藍(lán)利貞

摘要：隨著城市三維空間各類數(shù)據(jù)采集技術(shù)和發(fā)展以及云平臺建設(shè)的完善，智慧城市已成為未來城市發(fā)展的重要方向。本文重點(diǎn)探討在智慧城市頂層設(shè)計(jì)的框架下，如何發(fā)展智慧規(guī)劃和智慧建造兩方面內(nèi)容，為城市未來的規(guī)劃建設(shè)提供有益參考。

關(guān)鍵詞：智慧城市;智慧規(guī)劃;智慧建造;GIS;CIM;BIM

一、智慧規(guī)劃技術(shù)架構(gòu)

基于CIM（城市信息模型）平臺下的智慧規(guī)劃技術(shù)架構(gòu)可分為三層，分別為數(shù)據(jù)層、平臺層與應(yīng)用層。首先數(shù)據(jù)層包含三個(gè)方面的數(shù)據(jù)來源：1、各類國家標(biāo)準(zhǔn)和地方規(guī)范以及城市總規(guī)、控規(guī)的審批數(shù)據(jù)庫。2、三維基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)即GIS。3、各企業(yè)上傳的三維建筑設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)庫（BIM模型數(shù)據(jù)）。其次，平臺層為建筑規(guī)劃審批系統(tǒng)提供了三維可視化分析平臺，平臺層主要功能在于融合各類數(shù)據(jù)并將其可視化，構(gòu)建信息豐富的交互式虛擬仿真三維場景，并且為后續(xù)應(yīng)用功能提供接口。最后，應(yīng)用層對接不同用戶，為用戶提供直觀的三維展示以及多個(gè)類別的審核項(xiàng)目，支持建筑間距、建筑限高、建筑面積、容積率等等指標(biāo)核查。

1.1 數(shù)據(jù)層

1.1.1規(guī)劃數(shù)據(jù)

規(guī)劃數(shù)據(jù)應(yīng)包含規(guī)劃編制成果類：土地利用性質(zhì)總體規(guī)劃、城市總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃、村莊規(guī)劃及各類專項(xiàng)規(guī)劃。其中，控制性詳細(xì)規(guī)劃中對于地塊的容積率、建筑限高、城市退距等指標(biāo)有詳細(xì)規(guī)定，是衡量平臺中BIM模型數(shù)據(jù)是否合規(guī)的重要指標(biāo)性數(shù)據(jù)。

規(guī)劃數(shù)據(jù)庫中同時(shí)還包括空間管控類數(shù)據(jù)如生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)三類空間、生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界等等。這些數(shù)據(jù)共同組成規(guī)劃數(shù)據(jù)庫，是整個(gè)城市發(fā)展的框架性指標(biāo)。

1.1.2 GIS數(shù)據(jù)

GIS系統(tǒng)采集城市的各類地理信息，生成地理信息數(shù)據(jù)，傳輸至平臺層。包括城市各類遙感圖像、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、測繪數(shù)據(jù)、礦產(chǎn)資源、地質(zhì)環(huán)境、不動產(chǎn)等信息資源，并共享發(fā)改、環(huán)保、住建、交通、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等部門國土空間相關(guān)信息。這些數(shù)據(jù)共同打造了數(shù)字孿生城市，為規(guī)劃數(shù)據(jù)提供載體。

1.1.3 BIM模型數(shù)據(jù)

所有設(shè)計(jì)單位、施工單位等等單體建筑的BIM模型數(shù)據(jù)均可納入數(shù)字城市的大數(shù)據(jù)庫。BIM模型數(shù)據(jù)可以提供海量建筑單體信息數(shù)據(jù)，其精細(xì)化程度可以達(dá)一扇門、一扇窗的、一個(gè)管道。在規(guī)劃層面，BIM模型主要提供輪廓、面積、高度等幾類數(shù)據(jù)，隨后通過已納入的規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，輔助政府完成監(jiān)督審查、方案比選等任務(wù)。

1.2平臺層

數(shù)據(jù)庫通過公用網(wǎng)絡(luò)或者專用網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)入平臺層。平臺層則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的儲存、融合、分析、挖掘并且將數(shù)字城市以三維可視化的形式直觀的展現(xiàn)在使用者眼前。在數(shù)字城市階段，平臺層的功能還主要是數(shù)據(jù)的儲存和展示，但是在智慧城市階段，平臺層對于數(shù)據(jù)的分析、挖掘才是真正的“智慧”所在。因此智慧規(guī)劃的重點(diǎn)是平臺層的分析功能。

1.3應(yīng)用層

應(yīng)用層則是與使用者接觸最為頻繁的交互系統(tǒng)。在智慧規(guī)劃層面則納入了各項(xiàng)應(yīng)用功能。主要為建筑規(guī)劃方面的政務(wù)審批核查和數(shù)據(jù)管理分析。

1.3.1建筑間距分析

嚴(yán)格依據(jù)《民用建筑防火規(guī)范》中對于不同高度的建筑不同間距的規(guī)定，讀取BIM數(shù)據(jù)中輪廓邊緣（注意，非樓底板信息），計(jì)算建筑與建筑之間的最小距離，對于違反規(guī)范的地方進(jìn)行高亮顯示。

1.3.2朝向分析

現(xiàn)行規(guī)范中對于部分建筑類別（如住宅建筑、學(xué)校建筑）有朝向要求的，均錄入數(shù)據(jù)庫，智慧規(guī)劃平臺評審系統(tǒng)應(yīng)考慮建筑朝向控制條件，并讀取GIS提供的項(xiàng)目所在地地理位置坐標(biāo)，找出對應(yīng)城市的朝向要求標(biāo)準(zhǔn)。不同地區(qū)對于其朝向所允許的最大偏角的要求不同，具體規(guī)范要求見下圖。

1.3.3建筑密度和容積率

建筑密度和容積率指標(biāo)由城市控制性詳細(xì)規(guī)劃規(guī)定。城市規(guī)劃數(shù)據(jù)納入平臺，再根據(jù)建筑的BIM模型數(shù)據(jù)提取某地塊建筑占地面積和總建筑面積，除以該地用地面積，可得出建筑密度和容積率，再核查所得數(shù)據(jù)是否在城市控制性詳細(xì)規(guī)劃的要求范圍內(nèi)。

1.3.4建筑限高

根據(jù)BIM模型，提取建筑高度以及地理位置信息，核查該地區(qū)城市控制性詳細(xì)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)地段的控制高度。該功能主要針對歷史文化古跡片區(qū)，避免建筑物對古城風(fēng)貌造成破壞。

1.3.5 建筑退距檢測

根據(jù)BIM模型邊緣輪廓信息（注意：含地下室）以及GIS信息中城市道路邊界信息，提取建筑物與城市道路邊界距離數(shù)據(jù)，核查該地區(qū)城市控制性詳細(xì)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)地段的退距要求。

智慧規(guī)劃控制要素和BIM要素間的對應(yīng)關(guān)系

二、智慧建設(shè)技術(shù)架構(gòu)

基于CIM模型下的智慧建設(shè)系統(tǒng)是城市級別的建設(shè)管理系統(tǒng)。著眼于整個(gè)城市的建設(shè)工程。通過該平臺，政府可以進(jìn)行項(xiàng)目征拆、對重點(diǎn)地標(biāo)性項(xiàng)目進(jìn)行方案比選、協(xié)調(diào)和統(tǒng)籌重點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)程，督查各類建設(shè)項(xiàng)目安全生產(chǎn)、環(huán)境影響。

2.1 征地拆遷

征拆系統(tǒng)共分為六大板塊：征遷管理、補(bǔ)償結(jié)算、回遷安置、檔案管理、統(tǒng)計(jì)分析、輔助管理。平臺內(nèi)設(shè)置征拆定額標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)物調(diào)查數(shù)據(jù)，通過征拆數(shù)字場景的模擬和分析，評估征拆費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)征拆工作的標(biāo)準(zhǔn)化和透明化。

2.2輔助決策

對于城市地標(biāo)性重點(diǎn)建筑項(xiàng)目，可通過鏈接多個(gè)方案的BIM模型，進(jìn)行方案必選。將多方案放至城市三維模型中進(jìn)行直觀審查，從項(xiàng)目與周邊環(huán)境的契合度、出入口對城市交通的影響，建筑色彩對城市風(fēng)貌的影響等等角度進(jìn)行考量，得出優(yōu)勝方案。

對于不同的城市管網(wǎng)建設(shè)方案，也可以通過模擬極端天氣情況下管網(wǎng)的應(yīng)急能力，從而選擇最佳方案?；诔鞘蠧IM平臺上的方案必選，比傳統(tǒng)的虛擬效果圖比選方式更真實(shí)，更準(zhǔn)確，與建成后的效果更契合，是輔助決策的重要應(yīng)用。

2.3圖紙&模型審核

在現(xiàn)階段，單體項(xiàng)目信息依舊采用圖紙表達(dá)方式。各企業(yè)將設(shè)計(jì)圖紙上傳至平臺，審圖機(jī)構(gòu)進(jìn)行電子審核，可實(shí)現(xiàn)無紙化辦公。在未來的BIM技術(shù)普及的基礎(chǔ)上，很有可能擯棄傳統(tǒng)二維表達(dá)方式，直接進(jìn)行三維模型審核。審核通過后的BIM模型也納入智慧城市平臺的數(shù)據(jù)庫里，組件和完善總體城市信息模型。

2.4進(jìn)度監(jiān)管

將城市建設(shè)中所有在建擬建的建筑物、市政交通、官網(wǎng)系統(tǒng)通過城市信息模型進(jìn)行展現(xiàn)，每個(gè)在建項(xiàng)目附進(jìn)度條，紅色代表已完成百分表，綠色代表未完成部分百分比。

由于城市建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量較多，可通過項(xiàng)目規(guī)模、項(xiàng)目位置等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，使平臺僅推送重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)展情況。以方便政府進(jìn)行有重點(diǎn)的、高效率審查。

2.5安全監(jiān)管

對于重點(diǎn)項(xiàng)目質(zhì)量安全方面進(jìn)行著重督查。例如針對特種設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)融合處理、無線傳感網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信技術(shù)和智能體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)作業(yè)自動報(bào)警并進(jìn)行控制、全天候 24h實(shí)時(shí)動態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)管、遠(yuǎn)程報(bào)警和遠(yuǎn)程告知，使得特種設(shè)備監(jiān)控成為開放的、多方參與的實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控。

2.6環(huán)境評估

對通過各類空氣檢測設(shè)備，著重檢測項(xiàng)目建設(shè)期揚(yáng)塵是否超標(biāo)，是否對周邊居民造成影響。當(dāng)檢測嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)會及時(shí)向政府監(jiān)督機(jī)構(gòu)發(fā)出警示，第一時(shí)間反應(yīng)在平臺，并顯示違規(guī)項(xiàng)目的具體位置，項(xiàng)目信息如建設(shè)單位等等。

（作者單位：中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司）