城市規劃建設項目三維仿真輔助審查實施及探討

劉家祥

(合肥市測繪設計研究院，安徽合肥 230061)

1 引言

隨著城市規劃進入可視化、數字化及精細化管理階段，將三維仿真工作納入基礎測繪工作范疇［1］，在建設項目設計方案評審、建設項目規劃竣工核實等環節增加三維數據建設內容，作為城市規劃管理的輔助手段，在國內很多城市屢見不鮮，例如，寧波、武漢、廣州、重慶及株洲市等。然而，具體實施過程中，存在很多實際的困難，如何保證開發建設單位提供的三維電子文件的統一、如何保障三維仿真的建設項目設計方案及時、有效、深入地輔助審批、如何確保三維模型數據庫的定期更新與完善等問題。本文以合肥市規劃局踐行三維仿真輔助審查工作中遇到的問題、積累的經驗與同行共探討。展示三維仿真技術提高城市規劃建設項目審批效率、方案設計科學性等實際應用效果。

2 實施流程

建設項目設計方案在申請審查時，合肥市規劃局按照統一標準、選取平臺、綜合管理、服務為主的目標要求進行三維仿真技術輔助審查的數據建設、平臺建設及服務建設等內容。

2.1 統一標準建立《合肥市城市規劃三維仿真模型

數據技術要求(試行)》

為保障全市三維模型數據建設全面覆蓋、無縫整合，需一方面對開發建設單位提供三維建模原始資料發布通知，另一方面建立整個城市三維仿真模型數據技術要求。通常，需發布服務告知通知單，提出受理申請方案審查的要件除了報規報建的常規文件外，對提供設計方案效果圖，包括項目整體鳥瞰效果圖、俯視圖、透視圖以及樓單體外立面效果圖等有更深層次的要求，主要體現在效果圖分辨率及色彩參數上。

另一方面，國家和地方對城市三維建模有多個標準，各標準之間也不完全一致。為了更好地適應本地化服務，進一步規范三維仿真模型數據庫建設，統一合肥市城市規劃三維仿真模型制作技術要求，及時準確為城市規劃管理提供三維建模技術服務，合肥市測繪設計研究院參考了《基礎地理信息三維模型產品規范》、《基礎地理信息三維模型數據庫規范》、《基礎地理信息三維模型生產規范》、《CJJ_T 157－2010城市三維建模技術規范》等國標及《重慶市城市三維建模技術規范》、《成都市城市規劃三維模型數據標準(試行)》等地方標準，在此基礎上，綜合參考制定了《合肥市城市規劃三維仿真模型數據技術要求(試行)》(以下簡稱《技術要求》)。《技術要求》中，對數據采集與處理、三維模型制作要求、文件命名與組織、成果質量檢查等方面進行了規定。根據數據共享和應用的要求，需重點明確模型分類、建模單元劃分、模型命名等細節問題，為后期各種來源的三維模型數據整合提供規范［2］。

2.2 選取平臺

國內外主流的應用于城市規劃方面三維GIS平臺主要有，Skyline、CityMaker、SuperMap、Ev－Globe、AnGeo的Uniscope等［3］，基礎平臺的選取主要根據具體的應用需求，例如，國外的Skyline系列軟件偏重海量地理信息存儲，與二維整合及空間分析方面具有優勢，并開放了所有的API，讓用戶能夠根據自己的需求定制功能，建立個性化的三維地理信息系統。國內的City-Maker是一款優秀的國產3D GIS平臺軟件，致力于全空間的、逼真、完美的虛擬三維可視化，提供數據存儲管理，查詢和分析，可視化，應用開發和服務共享五方面能力［4］。視覺效果優異，逼真的渲染效果，材質和模型編輯能力突出，強大的數據組織管理能力。考慮到規劃方案審批對模型效果表現要求高及后期合肥的規劃服務三維多通道會商系統平臺對模型數據統一的整合需求，合肥市測繪設計研究院基于CityMaker系列平臺輔助建設項目方案審批，實現了規劃審批中方案比對、方案調整、天際線分析、控高分析、指標分析等功能分析，并在此基礎上創新三維平臺應用新功能，建立帶時間軸的模型數據庫，通過三維平臺展現城市規劃歷史、現狀及未來。

2.3 綜合管理

主要包括核心區域三維模型數據建設、建設項目審批服務機制建設及三維專業人才隊伍建設。

(1)三維模型數據建設

合肥市測繪設計研究院一方面建立三維建模隊伍，主要建模內容包括三維地形模型、核心區域現狀三維精細模型及規劃方案模型。按照《技術要求》的規定，對模型數據存放、模型數據質檢、模型數據更新及入庫等各方面進行統一要求，按片區、按類別進行協同建模，探索出集項目總體設計、項目分配、項目互檢、項目更新到提交一體化的工作流程。為未來智慧合肥模型數據庫建設奠定數據基礎。另一方面整理匯交其他來源需審批的設計方案模型數據，負責質檢和整合，統一導入到系統平臺中輔助審批。

(2)服務機制建設

由于規劃信息化水平發展緩慢，合肥市之前的報建一直采用二維傳統的效果圖、PPT、沙盤模型等方式匯報建設項目設計方案。通常，重點型項目須經歷大量的會議討論等多重環節，由于社會各界對城市規劃問題日益重視，規劃成果直面不同階層、不同知識背景的人士，以三維立體形象直觀地呈現詳細規劃方案及相關指標信息，展現城市風貌成為規劃審批精細化、科學化管理的重要途徑。

在服務流程上，窗口報建階段接收建設設計單位提交的三維模型電子成果，利用模型數據檢查工具提供局初審功能，符合條件的利用輔助審批平臺提供瀏覽查詢、重要視廊、重點視線俯仰角、方案對比調整、指標分析復合等深入評審，最終評審通過完善入庫。流程如圖1所示。

盡管利用三維仿真輔助規劃審批卓有實效，國內很大一部分城市(廣州、長沙、深圳、南寧等等)相繼提出并踐行了“數字總規”、“規劃一張圖”、“數字城市”等一系列規劃信息化平臺包含三維仿真輔助決策系統，并對重點項目開展輔助審查，但將其作為一項基礎工作、建立起規劃審批的長效機制的城市不多。合肥市在實施過程中，通過與多方協作機制(規劃局—測繪院—建設單位—設計單位)，力爭將利用三維仿真輔助審批工作作為常規化的匯報方式，真正起到審批流程中對現狀調查、方案設計、方案分析、方案審批及領導決策的日常輔助手段。為輔助分析示意圖如圖2～圖5所示。

圖1 建設項目設計方案三維仿真輔助審查流程

圖2 風電機三維仿真

圖3 立交橋風貌

圖4 沿街立面

圖5 方案比對

實踐中，通過對合肥市濱湖新區、高新區等開發區試點展開，合肥市測繪設計研究院加強與各規劃分局、各開發建設單位、各規劃設計單位三方的交流與溝通。針對報規報建的設計方案，在項目設計初始階段，合肥市測繪設計研究院建立項目地塊控規體塊模型，輔助項目城市天際線及周邊環境空間關系(周邊現狀模型已建立)分析。規劃設計單位在此基礎上確定方案設計的高度、體量、色調基調及與周邊環境協調度，進行方案詳細設計。我院按照設計效果圖建立三維仿真模型，導入系統平臺演示。在輔助上會之前，先內部評審，規劃分局、開發建設單位、規劃設計單位等進行統一探討，我院在商議結論中進一步的修改完善并最終整理上會。會議上，通過特定場景、動畫導航、方案對比、方案調整、指標分析等多功能、多角度展示審批方案，并形成評審結論。

在服務市規劃局業務會和規劃委員會全過程審批中，我們總結出以下幾點:

①在項目報規報建前，提前整理好周邊的現狀和地形模型，跟蹤項目規劃設計的每個重點節點并不斷完善，提供規劃設計的三維輔助分析。

②項目匯報時，對非重點型項目，在有限的時間內需要展現該項目特色，提前錄制好關注視點的特定場景的圖片及動畫瀏覽視頻，結合到匯報的相關材料中，會議審批時，直接播放，提高審批效率，提供規劃方案的三維輔助審批。

(3)三維專業人才隊伍建設

建立起一支專業性能力強、職業素養高、結構合理的三維人才隊伍，協同工作，各取所長，發揮專業優勢、調動廣大專業技術人才的積極性和創造性。為三維仿真輔助審查工作創新服務方式、高效保障服務機制做好充足準備［5］。

2.4 更新入庫，完善規劃三維模型數據庫建設

通過輔助審批，逐步積累，同步更新三維規劃模型數據庫，目前合肥市測繪設計研究院已完成合肥市濱湖新區、高新技術產業開發區所有三維模型數據建設。利用三維仿真進行竣工規劃核實在重慶市勘測院、武漢市測繪研究院已逐步展開。方案竣工后，我院在嘗試根據竣工資料建立竣工三維模型，進行竣工規劃核實，主要核實竣工外立面及色彩材質、用地紅線和建筑紅線規劃三維模型與竣工三維模型對比，正負零標高、樓間距等竣工規劃指標核實。竣工驗收合格后，根據竣工驗收的結果更新三維模型數據庫，成為現狀數據，為新的規劃、審批工作提供三維信息支撐。同時，隨著時間流逝，現狀會演變成歷史，規劃演變成現狀，更新的同時也記錄模型數據時間屬性信息，以便三維平臺根據時間進行城市風貌歷史回溯。

3 存在問題

(1)提交模型數據不統一

在提出的《技術要求》中，對三維建模數據進行了一系列的規范，但由于各單位水平參差不齊，很難保證所有匯交的模型數據按規定的要求提交，給三維輔助審查工作帶來一定的困難。返工率將影響輔助審批效率。

(2)建模技術手段有待提升

我院主要采用傳統3ds Max建立精細場景模型，建模效率低，隨著技術的進步，利用激光點云、地面三維激光掃描儀、傾斜攝影等新技術及設備輔助三維建模是后期努力的方向。例如，重慶市勘測院利用地面三維激光掃描技術來輔助建設項目的規劃竣工核實，有模型精度高、外業時間短的優勢，不僅適合三維規劃竣工許可指標的核實，還可以對三維模型竣工測量時的尺寸、色彩和小區環境等進行快速采集［6］。

(3)輔助審查時間急，任務重

報規報建的項目設計方案，通常方案在不斷修改調整中，上會審批時間緊急，給三維輔助審查工作進行帶來一定的考驗。沒有充足的時間保證，一方面影響建模的質量，另一方面影響匯報內容的準備。

另外，會議的時間限制，也無法做到對全市這個階段內所有報規報建的項目設計方案逐一進行三維展示，只能選擇有代表性、重點型及敏感型項目進行輔助審批。

如何高效地使用統一平臺，匯報所有的項目設計方案，進行一鍵開會，是我們進一步需要探索和尋求解決的。

(4)三維規劃竣工核實薄弱

我院雖然已嘗試根據竣工資料建立竣工三維模型，進行竣工規劃核實，但力度和進度薄弱。建立三維規劃竣工核實體系，應用三維仿真技術進行規劃監督測量是我院在輔助規劃批后管理的又一方向。

4 解決建議

(1)規范模型技術要求

可通過開展培訓、積極交流等方式逐步加深各單位對技術要求解讀。培養一批合格、高效的三維建模單位以保障利用三維仿真輔助審查工作的順利進行。同時，市規劃局以政策為導向，我院嚴把質量關，保證全市三維仿真模型數據庫的統一完整及無縫整合。

(2)建立有效溝通機制

為避免設計方案在臨上會前才開始進行三維仿真建模的尷尬，要做好提前準備工作，與各規劃分局及時溝通，追蹤設計方案全過程，保障審批進度的同時控制質量;加強三維建模隊伍建設，引入激光點云、地面三維激光掃描儀等輔助三維建模［7］，多角度提升技術手段，提高輔助審批效率。結合合肥市正開展的規劃服務三維多通道會商系統建設，做好數據準備工作，以超大屏幕多視窗顯示系統展示三維渲染效果，結合專業的三維規劃輔助決策系統和智能、便捷的中控系統實現一鍵開會，輔助規劃審批工作。使合肥市城市規劃審批順利邁入“立體化”、“數字化”階段。

(3)建立可持續更新機制

通過輔助審批，逐步完善及更新三維規劃模型數據庫，及時收集竣工資料，等竣工驗收合格后，更新為三維現狀模型數據庫，保證模型數據的現勢性。

5 總結

通過開展合肥市城市規劃建設項目三維仿真輔助審查工作，我們了解到規范技術要求，保證模型數據統一標準，建立有效的溝通機制，更好地體現輔助審查的服務意義，建立數據持續更新機制，建立一項持久有效的工作計劃的必要性。同時，我們也應該進一步擴展輔助審查的深度與廣度，從地上延伸到地下、地上、內部空間一體化的輔助審查的目標［8］，在審查的模式上，早日建立地理空間信息公共服務平臺三維互動全景展示系統，推廣到公眾服務網、或者觸摸屏上，提高公眾的參與性，傾聽來自市民的聲音，推行審批過程“陽光規劃”政策。

［1］ 陳軍，鄔倫．數字中國地理空間基礎框架［M］．北京:科學出版社，2003．

［2］朱國敏，馬照亭，孫隆祥等．城市三維地理信息系統中海量數據的數據庫組織與管理［J］．測繪科學，2008，33(1)．

［3］朱慶．三維地理信息系統技術綜述［J］．地理信息世界，2004，2(3):3 ～5．

［4］北京偉景行數字城市科技有限公司．CityMaker7產品介紹［R］．2013．

［5］李淑榮，張秋．重慶市規劃管理進入三維仿真時代［Z］．城市勘測，2012(2)．

［6］胡章杰，薛梅．基于地面三維激光掃描的三維竣工規劃核實技術研究［J］．城市勘測，2013，2(1):15～16．

［7］黃承亮，向娟．三維激光掃描技術應用于建筑物建模的測量方法研究［J］．城市勘測，2011(1):88～90．

［8］從威青，潘懋，莊莉莉．三維GIS技術在城市地下空間規劃中的應用分析［J］．工程勘察，2008(S1)．