賈 躍，曾銀龍

（1.揚(yáng)州市城市規(guī)劃編制研究中心，江蘇 揚(yáng)州 225000）

揚(yáng)州市三維數(shù)字規(guī)劃綜合平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用研究

賈 躍1，曾銀龍1

（1.揚(yáng)州市城市規(guī)劃編制研究中心，江蘇 揚(yáng)州 225000）

介紹了揚(yáng)州市三維數(shù)字規(guī)劃綜合平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)和創(chuàng)新點(diǎn)，描述了數(shù)據(jù)維護(hù)、服務(wù)管理、輔助決策、公眾參與、展示會(huì)商等應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的建設(shè)為城市規(guī)劃和管理決策提供了更加科學(xué)的技術(shù)手段。

三維GIS；城市規(guī)劃；地理信息服務(wù)

1 系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

揚(yáng)州市三維數(shù)字規(guī)劃綜合平臺(tái)運(yùn)用遙感、地理信息系統(tǒng)、三維仿真、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)及多媒體等技術(shù)，從提高城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理、決策的現(xiàn)實(shí)需求出發(fā)，建立揚(yáng)州市城市三維空間數(shù)據(jù)庫，研發(fā)滿足城市海量數(shù)據(jù)管理的三維地理信息基礎(chǔ)平臺(tái)框架，并研制用于規(guī)劃管理、展示、會(huì)商決策的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。平臺(tái)建設(shè)的整體構(gòu)架如圖1。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

1）數(shù)據(jù)層。采用Oracle數(shù)據(jù)庫管理軟件存儲(chǔ)并管理影像數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)（包括模型、屬性及紋理數(shù)據(jù)）、各類矢量數(shù)據(jù)（包括基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、規(guī)劃專題數(shù)據(jù)、綜合管線數(shù)據(jù)等），實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

2）運(yùn)維支撐。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層之上，建立運(yùn)維支撐層，建設(shè)三維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和三維地理信息服務(wù)管理平臺(tái)系統(tǒng)，分別負(fù)責(zé)三維地理信息數(shù)據(jù)維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)布。三維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)直連Oracle數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)三維地理信息的入庫及更新處理。三維地理信息服務(wù)管理平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)三維地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布和管理。

3）應(yīng)用系統(tǒng)。基于規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布及公眾參與系統(tǒng)、三維可視化會(huì)商系統(tǒng)，依托三維地理信息服務(wù)管理平臺(tái)，以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的形式提供三維地理信息和城市規(guī)劃資源，建設(shè)服務(wù)于城市綜合管理和便民服務(wù)的綜合應(yīng)用。

1.2 創(chuàng)新點(diǎn)

1）設(shè)計(jì)開放的三維地理信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，提出了三維地理特征數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)引擎。 通過地理特征數(shù)據(jù)庫來管理三維數(shù)字規(guī)劃平臺(tái)所需的全部地理信息。地理特征數(shù)據(jù)庫采用3層結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)集和要素類。地理特征數(shù)據(jù)庫對(duì)空間、時(shí)間、屬性數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理與應(yīng)用，并且對(duì)于二維空間對(duì)象和三維空間對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)了二、三維一體化。三維地理信息通過三維空間數(shù)據(jù)引擎來創(chuàng)建、編輯、查詢、分析和可視化。

2）基于SOA架構(gòu)管理和組織3DGIS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，通過流的形式傳輸?shù)乩砜臻g數(shù)據(jù)，保證了應(yīng)用性能及并發(fā)訪問[1-3]；平臺(tái)基于面向服務(wù)體系架構(gòu)創(chuàng)建、組織和管理各種空間數(shù)據(jù)服務(wù)，通過高效的空間索引機(jī)制組織數(shù)據(jù)，通過動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡技術(shù)響應(yīng)海量并發(fā)訪問請(qǐng)求，通過高效的流媒體壓縮技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，將三維空間數(shù)據(jù)快速地推送到系統(tǒng)應(yīng)用終端。

3）平臺(tái)利用一套三維地理信息數(shù)據(jù)庫，支撐規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理、展示以及網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)參與等多個(gè)應(yīng)用，避免數(shù)據(jù)重復(fù)建設(shè)，充分發(fā)揮三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的價(jià)值。

2 系統(tǒng)建設(shè)

2.1 三維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

三維數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是為了解決數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新和維護(hù)管理。首先，系統(tǒng)可以快速整合多源、海量的空間數(shù)據(jù)，包括DEM、DOM、矢量以及三維模型數(shù)據(jù)；其次，系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)的在線編輯和離線編輯，數(shù)據(jù)編輯支持幾何頂點(diǎn)的編輯、三維模型貼圖的編輯以及屬性的編輯，提高了數(shù)據(jù)更新的效率，降低了數(shù)據(jù)更新維護(hù)的成本；最后，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集組織，將物理組成結(jié)構(gòu)與邏輯圖層機(jī)構(gòu)分離，以便應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)使用。

2.2 三維地理信息服務(wù)管理平臺(tái)

三維地理信息服務(wù)管理系統(tǒng)基于SOA創(chuàng)建、組織和管理各種空間數(shù)據(jù)服務(wù)，提供統(tǒng)一的REST風(fēng)格服務(wù)分發(fā)數(shù)據(jù)，并且通過動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡技術(shù)處理相應(yīng)的海量并發(fā)訪問，采用加密方式確保數(shù)據(jù)服務(wù)的安全。

1）數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)布。平臺(tái)基于SOA組織和管理各類地理信息數(shù)據(jù)服務(wù)，三維地形、三維場景、矢量數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)形式發(fā)布，數(shù)字會(huì)商系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)在線調(diào)用，實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、共享使用。

2）數(shù)據(jù)安全機(jī)制及權(quán)限管理機(jī)制。所有服務(wù)的使用都通過完善的加密控制和權(quán)限管理，確保用戶的數(shù)據(jù)安全；客戶端緩存數(shù)據(jù)必須經(jīng)過加密處理，不允許以任何形式脫離數(shù)據(jù)服務(wù)授權(quán)使用；支持HTTPS協(xié)議，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊安全。數(shù)據(jù)服務(wù)訪問必須經(jīng)過密碼驗(yàn)證。同時(shí)，為了滿足跨部門數(shù)據(jù)共享使用的需要，數(shù)據(jù)服務(wù)可以設(shè)置功能操作權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)可視化、查詢分析和編輯的操作權(quán)限管理。

2.3 三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)

三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)旨在為城市規(guī)劃、建設(shè)與管理提供城市三維可視化應(yīng)用環(huán)境。能夠與二維基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫建立關(guān)聯(lián)、動(dòng)態(tài)調(diào)度、實(shí)時(shí)加載，并針對(duì)城市規(guī)劃編制的技術(shù)特點(diǎn)和城市規(guī)劃管理的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，輔助城市設(shè)計(jì)方案的編制和審批，成為現(xiàn)狀調(diào)查、方案設(shè)計(jì)、方案分析、方案審批以及政府決策等的重要輔助手段。

2.3.1 輔助設(shè)計(jì)

按照我國《城市規(guī)劃編制辦法》中的要求，控制性詳細(xì)規(guī)劃的內(nèi)容不但需要確定各個(gè)地塊的建筑高度、建筑密度、容積率、綠地率等控制性指標(biāo)，還需要提出各地塊的建筑體量、體型色彩等城市設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則[4]。在實(shí)際的工作中，對(duì)于土地使用、環(huán)境容量、配套設(shè)施和行為活動(dòng)等方面的控制已經(jīng)形成了完善的規(guī)劃理念和方法，對(duì)于建筑高度、體量、形態(tài)及色彩的控制，希望能從二維平面擴(kuò)展至立體空間，加強(qiáng)對(duì)于建筑建造一系列指標(biāo)控制的研究[5]。

三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)可以直接導(dǎo)入AutoCAD設(shè)計(jì)的建筑總平面圖，對(duì)于重點(diǎn)區(qū)域，可以根據(jù)建筑層數(shù)或者高度在實(shí)際位置迅速生成體塊模型，在三維空間內(nèi)從空間形態(tài)角度對(duì)控規(guī)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行深入研究，使其更加合理、更具操作性（圖2）。

圖2 控規(guī)階段空間形態(tài)研究

在建筑方案設(shè)計(jì)階段，雖然方案設(shè)計(jì)都遵循著控規(guī)建筑紅線的控制要求，建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量也無可挑剔，但是建筑物之間缺乏基本的環(huán)境關(guān)系。在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)充分考慮到建筑方案與周邊環(huán)境的關(guān)系，利用系統(tǒng)直接讀取3DMAX的.FBX文件，將效果圖模型導(dǎo)入系統(tǒng)，在真實(shí)環(huán)境中對(duì)于建筑方案進(jìn)行形體研究。系統(tǒng)還提供通視分析、指標(biāo)計(jì)算、日照分析、天際線分析及模型的基本編輯等功能輔助設(shè)計(jì)師對(duì)建筑方案進(jìn)行深化和修改，力求在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提高方案設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。

圖3 方案設(shè)計(jì)階段形態(tài)研究

2.3.2 輔助審批

三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)支持多數(shù)據(jù)融合，并且可以對(duì)其進(jìn)行三維符號(hào)化，利用三維的可視化效果表達(dá)地塊用地性質(zhì)、各類控制范圍線、控制高度等技術(shù)指標(biāo)[6]，可知設(shè)計(jì)方案是否滿足控規(guī)中剛性指標(biāo)要求。

利用三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)顯示設(shè)計(jì)方案同周邊建筑群體的相互關(guān)系，真實(shí)再現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案和現(xiàn)實(shí)城市的空間形態(tài)關(guān)系，并能適時(shí)修改高度、方向、體量等，使得規(guī)劃評(píng)審專家和決策者可以多視角、直觀對(duì)比多個(gè)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，也可以從多個(gè)不同角度審查同一設(shè)計(jì)方案，幫助規(guī)劃決策者更加清楚、直觀地確認(rèn)合理方案，進(jìn)一步提高規(guī)劃決策的科學(xué)性（圖4、圖5）。

2.4 三維網(wǎng)絡(luò)發(fā)布及公眾參與系統(tǒng)

圖4 單方案多角度評(píng)審

圖5 多方案比對(duì)

三維網(wǎng)絡(luò)發(fā)布及公眾參與系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，為了讓公眾更加方便直觀地了解規(guī)劃方案，直接從三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)中導(dǎo)出項(xiàng)目需要公示的方案，利用三維地理信息服務(wù)管理平臺(tái)發(fā)布現(xiàn)狀和項(xiàng)目數(shù)據(jù)服務(wù)。公眾通過互聯(lián)網(wǎng)可以進(jìn)行三維方案的互動(dòng)瀏覽，及時(shí)對(duì)規(guī)劃項(xiàng)目提出意見和建議（圖6）。

2.5 三維可視化會(huì)商系統(tǒng)

圖6 項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)公示

三維可視化會(huì)商系統(tǒng)主要用于方案的專家評(píng)審以及會(huì)商決策。系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)調(diào)用三維平臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)時(shí)加載三維地形影像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、城市規(guī)劃數(shù)據(jù)、城市現(xiàn)狀三維模型數(shù)據(jù)，在統(tǒng)一的三維環(huán)境下進(jìn)行資源展示[7]。實(shí)現(xiàn)與三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)時(shí)調(diào)取項(xiàng)目三維方案模型，確保數(shù)字會(huì)商系統(tǒng)即時(shí)獲取最新的數(shù)據(jù)資料內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集約化建設(shè)，減少重復(fù)投資，降低系統(tǒng)維護(hù)成本（圖7）。

圖7 三維可視化會(huì)商系統(tǒng)

3 結(jié) 語

揚(yáng)州市三維數(shù)字規(guī)劃綜合平臺(tái)的建設(shè)為城市規(guī)劃和管理決策提供了更加科學(xué)的技術(shù)手段，能更加高效和精確地下達(dá)地塊設(shè)計(jì)條件和規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)，避免設(shè)計(jì)方案的反復(fù)論證和重復(fù)設(shè)計(jì)。利用會(huì)商系統(tǒng)，在評(píng)審中可以從多個(gè)角度、大場景范圍內(nèi)對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且可以進(jìn)行多方案比選，提高了規(guī)劃方案評(píng)審的科學(xué)性。在技術(shù)路線上，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一開放的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使得基于數(shù)字展示和輔助決策等不同應(yīng)用需求的底層三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了一套數(shù)據(jù)，多重應(yīng)用，同步更新。同時(shí)在平臺(tái)的建設(shè)中，面向城市服務(wù)體系進(jìn)行技術(shù)架構(gòu)，保證了三維數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用，保證了三維數(shù)據(jù)的復(fù)用性，避免了數(shù)據(jù)的重復(fù)建設(shè)。

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P208

B

1672-4623（2015）03-0074-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.026

賈躍，碩士，工程師，從事規(guī)劃信息化、三維GIS、“智慧城市”建設(shè)等研究。

2014-02-14。