三維規劃輔助決策

文｜葛亞峰 姜北 王東旭

三維規劃輔助決策的背景與概念

在當今“大數據”時代，“智慧城市”的應用成為城市規劃建設的必然趨勢，其出發點是讓城市規劃乃至城市建設和運營數字化、網絡化、合理化、智能化，而“數字城市”建設是通往“智慧城市”的必由之路。

數字城市，利用空間信息數據構筑虛擬平臺，將城市信息通過網絡接入，以數字形式獲取并加載其中，打破信息孤島，為城市建設的宏觀規劃提供有力條件，為政府和社會方方面面提供廣泛服務。

在龐大的數字城市虛擬平臺中，城市三維平臺是其重要組成部分。城市的規劃建設發展到目前階段，更加需要生動、直觀的展現方式和規劃手段，三維城市規劃輔助決策系統應運而生。三維城市規劃輔助決策系統是針對城市三維場景演示、數據共享、輔助決策的綜合系統，包括：城市報建項目模擬推算演示、城市項目方案對比、城市規劃及現狀三維數據分析等。在城市三維平臺中，利用三維技術將規劃項目構建在城市現狀之中，形成城市三維數據。針對該項目，比較周邊環境，進行人流、日照、控高等相關分析推演，并對其在建設方案上，進行雙屏或多屏比對。報建項目是否與周邊相和諧、方案是否合理一目了然，方便決策。

城市三維數據是數目龐大的帶有坐標的三維模型數據，包括三維的地形數據、道路數據、地上建筑外立面數據、室內模型數據、地上景觀小品、地下空間數據、地下管線數據等等。同比傳統的圖紙、CAD圖、效果圖，城市三維數據擁有同樣的規劃前瞻性、精準性，但又更加生動、直觀。城市三維數據作為新型數據，與傳統數據相輔相成，共同服務于城市規劃建設、城市評估分析、城與城互聯互通協同發展。

三維規劃輔助決策系統的應用優勢

以城市三維平臺和模型數據作為基礎，三維規劃輔助決策系統在一定意義上，可以讓使用者做到“足不出戶的規劃城市”。三維規劃輔助決策系統輔助城市規劃的優勢體現在以下兩個角度：

規劃工作者的角度。規劃工作者在城市規劃工作中，之所以現在越來越多的使用三維數據輔助規劃，并非是傳統數據過時和無法沿用，而是因為“大數據”讓“新數據”與傳統數據相互結合，使以往規劃工作者方法單一、以偏概全的工作方式，轉變為有理可依、有綜合數據結論可依且可宏觀把控的工作方式。

圖1 城市三維平臺

規劃決策者的角度。城市規劃和建設的決策者掌握著城市規劃的走向和城市建設的話語權。傳統的數據是把硬性的指標擺在面前，以規范要求限制規劃；而三維數據以直接的觀感，代替現場勘察，讓決策者全方位了解現實情況，減少了準備時間，快速進入工作狀態，也讓決策者對城市規劃保有強烈的代入感和參與感。

從根本上講，利用三維規劃輔助決策系統輔助城市規劃，作為數字規劃手段，加快了城市規劃的進程，提高城市規劃的效率、節約資源，促進城市的可持續發展。

廊坊市城市三維平臺建設

2010年廊坊市空間資源數字化信息管理中心正式成立，基礎數據庫與三維地理信息系統建設成為一期基礎建設階段的主要工作目標。2011年數字中心建成廊坊市三維規劃輔助決策系統，并投入使用。項目同期采集75平方公里城市現狀三維數據，分別應用于規劃會商、共享平臺和數字沙盤。2012年系統首次應用于市規委會方案審議并收到良好效果。2013年根據國家“智慧城市”建設的工作要求，為了加強城市空間形態的規劃管理，提高規劃審批的規范性、科學性、嚴密性和高效性，進一步提升城市品質，數字中心將城市三維建設進行革新與細化。制定《廊坊市三維信息系統模型數據標準（試行版）》，同年起，廊坊市市區所有規劃項目施行三維報建制度。2014年起每年開展城市現狀三維數據采集更新工作。2015年根據新時期、新要求，在原三維模型數據標準試行版的基礎上，制定《廊坊市三維信息系統模型數據標準（修訂版）》。2016年更新規劃會商設備，提升規委會方案展示質量。2017年建立城市現狀采集機制，主城區網格化區域劃分，加快工作效率。

截至2018年底，數字中心通過三維報建機制，累計質檢三維報建項目263個（其中116個規委會項目），涉及項目建筑面積3262萬平方米，采集規劃三維數據合計10.19平方公里；通過電子地圖對比、無人機實景拍攝，自行修補城市現狀建筑合計8.41平方公里；通過重點區域委托修補，采集現狀三維數據合計18.49平方公里。

目前，廊坊市城市三維平臺現有數據已基本實現市區城市現狀三維模型數據和規劃項目三維模型數據的全覆蓋。

機制建設

城市三維平臺不但要有數據層面的嚴謹性，還要有模擬現實的真實性。既要保證三維城市的真實與美觀，又要顧及到數據的更新調取速度。在建模手法、貼圖制作以及烘焙效果上，就有了較嚴格的要求。為滿足要求，構建三維平臺之初，針對三維城市建設，數字中心對國內其他先行城市的三維建設和三維領域業界先驅公司進行了調研。研究發現，國內嘗試建立城市三維平臺的城市很多，而平臺建成的城市中，能利用三維數據輔助規劃的城市很少。很多城市由于未推行詳細的建模規范和數據采集制度，導致平臺中三維模型質量、類型參差不齊，一時間并不能將其利用于城市規劃，既浪費了資金，也浪費了時間。故建設三維城市，應該做到機制先行。

圖2 《廊坊市三維信息系統模型數據標準（修訂版）》

一、城市三維模型數據標準

在廊坊三維城市建設初期，根據廊坊市當時的現實情況，數字中心于2013年3月份制定了《廊坊市三維信息系統模型數據標準（試行版）》，2015年2月份，在《廊坊市三維信息系統模型數據標準（試行版）》的基礎上，根據新時期、新要求，制定了《廊坊市三維信息系統模型數據標準（修訂版）》。“修訂版”中，根據建筑物性質、建模文件組織等方面進行詳細分類歸納，文件與貼圖的尺寸、體量、命名格式上依據實際情況更新要求，對各項逐一進行規范。同時，也對三維系統進行了更新換代，使其在模型刷新速度、三維展示流暢程度和數據承載量上大幅度提升。

二、三維報建機制

針對廊坊市規劃項目，施行三維報建制度。報建項目建模與質檢的標準都遵循統一的模型數據標準，極大的減少了建模和質檢的工作量，也減少了城市三維建設的經濟壓力。數字中心將廊坊市的規劃三維報建項目分為日常報建項目與規委會上會項目兩種。

三、現狀補錄機制

由于城市建筑外立面、市政道路、城市景觀、附屬設施等現狀每年都會存在零星位置或局部區域的變化，為了展現三維規劃輔助決策系統的實勢性，需要將現狀數據進行采集、更新。自2014年起，數字中心每年開展城市現狀三維數據采集、更新工作。

圖3 廊坊市主城區網格化區域劃分

2017年下半年數字中心更新了現狀采集機制：主城區網格化劃分區域采集機制。將廊坊市主城區分為八個區域，在外業現狀采集、現狀比對、整理補錄信息工作中，形成區域負責制，網格化管理。2018年開始實施，根據所劃分的區域，合理安排負責人員、采集人員和時間等。合理的更新城市外立面，極大減少外業時間以及重復的工作。2019年將現狀采集機制進行細化，將廊坊市安次工業園區納入采集范圍，形成九個區域的采集機制。

三維規劃輔助決策系統的應用

系統的建設最終目的在于數據運用。健全的機制與完整的數據保證下，利用三維規劃輔助決策系統，形成了數據應用的內循環與外循環。

內循環即由規劃資料生成的三維數據，通過多種形式輔助規劃。包括擁有三維動畫展示，供接待、參觀、交流的數字沙盤；作為審議必要手段使用于城鄉規劃審議委員會審議修詳規項目中的會商系統；為規劃系統內部一張圖審查使用而疊加三維城市場景的規劃管理系統等等。

三維數據的外循環，做到整個城市的共享數據。橫向上將城市三維平臺的數據共享給公安、民政、水務、氣象等部門，這些部門利用城市三維動畫演示檢測、模擬城市。例如公安局使用三維城市模擬反恐行動部署、交通疏散；氣象局利用三維城市監控雨水沉降報警等，給建設城市提供了迅捷直接的便利條件。縱向上將市與縣的三維框架統一構建，三維數據分權限使用，用統一的數據標準生產數據。串聯市縣協同發展，實現市縣一體化規劃管理。

未來展望

對于三維城市來說，在未來城市的規劃上，千年大計雄安新區的規劃建設，給了我們良多啟示。作為鏡像城市的試驗田，雄安在真實城市建設的同時，就已經建設了一座跟實體城市相鏡像的虛擬城市。真實城市所發生的變化，會在虛擬城市中用數字定型。真實世界所要發生的變化，虛擬城市中會更快的體現，從而得到策略，指引現實。而這，也是廊坊市空間資源數字化信息管理中心一直致力做的事情。在未來的城市規劃中，三維城市已不再是一種簡單的規劃手段，而是一種作為規劃的基石框架存在于鏡像城市之中，網絡、物聯網、大數據、人工智能等信息技術完美的結合，不單實現整個城市內的數據資源共享，甚至可以做到城市與城市之間的數據資源共享，必將使我們的城市更好的發展，可以真正的實現“智慧城市”。

圖4 數字互動展示沙盤

圖5 利用會商系統召開“規委會”

圖6 為公安局提供二三維電子地圖共享服務