張俊，范云松，方強(qiáng)，葉進(jìn)勇

(成都市勘察測繪研究院，四川 成都 610081)

基于3DGIS的智慧天府新區(qū)解決方案

張俊*，范云松，方強(qiáng)，葉進(jìn)勇

(成都市勘察測繪研究院，四川 成都 610081)

三維地理信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)天府新區(qū)地上地下的統(tǒng)一表達(dá)，對多源海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理與應(yīng)用分析，在智慧新區(qū)建設(shè)和精細(xì)化管理的需求下，為規(guī)劃審批和輔助決策提供科學(xué)和可靠的技術(shù)支持。立足天府新區(qū)現(xiàn)狀，開發(fā)了地上地下一體化三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)?；谌S模型數(shù)據(jù)、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，進(jìn)行地理空間分析，輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃審批、規(guī)劃管理等三維規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用。提升了天府新區(qū)規(guī)劃管理部門的精細(xì)化管理水平，為天府新區(qū)規(guī)劃方案評審和輔助決策提供了可行的解決方案。

智慧新區(qū)；三維地理信息系統(tǒng)；規(guī)劃審批；輔助決策

1 引 言

天府新區(qū)是第11個國家級新區(qū)，規(guī)劃面積 1 578 km2，致力于建設(shè)成為中國西部地區(qū)的核心增長極與科技創(chuàng)新高地，以現(xiàn)代制造業(yè)和高端服務(wù)業(yè)為主，宜業(yè)宜商宜居的國際化現(xiàn)代新區(qū)。天府新區(qū)成都片區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃表明，要建設(shè)“四化同步”(新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化)，“四態(tài)合一”(現(xiàn)代化的城市形態(tài)、高端化的城市業(yè)態(tài)、特色化的城市文態(tài)、優(yōu)美化的城市生態(tài))的國際化現(xiàn)代化大都市新區(qū)，打造西部地區(qū)最具發(fā)展活力的新興增長極。建設(shè)智慧天府新區(qū)，有利于深入實(shí)施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，拓展新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間，推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化，促進(jìn)統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展一體化，推進(jìn)城市形態(tài)由單中心城市向以“雙核共興、一城多市”網(wǎng)絡(luò)城市群為特征的大都市區(qū)轉(zhuǎn)型，對于依托長江黃金水道打造中國經(jīng)濟(jì)新的發(fā)展支撐帶、促進(jìn)全國區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。新區(qū)管理精細(xì)化、政府服務(wù)管理高效化以及便民服務(wù)普惠化，尤其是地上、下區(qū)域空間規(guī)劃對管理水平提出了更高的要求[1]。

三維地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的可視化分析管理能力，能夠?yàn)橐?guī)劃管理提供直觀的可視化方案和科學(xué)高效的決策分析。在智慧新區(qū)建設(shè)和精細(xì)化管理的需求下，規(guī)劃管理部門的職能需要從管理型到服務(wù)型的轉(zhuǎn)變，在這樣的需求背景下三維GIS支持下的規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。系統(tǒng)集成三維模型數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)審批數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)及地下管線數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，通過全面、客觀的空間分析，提供三維環(huán)境下的規(guī)劃方案評審和輔助決策功能，為精細(xì)化管理環(huán)境下的城規(guī)劃審批工作提供更為有效與可靠的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)天府新區(qū)地上地下一體化應(yīng)用。通過系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用，提高信息化管理水平，對推動智慧新區(qū)建設(shè)具有重大意義。

2 三維建模

隨著天府新區(qū)經(jīng)濟(jì)和建設(shè)的發(fā)展，新區(qū)空間向地下、地上不斷擴(kuò)展延伸，存在著相同位置多維信息表達(dá)的需求，需要地上地下一體化的三維空間數(shù)據(jù)模型做支撐，以滿足新區(qū)空間表達(dá)的需求。三維空間數(shù)據(jù)模型是三維地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是智慧城市階段的主要數(shù)據(jù)類型之一。智慧城市階段，社會和用戶對GIS提出了更逼真(全要素、三維)、更廣泛(室內(nèi)、地下、水下)等要求[2]。以CityMaker 7.0為軟件平臺，天府新區(qū)成都直管區(qū)在 2017 年建成了直管區(qū)范圍內(nèi)的地形模型數(shù)據(jù)、地上現(xiàn)狀三維模型、2017年9月規(guī)劃的地上規(guī)劃三維模型、截至2017年9月的地下空間三維模型，包含建筑、道路、水系、地下管線、綜合管廊等，模型細(xì)節(jié)豐富、精細(xì)化程度高，為新區(qū)規(guī)劃審批工作提供了精確完整的一體化數(shù)字三維表達(dá)模型。三維地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了新區(qū)地上地下空間的統(tǒng)一表達(dá)、管理和三維立體空間的可視化分析應(yīng)用，滿足了天府新區(qū)精細(xì)化管理的需求。

3 地上地下一體化三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)概述

地上地下一體化三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)基于三維模型數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)審批數(shù)據(jù)及遙感影像數(shù)據(jù)等，通過三維空間分析，實(shí)現(xiàn)GIS與三維聯(lián)動應(yīng)用，帶來直觀、準(zhǔn)確的輔助審批和決策分析方法。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 地上地下一體化三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.2 系統(tǒng)功能

地上地下一體化三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)主要包含基礎(chǔ)功能、規(guī)劃方案審批功能和管線功能三大功能。

(1)基本功能

基本功能包含三維導(dǎo)航、信息查詢、三維測量等。基于多樣的瀏覽模式，用戶可以在任意場景中進(jìn)行平移、升降、飛行，或設(shè)定任意路徑進(jìn)行漫游；也可以在設(shè)定接口的場景中瀏覽，交互性強(qiáng)，給用戶身臨其境的感受。系統(tǒng)提供的查詢功能，能夠直接查詢建筑物模型和規(guī)劃地塊的屬性信息；或者通過容積率、綠地率、建筑密度等多條件組合，精確或模糊查詢出所需要的規(guī)劃地塊數(shù)據(jù)，提供科學(xué)、便捷的可視化查詢結(jié)果。此外，系統(tǒng)能夠?qū)θS模型進(jìn)行準(zhǔn)確的三維空間測量、地塊面積測量、建筑物模型高度測量等，使用戶在感受三維直觀表達(dá)的世界的同時，快速獲取更加科學(xué)的測量數(shù)據(jù)，以應(yīng)用于城市規(guī)劃和建設(shè)。

(2)規(guī)劃方案審批

規(guī)劃方案以項(xiàng)目的形式進(jìn)行管理。每個項(xiàng)目包含一套或多套規(guī)劃方案模型，規(guī)劃方案的三維模型、指標(biāo)信息以及相關(guān)附件集成在一起，在瀏覽方案三維模型的同時可以查看方案的附件信息，方便決策者和管理者快速進(jìn)行規(guī)劃方案評審的信息查詢和相關(guān)資料的查閱。對審批項(xiàng)目的規(guī)劃方案，系統(tǒng)提供對比瀏覽功能，可以直觀地看到同一項(xiàng)目不同規(guī)劃方案的效果，并將各個方案的指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一比對。系統(tǒng)提供三維場景中的控高分析、日照模擬、通視分析、視域分析、建筑間距分析、沿街立面等功能，模擬人的視角在靜止、行走時觀察視角內(nèi)建筑物對現(xiàn)實(shí)的遮擋情況、可視和不可視的區(qū)域分析，模擬指定節(jié)氣參數(shù)或者日期的日照情況生成建筑陰影，提供三維場景中的視線通視情況、建筑物間距情況、沿街道單邊建筑物的形態(tài)特征等。通過調(diào)整相關(guān)參數(shù)來模擬方案對周邊的影響，使管理者能多視角、全方位對規(guī)劃設(shè)計(jì)方案進(jìn)行觀看和了解，輔助規(guī)劃方案審批，提供直觀的可視化解決方案和科學(xué)、快速的決策支持。

(3)管線功能

管線功能提供了管線查看、查詢、統(tǒng)計(jì)、輔助設(shè)計(jì)功能，并提供管線分析和應(yīng)急搶險(xiǎn)分析功能。通過多種查詢方式，能夠獲取管線的類型、材質(zhì)、管徑、位置等屬性信息。通過指定的圖幅、項(xiàng)目、道路、單位、區(qū)域或全庫范圍，能夠?qū)芫€類型、管線段數(shù)、管線長度、管點(diǎn)個數(shù)及管線附屬設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)格式管線數(shù)據(jù)或采用系統(tǒng)直接輸入生成規(guī)劃管線數(shù)據(jù)，并能方便直接調(diào)整，對管線規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬分析，輔助管線設(shè)計(jì)。系統(tǒng)提供了一定的管線分析功能，如橫縱斷面分析、水平凈距分析、垂直凈距分析、碰撞分析、范圍碰撞分析等，模擬在各種情景下，管線與管線之間的空間關(guān)系、在水平和垂直方向上碰撞的可能性、以及碰撞后的定位情況。系統(tǒng)也提供應(yīng)急搶險(xiǎn)分析功能，包括泄露分析、爆管分析和連通分析，為應(yīng)急搶救提供科學(xué)快速的決策支持。通過消防搜索，查詢一定范圍內(nèi)的消防站、消火栓信息，系統(tǒng)根據(jù)指定的消防站、消火栓數(shù)目，查找出符合條件的數(shù)據(jù)并在地圖上標(biāo)注出位置、消防站、消火栓的詳細(xì)信息。通過爆管分析，模擬某根管線發(fā)生爆管后，根據(jù)爆管位置通過系統(tǒng)已經(jīng)建立的管道連通情況追查需要關(guān)閉的閥門情況。通過連通分析，判斷兩根管段的連通性，若連通，可通過地圖和表單顯示連通路徑中的管點(diǎn)和管段。

4 應(yīng)用意義

(1)促進(jìn)信息資源綜合利用

地上地下一體化三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)整合了三維模型數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)審批數(shù)據(jù)及遙感影像數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)。其中，三維模型在時間上包含現(xiàn)狀模型和規(guī)劃模型，在空間上包含地上模型和地下模型，其覆蓋范圍廣、建模精度高、現(xiàn)狀模型現(xiàn)勢性強(qiáng)、規(guī)劃模型數(shù)據(jù)源科學(xué)權(quán)威，為分析決策提供了精確可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?；谌S模型，系統(tǒng)還整合了遙感影像數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)以及規(guī)劃成果、業(yè)務(wù)審批等專題數(shù)據(jù)，涉及道路、排水、電力、生態(tài)景觀、招商引資等領(lǐng)域，這些信息的集成應(yīng)用，在新區(qū)規(guī)劃管理和決策中發(fā)揮了重大作用，極大提高了新區(qū)快速運(yùn)行信息的融合能力，促進(jìn)了信息資源的綜合利用，為智慧新區(qū)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(2)推動智慧新區(qū)建設(shè)

隨著三維GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，三維數(shù)字城市正成為智慧城市主要建設(shè)內(nèi)容之一，日益滲透到整個城市生活的方方面面[3]。地上地下一體化三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了天府新區(qū)地上地下多源數(shù)據(jù)的表達(dá)和綜合管理，其強(qiáng)大的可視化分析功能，不僅可以直觀獲得規(guī)劃方案效果，還可以對規(guī)劃方案進(jìn)行對比分析，為規(guī)劃管理提供直觀的可視化解決方案，多視角、全方位為規(guī)劃決策提供科學(xué)的參考，大大提高了規(guī)劃審批效率；其應(yīng)急搶險(xiǎn)分析功能，縮短了消防應(yīng)急搶救時間，根據(jù)出現(xiàn)的險(xiǎn)情提供精準(zhǔn)的空間信息和詳細(xì)的屬性信息，為應(yīng)急搶險(xiǎn)提供決策支持。系統(tǒng)在天府新區(qū)規(guī)劃和管理中發(fā)揮著重要的作用，為城市規(guī)劃、應(yīng)急指揮等專業(yè)部口提供了快速科學(xué)的決策支持，提高了政府精細(xì)化管理水平，對于新區(qū)可持續(xù)發(fā)展和智慧新區(qū)的建設(shè)具有重大意義。

5 總結(jié)和展望

地上地下一體化三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)立足于天府新區(qū)現(xiàn)狀，整合了三維模型數(shù)據(jù)、規(guī)劃成果數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，基于強(qiáng)大的三維空間分析能力，輔助實(shí)現(xiàn)各種規(guī)劃功能、規(guī)劃設(shè)計(jì)、規(guī)劃審批、規(guī)劃管理，對于信息資源綜合利用和智慧新區(qū)建設(shè)具有重大意義。

智慧城市階段，需要用真實(shí)數(shù)據(jù)和科學(xué)決策，使城市發(fā)展更節(jié)能、更環(huán)保、更綠色、更可持續(xù)發(fā)展、更幸福，對數(shù)據(jù)和應(yīng)用也有了更高的要求。建設(shè)智慧新區(qū)，把智慧轉(zhuǎn)化為應(yīng)用，應(yīng)用轉(zhuǎn)化為產(chǎn)值，需要繼續(xù)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，拓展智慧應(yīng)用領(lǐng)域。三維模型的建模方法和更新頻率可以進(jìn)行優(yōu)化，同時由地上地下逐漸拓展到室內(nèi)建模和水下建模；基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)的精度、更新方式需進(jìn)一步探索，更新頻率需繼續(xù)提升；其他專題數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需不斷優(yōu)化，以適應(yīng)更廣闊的應(yīng)用市場。同時，面對飛速發(fā)展的天府新區(qū)和新區(qū)復(fù)雜環(huán)境，做到新區(qū)多源海量數(shù)據(jù)高效存儲管理和分析，需要挖掘各領(lǐng)域的智慧應(yīng)用，更加智能高效地進(jìn)行一體化與精細(xì)化管理。

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TheSolutionofSmartTianfuNewAreaBasedon3DGIS

Zhang Jun，F(xiàn)an Yunsong，F(xiàn)ang Qiang，Ye Jingyong
(Chengdu Institute of Survey and Mapping Investigation，Chengdu 610081，China)

3DGIS can unified express ground and underground oriented to Tianfu New Area，store and manage multi-sources data and analysis them in applications，and provide scientica and reliable technical support for planning approval and assistant decision-making with the requirements of smart new area construction and meticulous management. Standing on the present situation of Tianfu New Area，the ground and underground intergrated 3D planning assistant decision-making system has been developed. With geography space analysis based on multi-source data such as 3D model and planning result，the applications in 3D planning field，for example，assistanting design，realizing approval or management. The system raises the meticulous management level of planning management department in Tianfu New Area，proposes feasible solution for planning scheme evaluation and assistant decision-making. Thus，it has great significance on resource comprehensive utilization and smart new area construction.

smart new area；3DGIS；planning approval；assistant decision-making

1672-8262(2017)06-23-03

P208.2

B

2017—09—15

張俊(1978—)，男，高級工程師，注冊測繪師，主要從事城市測繪與地理信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用及研究工作。