型要求必須與實(shí)際完全符合，特別是可能產(chǎn)生陰影的建筑物組成部分，如:女兒墻、電梯間、檐口、坡屋頂、轉(zhuǎn)角陽臺等，這是非常重要的環(huán)節(jié)，建模的結(jié)果直接影響日照分析的計算結(jié)果。根據(jù)計算的需要，被遮擋建筑只需要建立建筑輪廓模型及窗戶的模型，并進(jìn)行窗戶分戶處理，此處可以省略一些建模步驟，如:屋頂建模，陽臺建模等。而既是遮擋建筑又是被遮擋建筑，此類建筑的特性就決定了建模的完整性，在整個建模操作過程中，所有的建模步驟都會在此類模型中出現(xiàn)。

3.4 日照分析計算

日照分析計算的方法主要包括:單點(diǎn)分析、單點(diǎn)多層分析、多點(diǎn)沿線分析、多點(diǎn)區(qū)域分析、陰影分析、窗戶分析等。上述方法各有優(yōu)勢，可根據(jù)地方規(guī)劃管理部門的要求及具體項(xiàng)目情況進(jìn)行選擇，目前濟(jì)南市主要采用窗戶分析及多點(diǎn)沿線分析。

窗戶分析可對單體建筑、群體建筑中建筑物的窗戶進(jìn)行左端日照時間、右端日照時間和滿窗日照時間分析計算，計算結(jié)果以日照累計或連續(xù)時間、太陽時或北京時、滿窗設(shè)置、各時間段時間和圖示時間段表示，窗戶分析能夠計算出被遮擋建筑獲得日照的準(zhǔn)確時間，在能夠準(zhǔn)確獲得遮擋建筑窗戶位置的情況下應(yīng)采用窗戶分析，如圖4所示。

圖4 窗戶日照分析結(jié)果

多點(diǎn)沿線分析是沿建筑物輪廓線或任意定義高度的輪廓線等距離布點(diǎn)分析，可快速對建筑物進(jìn)行計算或驗(yàn)算，并將實(shí)際計算結(jié)果數(shù)值直觀顯示在圖上。在建筑的規(guī)劃階段沒有具體的單體資料時，一般采用多點(diǎn)沿線分析的方法進(jìn)行日照時間的分析。

3.5 資料整理

日照分析完成后，需要出具正式日照分析成果資料，包括日照分析圖、日照分析報告。日照分析圖中主要包含分析范圍、建筑物模型、分析數(shù)據(jù)等，日照分析報告中要對相關(guān)資料來源及日照分析的結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)說明，對分析結(jié)果的說明主要有以下4個方面:

(1)建成前滿足大寒日或冬至日滿窗日照時間規(guī)定的，建成后不滿足大寒日或冬至日滿窗日照時間規(guī)定的;

(2)建成前不滿足大寒日或冬至日滿窗日照時間規(guī)定的，建成后有所減少仍不滿足大寒日或冬至日滿窗日照時間規(guī)定的;

(3)建成前不滿足大寒日或冬至日滿窗日照時間規(guī)定的，建成后沒有變化仍不滿足大寒日或冬至日滿窗日照時間規(guī)定的;

(4)建成前滿足大寒日或冬至日滿窗日照時間規(guī)定的，建成后也滿足大寒日或冬至日滿窗日照時間規(guī)定的。

4 實(shí)例分析

以某住宅項(xiàng)目為例，對日照分析主要流程進(jìn)行介紹:

圖5 日照分析工程圖

如圖 5 所示，8#、9#為申報建筑，25#、29#、31#為該項(xiàng)目周邊現(xiàn)狀建筑。根據(jù)本文2.2中所述，確定9#和31#為被遮擋建筑，25#和29#為遮擋建筑，而8#既是遮擋建筑又是被遮擋建筑;根據(jù)2.3要求獲取所需日照分析數(shù)據(jù);參數(shù)設(shè)置正確后對建筑進(jìn)行建模分析，并生成前文圖1中相應(yīng)數(shù)據(jù)表格“9#窗戶日照分析表”和“31#窗戶比較分析表”(本文選取部分表格截圖)。

9#為項(xiàng)目內(nèi)的建筑，從“9#窗戶日照分析表”中可以直接獲取窗戶的日照時間，例如:編號為C191的窗戶的1層～3層不滿足大寒日滿窗日照標(biāo)準(zhǔn);31#為現(xiàn)狀建筑，根據(jù)“31#窗戶比較分析表”可以得知31#日照分析結(jié)果有3種情況:窗戶編號C333、C320、C319分別對應(yīng)本文3.5中的(2)、(3)、(4)三種情況。

對于日照分析結(jié)果，窗戶分析表比較直觀，但內(nèi)容較多，不方便規(guī)劃管理人員判讀，因此需要日照分析人員進(jìn)行綜合整理，在成果技術(shù)文檔中按照不同類別分別進(jìn)行詳細(xì)的文字說明，同時在分析圖中對不滿足日照標(biāo)準(zhǔn)要求的窗戶編號以不同顏色進(jìn)行區(qū)分標(biāo)注。

5 結(jié)語

由于各地對日照分析具體要求不同，本文僅對日照分析的概略流程進(jìn)行介紹，以供其他城市的規(guī)劃管理部門及設(shè)計單位進(jìn)行日照分析參考和借鑒。在分析過程中要充分考慮各地日照分析的年份差、位置差、時間差等因素，并嚴(yán)格控制外業(yè)測量過程，提高測量精度，減少測量誤差，輔助規(guī)劃管理部門合理利用土地資源。

［1］張健源，李志剛.關(guān)于日照分析遮擋調(diào)整相關(guān)問題的探討［J］.城市勘測，2012(3):110～113.

［2］王國峰，李利文，宋吉模.日照分析軟件使用技巧與心得［J］.城市勘測，2011(6):145～147.

［3］濟(jì)南市規(guī)劃局.濟(jì)南市規(guī)劃局日照分析技術(shù)規(guī)程［Z］.濟(jì)南:2006.

［4］GB 50180－93.城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范［S］.

［5］CJJ/T8－2011.城市測量規(guī)范［S］.