王樹(shù)魁，王芙蓉，崔 蓓，王 青，高奮生，張 偉

(南京市城市規(guī)劃編制研究中心，江蘇 南京 210029)

城市設(shè)計(jì)是落實(shí)城市規(guī)劃、指導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)、塑造城市特色風(fēng)貌的有效手段。早在2014年，習(xí)總書記對(duì)建筑“貪大、媚洋、求怪”亂象作出重要批示，全國(guó)開(kāi)始著手研究建筑風(fēng)貌問(wèn)題。從2015年的中央城市工作會(huì)議到2016年的《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》，均要求加強(qiáng)城市設(shè)計(jì)，提高城市設(shè)計(jì)水平；2017年以來(lái)的《城市設(shè)計(jì)管理辦法》和城市設(shè)計(jì)試點(diǎn)城市通知均要求利用新技術(shù)和信息化手段開(kāi)展城市設(shè)計(jì)工作。

南京市作為第一批城市設(shè)計(jì)試點(diǎn)城市之一，市委市政府將城市設(shè)計(jì)作為規(guī)劃工作的重點(diǎn)，要求充分利用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市設(shè)計(jì)成果在規(guī)劃建設(shè)地區(qū)的全面覆蓋和城市設(shè)計(jì)理念在城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)中的廣泛應(yīng)用。因此南京市啟動(dòng)了基于現(xiàn)狀三維GIS的城市設(shè)計(jì)綜合管理平臺(tái)研究及建設(shè)。

1 城市設(shè)計(jì)管理問(wèn)題與分析

當(dāng)前，南京市城市設(shè)計(jì)管理工作主要存在3方面問(wèn)題：一是管理統(tǒng)一性欠缺，不同的管理主體、不同區(qū)域的規(guī)劃編制，以及不同層次的城市設(shè)計(jì)缺少統(tǒng)一的項(xiàng)目組織和協(xié)調(diào)；二是技術(shù)規(guī)范性不足，項(xiàng)目編制缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)要求，導(dǎo)致城市設(shè)計(jì)編制成果質(zhì)量及表達(dá)形式各不相同，且大部分成果無(wú)矢量數(shù)據(jù)；三是成果銜接性欠佳，各層次、各地區(qū)城市設(shè)計(jì)之間銜接有待于進(jìn)一步加強(qiáng)，以及進(jìn)一步實(shí)施統(tǒng)一的成果建庫(kù)管理，項(xiàng)目成果較難有效指導(dǎo)城市開(kāi)發(fā)建設(shè)。如圖1所示。經(jīng)問(wèn)題分析，確定本項(xiàng)目以城市設(shè)計(jì)為抓手，以管理應(yīng)用為導(dǎo)向，以全面支撐城市設(shè)計(jì)管控的實(shí)施運(yùn)行，展示城市形象及特色空間，提升城市空間綜合分析與管理能力為目標(biāo)，通過(guò)構(gòu)建城市設(shè)計(jì)管控標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建設(shè)城市設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和研發(fā)管理應(yīng)用平臺(tái)，力爭(zhēng)解決各類用戶在城市設(shè)計(jì)管理中的實(shí)際問(wèn)題。

圖1 城市設(shè)計(jì)管理的問(wèn)題分析

2 技術(shù)線路

2.1 需求梳理與轉(zhuǎn)移

在需求收集梳理中，一方面對(duì)城市設(shè)計(jì)管理從編制、審批到批后各階段開(kāi)展系統(tǒng)化的業(yè)務(wù)調(diào)研和梳理，另一方面，對(duì)各層次各階段城市設(shè)計(jì)管理的要素梳理，并將其轉(zhuǎn)譯成信息化可識(shí)別管理的對(duì)象語(yǔ)言。城市設(shè)計(jì)管控的重點(diǎn)在編制管理、用地管理、建筑方案管理3個(gè)階段，管控對(duì)象要素及指標(biāo)從宏觀到微觀逐級(jí)細(xì)化有序傳遞，從而有效指導(dǎo)城市開(kāi)發(fā)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)管控意圖的落實(shí)。

2.2 平臺(tái)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

為了滿足《城市設(shè)計(jì)管理辦法》中將城市設(shè)計(jì)要求納入城市規(guī)劃管理信息平臺(tái)的要求，方便城市設(shè)計(jì)有效實(shí)施，把城市設(shè)計(jì)平臺(tái)作為南京規(guī)劃“四代”管理系統(tǒng)圖形平臺(tái)的重要組成部分，與“四代”系統(tǒng)圖形平臺(tái)統(tǒng)一架構(gòu)，形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、數(shù)據(jù)建設(shè)、基礎(chǔ)平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)四層次二三維一體化技術(shù)架構(gòu)，如圖2所示。

2.3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

在模塊劃分與技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)、管理、應(yīng)用相分離的松耦合架構(gòu)思想，采用面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)，將平臺(tái)建設(shè)分成數(shù)據(jù)管理工具集、服務(wù)管理系統(tǒng)、后臺(tái)管理系統(tǒng)和綜合管理應(yīng)用系統(tǒng)4個(gè)部分，保持應(yīng)用靈活性和擴(kuò)展性，可針對(duì)不同用戶和應(yīng)用場(chǎng)景形成不同應(yīng)用實(shí)例。

三維應(yīng)用需要處理海量的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，考慮城市規(guī)劃業(yè)務(wù)的深度和復(fù)雜性，綜合管理應(yīng)用平臺(tái)采用C/S模式開(kāi)發(fā)，保證應(yīng)用處理效率和穩(wěn)定性。采用大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle和空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE對(duì)二維數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、維護(hù)和管理。三維數(shù)據(jù)在FDB數(shù)據(jù)庫(kù)文件中進(jìn)行分布式存儲(chǔ)管理。各類數(shù)據(jù)通過(guò)服務(wù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一的接口發(fā)布并管理地理信息服務(wù)，通過(guò)后臺(tái)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)的資源匯聚組織和用戶、權(quán)限的配置管理。

3 建設(shè)成果及應(yīng)用

3.1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)

形成了從數(shù)據(jù)規(guī)范、生產(chǎn)規(guī)程到建庫(kù)規(guī)范的數(shù)據(jù)全流程的城市設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，將城市三維現(xiàn)狀展現(xiàn)與城市設(shè)計(jì)三維展現(xiàn)有機(jī)交融互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、管理和應(yīng)用的三者統(tǒng)一，為城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理提供數(shù)據(jù)支持，如圖3所示。其中《三維地理信息模型數(shù)據(jù)規(guī)范》已作為南京市地方標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布使用。

3.2 數(shù)據(jù)建設(shè)

構(gòu)建了包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(三維數(shù)字地形、地名地址等)、專題數(shù)據(jù)(地下空間、地下管線等)、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)和城市設(shè)計(jì)一套圖的數(shù)據(jù)體系，其中城市設(shè)計(jì)一套圖包括特色系統(tǒng)圖、城市設(shè)計(jì)索引圖、城市設(shè)計(jì)總片面圖、二三位管控要素和城市設(shè)計(jì)三維模型庫(kù)。

圖2 平臺(tái)總體技術(shù)架構(gòu)

3.2.1 現(xiàn)狀三維模型庫(kù)

通過(guò)人工建模的方式建設(shè)了涵蓋南京老城和河西地區(qū)的現(xiàn)狀精細(xì)模型，面積約160 km2，各模型要素都附有豐富的屬性信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市現(xiàn)狀面貌的全面精確還原；采用二維地形圖自動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式生產(chǎn)了市域范圍全覆蓋的建筑物體塊模型。現(xiàn)狀數(shù)據(jù)有三維矢量和三維瓦片兩種格式，瓦片用于支持城市級(jí)大場(chǎng)景應(yīng)用，一般辦公電腦也能流暢地動(dòng)態(tài)加載全市模型，如圖4所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

圖4 精細(xì)模型場(chǎng)景

3.2.2 特色系統(tǒng)圖

基于總體城市設(shè)計(jì)和片區(qū)城市設(shè)計(jì)確定的重要城市特色要素，通過(guò)矢量化提取、規(guī)整、入庫(kù)并錄入管控要求，形成特色系統(tǒng)GIS一張圖，用于宏觀展示南京總體城市空間特色定位、總體空間形態(tài)、重要特色意圖區(qū)、特色空間要素等，引導(dǎo)和管控地段、地塊城市設(shè)計(jì)成果編制。同時(shí)將城市設(shè)計(jì)導(dǎo)則中確定的城市軸線、視線廊道等要素進(jìn)行虛空間三維模型實(shí)例化，形成了特色要素庫(kù)，用于輔助建筑方案自動(dòng)審查，從而保障城市軸線、廊道系統(tǒng)的通透良好，如圖5所示。

圖5 總體特色系統(tǒng)圖

3.2.3 城市設(shè)計(jì)索引圖

將散落在各平臺(tái)、分局的城市設(shè)計(jì)成果收集、整理，納入規(guī)劃編制系統(tǒng)統(tǒng)一歸檔管理，把各層級(jí)城市設(shè)計(jì)項(xiàng)目編制范圍、編制狀態(tài)和相關(guān)信息的表達(dá)，形成索引圖，并與項(xiàng)目歸檔文件夾關(guān)聯(lián)。一方面方便扎口處室開(kāi)展項(xiàng)目進(jìn)度及成果覆蓋度等統(tǒng)計(jì)，可以快速掌握全市城市設(shè)計(jì)編制情況，使城市設(shè)計(jì)成果管理規(guī)范化體系化；另一方面滿足各分局在全要素規(guī)劃條件出具中快速調(diào)閱城市設(shè)計(jì)圖及歸檔成果。

3.2.4 城市設(shè)計(jì)總平面圖

基于城市設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的總平面成果輸出成效果圖片，進(jìn)行定位配準(zhǔn)，再將全市城市設(shè)計(jì)總平面成果圖片進(jìn)行拼合形成一張圖，發(fā)布成瓦片地圖服務(wù)，在南京市規(guī)劃局的三維平臺(tái)、審批系統(tǒng)和移動(dòng)端設(shè)備上使用，展示城市設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案與周邊環(huán)境，輔助規(guī)劃決策。

3.2.5 城市設(shè)計(jì)三維模型庫(kù)

在現(xiàn)狀三維模型的基礎(chǔ)上，將城市設(shè)計(jì)成果建模建庫(kù)，包括規(guī)劃地鐵站和地下管廊，在三維空間予以表達(dá)，用于規(guī)劃審批中的空間分析與景觀模擬，展現(xiàn)整體空間組合關(guān)系、開(kāi)敞空間布局等未來(lái)建設(shè)效果，也可為招商引資進(jìn)行未來(lái)效果的展覽宣傳。

3.2.6 二三維管控要素(盒子)庫(kù)

基于地塊城市設(shè)計(jì)圖則中確定的用于指導(dǎo)具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施的內(nèi)容，驅(qū)動(dòng)生成三維高度、退讓控制盒子，禁止開(kāi)口線、地下空間范圍等不能三維化的要素以二維表達(dá)，作為建筑方案審查的依據(jù)，輔助系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)建筑方案高度、退線、景觀視線等方面是否符合城市設(shè)計(jì)要求。

3.3 應(yīng)用平臺(tái)研發(fā)

以城市設(shè)計(jì)管理應(yīng)用為導(dǎo)向，平臺(tái)建設(shè)緊緊圍繞城市設(shè)計(jì)的編制(成果)管理與展示、用地管理和建筑方案管理的三大重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景展開(kāi)，共集成120多個(gè)功能。

3.3.1 編制成果管理與展示

建筑物分層分戶管理與展示：通過(guò)建筑物普查，獲取分層分戶圖形數(shù)據(jù)，以及與棟、層、戶相對(duì)應(yīng)規(guī)劃、工商等行業(yè)的管理運(yùn)行數(shù)據(jù)，使用開(kāi)發(fā)的三維分層分戶模型驅(qū)動(dòng)程序，將普查的建筑物二維分層分戶圖形驅(qū)動(dòng)成三維分層分戶模型，組裝在現(xiàn)狀三維模型內(nèi)部，形成棟、層、戶不同粒度的模型對(duì)象，分別掛接相應(yīng)的行業(yè)信息表，形成分層分戶模型信息庫(kù)，作為智慧城市的載體，實(shí)現(xiàn)從棟到分層分戶等不同粒度對(duì)象的數(shù)據(jù)管理、信息查詢展示和統(tǒng)計(jì)分析，開(kāi)展行業(yè)應(yīng)用，為城市規(guī)劃決策、智慧城市運(yùn)營(yíng)管理提供可靠的技術(shù)手段，如圖6所示。

地上地下一體化展示：采用三維模型裁切技術(shù)，通過(guò)裁切面或體，可把地上、地面和地下設(shè)施剪裁，用戶可動(dòng)態(tài)交互拖動(dòng)裁切面，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤剪裁，查看內(nèi)部或地下隱藏的信息，為地上地下一體化規(guī)劃建設(shè)管理提供了直觀可視化手段，如圖7所示。

圖6 建筑物分層分戶管理與展示

圖7 地上地下一體化展示

3.3.2 輔助用地管理

在用地管理中可基于DEM模型開(kāi)展選址場(chǎng)地淹水分析、土方平衡計(jì)算、坡度坡向分析等分析計(jì)算研究，也可以基于現(xiàn)狀三維模型開(kāi)展擬建區(qū)域的現(xiàn)狀高度、密度、容積率、拆遷成本等分析計(jì)算，如圖8所示。

圖8 場(chǎng)地統(tǒng)計(jì)分析

高度控制是城市設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，通過(guò)模擬放氣球在不同的觀景點(diǎn)觀看擬建建筑長(zhǎng)高過(guò)程中對(duì)景觀的影響效果，精確算出可見(jiàn)高度，輔助規(guī)劃決策。

在項(xiàng)目選址研究或規(guī)劃條件出具中，讓經(jīng)辦人也能通過(guò)簡(jiǎn)單的選擇或繪制建筑基地，指定層數(shù)、高度，快速構(gòu)建模型方案，提前開(kāi)展方案空間效果分析，根據(jù)效果編輯修改模型，平臺(tái)自動(dòng)依據(jù)內(nèi)置的規(guī)劃規(guī)則計(jì)算校驗(yàn)方案指標(biāo)，如高、密、容等規(guī)劃指標(biāo)計(jì)算并與控規(guī)指標(biāo)校核、停車位是否和功能匹配，使城市布局更合理、功能組織更優(yōu)化，如圖9所示。

圖9 參數(shù)化模型指標(biāo)計(jì)算校驗(yàn)

3.3.3 建筑方案管理

在建筑方案管理中，多方案可快速入庫(kù)管理，方案可基于DWG、SHP等直接生成體塊方案，也可以直接導(dǎo)入SKP、MAX、OSG等三維模型，并支持RVT格式的BIM模型方案植入。建筑方案模型植入平臺(tái)，以二三維管控要素為依據(jù)，平臺(tái)可自動(dòng)審查建筑高度、退線、景觀視線等方面是否符存在問(wèn)題并提醒，以保障建筑方案符合規(guī)劃設(shè)計(jì)意圖。平臺(tái)提供豐富的編輯功能，可在方案審查中隨時(shí)編輯修改方案模型，如圖10所示。

圖10 建筑方案自動(dòng)審查

對(duì)街墻控制線及道路沿線的建筑物，通過(guò)貼線率或?qū)ξ宦视?jì)算，判斷建筑方案是否滿足街墻控制要求，輔助管控和營(yíng)造街墻的規(guī)整度和秩序感。

平臺(tái)還提供了豐富的輔助建筑方案分析評(píng)審功能，可根據(jù)需要組合使用，如通過(guò)多屏比對(duì)，開(kāi)展人眼視角下的方案比選；通過(guò)視線、視域分析，輔助保障城市視線的通透性和視域的開(kāi)闊性；針對(duì)不同的方案和視角，生成沿街立面圖；通過(guò)景觀分析，在不同的觀景點(diǎn)，審查建筑方案對(duì)城市景觀的影響，優(yōu)化塑造良好的城市景觀；通過(guò)天際線分析，輔助營(yíng)造城市美觀的天際輪廓線。如圖11所示。

圖11 建筑方案景觀分析視點(diǎn)

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于現(xiàn)狀三維GIS的城市設(shè)計(jì)綜合管理平臺(tái)建立了城市設(shè)計(jì)二三維信息化管控體系，形成了一套圖管理，實(shí)現(xiàn)了全程化、精細(xì)化管控，創(chuàng)新了城市設(shè)計(jì)管理技術(shù)方法，使城市規(guī)劃管理從二維平面轉(zhuǎn)變到三維空間形態(tài)的精準(zhǔn)管控上來(lái)，促進(jìn)了管理方式和水平的跨越提升。同時(shí)使一般公眾也能看懂規(guī)劃，提前體會(huì)規(guī)劃設(shè)計(jì)建成后的空間環(huán)境和效果，共同參與規(guī)劃治理，豐富了新時(shí)期城市設(shè)計(jì)管理的理論體系，為其他城市提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

南京將借助城市雙修和城市設(shè)計(jì)雙試點(diǎn)城市的政策東風(fēng)，充分發(fā)揮平臺(tái)的作用，保護(hù)歷史文化和自然環(huán)境風(fēng)貌，充分彰顯南京古都文化特色、濱江城市特色、 人文綠都特色和“山、水、城、林”融為一體的城市空間特色，優(yōu)化人的空間體驗(yàn)，為市民營(yíng)造高品質(zhì)的居住生活環(huán)境。