三維仿真在城鄉規劃全過程管理中的應用_邱月

2020-01-16



1 引言       

三維仿真技術在規劃中的應用主要是通過對城市地形、建筑及其它人工設施進行三維地理建模,形成覆蓋全市的數字城市立體場景,同時結合虛擬仿真等技術,實現城市的三維可視化管理,是提高城市規劃編制技術水平,實現科學規劃的有效手段,是推進“數字城市”、“和諧城市”建設,實現公共事務可視化管理的基礎保障,可以促進經濟社會的全面可持續發展?!?  

2 基本概念和意義    

城市三維仿真是城市空間信息在計算機環境中的三維直觀表達,是數字城市概念城市規劃、建設、管理領域的延伸,同時也是數字城市建設的重要基礎內容。城市三維仿真技術在規劃中的應用前景主要有以下幾個方面:    

2.1 完善數字化規劃控制體系,實現城市規劃精細化管理    

實現從總規-控規-修規的全面三維數字化控制目標,在以往基于控規的城市規劃統一管理平臺的基礎上進一步細化、深化和優化規劃管理工作,使韶關市城市規劃管理進入精細化管理階段?!?  

2.2 創新規劃理念和技術方法,提高規劃編制的科學水平    

利用三維數字城市、GIS等信息化技術,為規劃編制過程中的信息采集、指標分析、方案決策、成果展示等工作提高新方法,實現控規編制的技術方法信息化和過程管理信息化,體現規劃編制“科學性”、“過程性”、“動態性”特點?!?  

2.3 實現城市規劃可視化管理,邁入規劃管理數字化時代    

城市三維仿真技術將全面突破傳統二維空間系統諸多限制,建成三維全景數字規劃支持系統,為有關領導和管理部門對城市規劃、建設、管理的重大問題決策,提供準確、實時的信息支撐及直觀、真實的可視化和互動操作環境。

3 三維仿真應用于規劃全過程管理的關鍵技術研究

3.1 虛擬現實技術

虛擬現實(Virtual Reality,VR)是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統。它是借助計算機技術及傳感裝置所創建的一種虛擬環境。虛擬環境是由計算機生成,通過視聽、觸覺等作用于用戶,使之產生身臨其境的交互式視景仿真心。虛擬現實技術是三維仿真系統搭建的基本技術支撐,利用各類三維模型搭建模擬城市歷史、現在和未來的虛擬三維場景。

3.2 海量多源數據存儲管理

由于三維仿真管理系統數據庫包含了大量的不同來源、不同格式的數據,需要對數據進行高效、合理的組織和存儲管理。為此,按照信息的類型,將系統涉及到的信息資源劃分為三維模型數據、規劃二維空間數據、非空間數據三個組成部分。三維模型數據包括三維場景中所有類型的模型數據,以模型文件形式進行存儲;二維空間數據包括集成到三維場景中的各種二維矢量圖形數據,這些數據由空間數據庫引擎進行管理;非空間數據是與地理位置無關的信息數據,包括屬性信息、元數據信息等。不同類型的數據最終在i維場景中通過空間位置進行集成管理。

3.3 三維時態GIS技術

城市規劃建設是一個漫長、動態的過程。隨著城市的發展,舊的三維模型和規劃管理數據逐漸被新數據所更新、取代,如果舊數據不復存在,就無法對數據變化的歷史進行分析,更無法預測未來發展的趨勢。因此,有必要在三維仿真管理系統中應用時態GIS技術,即能夠跟蹤和分析隨時間變化的空間、非空間信息的地理信息系統。

4 三維仿真應用于城鄉規劃全過程管理的實踐

4.1 系統框架設計

4.1.1 三維平臺選擇

考慮到系統三維模型數據覆蓋量大,且需要集成規劃二維空間數據,并能夠進行地下空間、時態分析等三維管理功能,岡此,在三維平臺選擇上選用Skyline平臺作為系統的開發平臺。Skyline平臺具備了大場景瀏覽、無縫集成二維shp數據以及能夠進行地上、地下三維集成管理等優點,能夠滿足本系統的功能要求。

4.1.2 系統框架設計

三維仿真管理系統是在網絡、軟硬件和GIS平臺支持下,以基于時間屬性的規劃二維空間數據庫和三維模型數據庫為支撐,搭建集規劃業務全過程管理、地上地下空間一體化管理和規劃發展過程管理的三維系統。系統框架設計詳見圖1。

4.2 多源數據庫建設

數據制作構成包括:(1)三維模型數據,三維模型數據建設對象包括地形、建筑、道路、水系、綠化、地面以及其它美化設施等,是三維仿真管理系統的數據基礎??紤]到三維仿真管理系統所支撐的三維模型數據是海量的,在資源有限的情況下,需要對模型的精細程度進行劃分??蓪⒔ㄖP头譃榫毮P?、基礎模型、標準模型和精細模型。在城市非重點區域要適當簡化模型。除了對模型精度需要進行劃分之外,在具體建模工作開展之前,還需要把模型按照現狀和規劃的情況進行分類??紤]到城市發展的動態性,隨著時間的流逝,城市現狀會演變成歷史,同樣,原來報建的城市規劃也會成為現狀,與此同時,新的城市規劃也會不斷涌現。因此,在三維模型建設完成后需賦予時間屬性,記錄模型產生和消失的時間,以便三維仿真管理系統根據時間進行歷史回溯。

(2)規劃二維空間數據,涵蓋規劃管理中與地理位置相關的二維矢量圖形數據,包括各層次規劃編制成果數據(如城市總體規劃、控制性詳細規劃及各類專項規劃),規劃審批的用地紅線數據,規劃批后的放驗線數據、竣工驗收數據,以及二維地下管線數據等。規劃二維空間數據采用ArcSDE空間數據引擎進行分層管理。

(3)非空間數據,在規劃管理過程中與地理位置無關的數據,可以用文本、數據表或數據庫等形式記錄。包括規劃編制項目過程的各類文本、圖紙、照片等。

4.3 規劃管理業務全過程管理

針對規劃管理的主要職能:規劃編制、規劃審批和規劃監督,實現不同階段的三維規劃全過程管理。在規劃編制階段,利用規劃編制成果集管理功能實現編制成果的三維場景疊加顯示,在三維場景下查閱各層次規劃編制成果情況和詳細指標信息,并為三維規劃審批提供依據。同時,同一規劃編制在不同編制階段的文本和圖紙同步進行管理,實現規劃編制項目管理。此外,利用拆遷分析功能輔助舊城改造規劃中三維場景下拆遷量的估算。

在規劃審批階段,同樣實現對規劃審批空間數據(用地紅線)、規劃批后空間數據(放驗線、竣工驗收等)的集成管理,并通過綜合利用模型編輯、多方案對比、日照分析、控高分析等功能,對規劃報建不同方案實現三維場景下的全方位的綜合審視和分析,審查報建方案的合理性以及和周邊環境的協調程度。

此外,市民可通過上網瀏覽發布的三維規劃報建情況,為規劃監督管理提供嶄新的渠道和途徑。

5 結語

隨著規劃信息化的不斷發展,城鄉規劃管理從二維走向三維已成為一種必然趨勢。三維仿真在城鄉規劃中的應用,對于提高規劃管理水平起到了積極的推動作用。將三維管理貫穿于城鄉規劃全過程,全面服務于規劃編制、審批、監督等環節,是三維仿真結合規劃業務不斷深入應用的必然選擇。未來發展可進一步結合前沿BIM(建筑信息模型)技術深化三維應用,合理布局城市建筑空間、城市建設用地功能分配以保證現有城市經濟發展與生態保護平衡性,為城鄉規劃管理打造宜居城市、智能商務區提供全新的技術手段和全面的數據支撐。

參考文獻:

[1]劉增良、陳品祥、賈光軍、李揚.虛擬現實技術在城市規劃管理中的應用研究與實踐[J].測繪通報,2010(5):(45—47).

[2]周新邵,駱文芳,楊武.虛擬現實技術在城市規劃中的應用[J].湖南城市學院學報(自然科學版),2012.12,:(69—73).

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