馮建忠

(福州市勘測院 福建福州 350108)

0 引言

近幾十年，隨著社會經濟的迅猛發(fā)展,城市規(guī)模急劇擴張,城市規(guī)劃建設尤為重要。而在城市規(guī)劃領域,隨著計算機圖形顯示技術和GIS技術的快速發(fā)展,以及“數(shù)字地球”“數(shù)字城市”的提出與實施,以往單純的二維規(guī)劃審查技術已不能滿足當前工作所需[1-3]。而常見的三維規(guī)劃審批和城市設計應用，多局限于單項目單階段的審查，難以解決前后規(guī)劃成果不匹配、規(guī)劃管控工作量大而造成的審查困難等諸多問題[4]。本文基于時空地理信息數(shù)據(jù)，利用時空GIS在二維上的精準分析和三維上的高度仿真優(yōu)勢，結合全面的管控要素和應用功能，可以充分發(fā)揮時空數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，更好地解決規(guī)劃管控中的各項問題，為智慧城市中規(guī)劃建設全生命周期的監(jiān)管提供有力的支撐。

1 總體框架設計

通過對現(xiàn)實案例的研究，以信息系統(tǒng)的“先進性、易用性、實用性、開放性”等設計原則為指導，以城市規(guī)劃管控的業(yè)務需求為出發(fā)點，以時空GIS技術為基礎，綜合應用數(shù)據(jù)融合分析、虛擬仿真等技術，對基于時空GIS的城市空間規(guī)劃管控平臺進行設計[5]，總體架構設計如圖1所示。

圖1 基于時空GIS的城市空間規(guī)劃管控平臺總體架構

從下而上，第一層是基礎層，該層提供系統(tǒng)的基本網絡、操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等基礎軟件環(huán)境，提供主機、存儲和安全等軟件系統(tǒng)運行所需要得硬件設備，是系統(tǒng)的軟硬件基礎支撐。

第二層為數(shù)據(jù)層，作為軟件系統(tǒng)的資源核心，分為基礎數(shù)據(jù)庫、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫和規(guī)劃數(shù)據(jù)庫。規(guī)劃數(shù)據(jù)庫根據(jù)方案審批提交的模型數(shù)據(jù)提取建庫，與基礎數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫結合，構成整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)核心。

第三層是服務層，在時空GIS平臺運行框架上，為各應用模塊提供標準服務接口。例如：時空GIS數(shù)據(jù)的查詢展示、數(shù)據(jù)編輯更新、空間分析等各種服務的接口，平臺總體框架如圖1所示。

第四層為應用層，在平臺服務層的基礎上，面向三維規(guī)劃的需求，為支持平臺提供應用：如規(guī)劃漫游模塊、規(guī)劃量測模塊、空間查詢模塊、輔助分析模塊、方案調整模塊等。

以上所述結構之外，還必須建立信息化規(guī)范體系、管理制度以及安全保障體系，保證信息化建設與運作有章可循，規(guī)范發(fā)展。

2 關鍵技術

(1)基于多源、多尺度、多時態(tài)的二、三維空間數(shù)據(jù)融合建庫技術

通過研究多源、多尺度、多時態(tài)空間數(shù)據(jù)的格式、信息及相關材料，根據(jù)建庫標準實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合與建庫，完成規(guī)劃、設計和竣工等不同階段數(shù)據(jù)的集成展示，形成二、三維一體化、地上地下一體化、規(guī)劃全生命周期一體化的時空GIS數(shù)據(jù)成果，為城市規(guī)劃管控提供豐富的數(shù)據(jù)基礎。

(2)利用風道數(shù)據(jù)對城市規(guī)劃進行三維管控的方法

在城市發(fā)展過程中，眾多樓盤建筑的不規(guī)則分布，影響了城市的通風與散熱，導致城市熱島效應愈加嚴重。通過整合風道分析成果數(shù)據(jù)對規(guī)劃、設計和竣工階段的空間數(shù)據(jù)進行管控，實現(xiàn)不同規(guī)劃項目之間的綜合審查，提高城市空氣流通，提升城市居住品質。

(3)基于時空GIS數(shù)據(jù)，對城市規(guī)劃不同階段進行核驗的分析方法

通過管控要素與時空GIS數(shù)據(jù)的融合，研究各類管控要素在城市規(guī)劃不同階段起到的作用和核驗的分析方法，研發(fā)城市規(guī)劃管控系統(tǒng)，提供多時態(tài)對比分析、廊道分析、風道分析等分析手段，結合管控要素，完成規(guī)劃全生命周期內不同階段時空GIS數(shù)據(jù)的合規(guī)性核驗。為城市規(guī)劃的空間管控提供多樣的輔助決策手段。

3 設計與實現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)資源體系設計

數(shù)據(jù)資源體系的設計是利用3S技術、無人機采集技術、BIM技術集成多源、多尺度、多時態(tài)的地理信息時空數(shù)據(jù)，如城市影像數(shù)據(jù)、高程數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀三維模型數(shù)據(jù)、規(guī)劃設計模型數(shù)據(jù)、三維竣工模型數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)二、三維數(shù)據(jù)一體化、地上地下一體化、規(guī)劃全生命周期一體化的多源、多尺度、多時態(tài)規(guī)劃空間數(shù)據(jù)管理[6-8]，為城市空間規(guī)劃管控提供有力的支撐，數(shù)據(jù)資源內容如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)資源體系

3.2 規(guī)劃管控要素設計

規(guī)劃管控要素的設計是通過對城市路網紅線、河道藍線、用地控規(guī)、風道、機場周邊限高等多種規(guī)劃管控要素的研究，實現(xiàn)不同管控要素的集成與三維化展示，為城市規(guī)劃設計的管控提供直觀立體的審核環(huán)境。

3.3 規(guī)劃管控功能設計

規(guī)劃管控功能是在豐富的時空GIS數(shù)據(jù)成果與多樣的規(guī)劃管控要素基礎上，利用管控要素的業(yè)務需求，定制開發(fā)三維應用，實現(xiàn)在水平和垂直空間上對規(guī)劃設計的便捷管控，也實現(xiàn)對城市規(guī)劃不同階段的成果核驗分析，為城市規(guī)劃全生命周期的管控提供行之有效的手段。

(1)規(guī)劃漫游

規(guī)劃漫游是平臺的基礎模塊，提供對三維規(guī)劃場景的漫游瀏覽功能，包括初始位置、漫游、步行、環(huán)視、前一視圖、后一視圖、坐標定位[9]、特定場景、動畫導航、天氣設置、設置地形透明度及地形開關。

(2)規(guī)劃量測

規(guī)劃量測主要用于三維規(guī)劃空間上對空間位置、空間距離、平面面積等進行計算展示，為報審的設計方案提供空間距離、面積等規(guī)劃指標的核查。

(3)空間查詢

空間查詢模塊主要用于三維場景中要素的指定查詢和范圍模糊查詢，快速獲取目標對象的詳細屬性信息。

(4)輔助審查

輔助審查模塊通過多種三維分析工具，在設計方案審查階段，對設計單位提交的方案模型進行指標參數(shù)、立面色彩、空間布局等方面的仿真模擬，為設計方案審查提供定性或定量的輔助分析。

①控高分析

控高分析用于分析項目范圍內，方案模型的高度是否超過了用地控規(guī)、視線廊道、機場周邊控高等國家法定的控高限值[10]，分析結果如圖2所示。

圖2 控高分析

②退距分析

城市規(guī)劃的道路紅線、綠化綠線等要素要求建筑方案滿足一定的退距要求，平臺可分析建筑與控制線的相互關系，檢測合規(guī)性，分析結果如圖3所示。

圖3 退距分析

③方案對比

在城市規(guī)劃的全過程中，同一項目會有多種設計方案，利用分屏對比的方式，可以為審查人員提供不同角度、不同方案的空間形態(tài)展示，通過研究方案之間的異同點，評判不同方案的優(yōu)劣[11]，效果如圖4所示。

圖4 多方案對比

④多時態(tài)模擬

通過整合不同階段的空間規(guī)劃模型，模擬一個項目在不同階段的規(guī)劃成果，并與管控要素進行合規(guī)性檢測分析，實現(xiàn)目標區(qū)域的規(guī)劃管控。

在三維場景中可查看同一個項目在出讓、報審、施工、竣工階段的方案模型。

通過疊加規(guī)劃紅線、綠化綠線、用地控規(guī)和機場周邊限高等數(shù)據(jù)來分析每個階段的方案模型是否符合管控要求。

(5)方案調整

方案調整主要針對設計方案評審階段，可以根據(jù)審查意見，進行方案模型的現(xiàn)場實時修改與模擬，快速提供調整后的方案效果[12]。可提供方案模型位置、角度和大小的編輯控制，效果如圖5所示。

圖5 方案調整

4 結語

基于時空GIS的城市空間規(guī)劃管控技術，通過整合不同階段的規(guī)劃成果和管控要素，利用退距分析、多方案對比和多時態(tài)模擬等功能，為城市規(guī)劃管控提供輔助決策。該技術的推廣應用不僅能夠模擬未來的城市藍圖，也可以為規(guī)劃設計、地塊出讓、方案審批和竣工核實的城市規(guī)劃全生命周期提供有力支撐，助力城市規(guī)劃部門實現(xiàn)“精細化”管控，對提高城市規(guī)劃的長效性和科學性具有重要意義。