城市規劃管理技術規定的自動化核查方法研究

劉新新

（廣州城市規劃技術開發服務部有限公司，廣東 廣州 510000）

1 核查系統

1.1 以BIM技術為基礎的核查系統

BIM技術是一種建筑虛擬建模的技術，也就是根據輸入的各項建筑物數據信息，進行建筑物的虛擬建模。但是在進行自動化核查方法的研究時，BIM技術的應用主要是對報件的各項建筑信息進行建模，然后再進行合規性的檢查，這種模式是未來的發展趨勢。目前已有的以IFC模型為基礎的自動核查平臺是應用C+和對象庫的模式，在應用時只需要從IFC模型中獲取想要的算法，再采用相關對象及函數[1]。將語言規則轉譯為程序語言，就可以進行自動化的核查，但是其缺點也非常明顯，主要是開放性較差，需要用戶進行編程才能根據需要定制規則編寫系統。

1.2 以二維圖紙為基礎的核查系統

在應用二維圖紙進行報件的核查時，因為使用的人數眾多，所以存在著普遍性，核查的時候對文件的處理較為簡單。目前的二維圖紙核查系統主要應用CAD技術進行核查。例如，廣州城市信息研究所有限公司在研究城市規劃管理技術時，研發出了規劃編審成果管理系統，廣州市城市規劃自動化中心研發出了“三通軟件”，這些系統和軟件應用的就是CAD插件，擁有功能分區、指標計算等簡單的核查功能。

2 城市規劃管理技術規定的自動化核查方法的技術設計

2.1 包含二、三維設計的描述方法

城市規劃管理技術中，無論二維設計描述方式還是三維設計描述方式，都是通過計算機進行建筑方案設計的方法，它們的優點與缺點都很明顯。首先，二維的設計方法是二維的圖紙CAD文件與數據表文件的結合，是應用平面設計的方式進行建筑物的設計，從而描述建筑的方式。二維的設計方法可以準確的描述出水平的地面和正交的外墻以及屋頂這樣的建筑，還能減小文件規模，便于瀏覽和傳閱，能夠使用各種標準文檔進行表述，并滿足報送時的審核標準，因此使用的人數較多。但是這種方法也有缺點，那就是在描述具有連續的坡的地面、不是垂直或者水平的屋頂或者不是垂直的墻角時，表達的方式較為麻煩。

三維的設計方法是在BIM模型的基礎上進行的，但是這種方式會導致文件的規模較大，對于設備的要求也較高，但是其能進行建筑物的建模和整體性的數據，還能高效地表達建筑物的各種造型，即使是不規則的造型也可以準確地進行描述，因此未來的發展前景較為廣闊。

因此，在兼容二維和三維的描述方法時，可以將二維的CAD文件與數據表文件通過自動轉化的方式轉化為三維的建筑數據，利用內部三維建筑數據的接口，就能實現二、三維的融合，從而實現BIM技術的未來發展。

2.2 自動化核查方法的流程

目前已有的報建文價審核包括預審和正式審批兩個階段，預審的周期由于具體情況的不同時間的長短并不能固定，而且需要消耗專業人員的大量精力。正是審批工作相較于預審就要簡單很多，而且流程是固定的，只需要完成行政類的報備和流轉就可以。自動化核查方式更多地在預審階段展開服務，而且由于編制單位和審核部門的互相流轉而形成了設計的閉環形式。

報件的編制單位需要做的工作有：首先，由設計人員進行報建文件的設計與編制，這個時候設計的是CAD文件，審核只需要判斷正確與否，此標準是照顧到了人類與互相的條件，一方面保證繪制的內容被機器識別，另一方面保證計算機的后續輸出也可以被人類識別。其次，機器要對報件的形式進行自檢，確定報建文件能否符合形式要求的標準，如果通過了自檢就可以減少被退回的概率。最后，工作人員在提交報件的時候可以采用在線的方式或者離線的方式，并對版本進行管理，防止被篡改[2]。

審核部門的工作流程有：首先，使用機器對報件進行自檢，確認其符合編制，然后進行人與機器的互動目檢，這一步并非是必須的，而是要根據實際情況進行選擇。接著，要對法條進行自動的核算，機器按照人類設置的程序，對報件的內容進行自動核算，相關結果可以在二、三維的界面中顯示出來，并配上專業的文字說明。最后，要進行未能實現自動化的法條的核查，最終完成預審的全部過程。自動化核查方式的流程如圖1所示。

圖1 自動化核查方式的流程

2.3 在二維圖紙上進行三維重建的標準與算法

在具體的操作中，需要設計出一個能夠有效融合二、三維圖紙的建筑描述方式并建立相關的重建算法，從而實現城市規劃管理的自動化核查。在設計時需要對相關原則進行遵守，原則有兩個，一個是這個設計應能滿足某種功能，另一個是這個設計應具有適用的意義。也就是說，一方面這個算法應該能夠描述出相關建筑各個部位與其他部位的關系，例如平行、垂直、相鄰等，而且要保證這種算法所描述的關系可以被計算機在核查時精準識別；另一方面這個算法應用簡單、方便，符合大多數繪圖人的繪圖習慣，不能給工作人員增加工作量，要易于理解、方便記憶和應用。就目前而言，在定義需要核查的建筑時，通常會采用圖層加二維線段加標注的方式。在二維圖紙空間中，更是應用了接近的原則，或利用引出線搭建二維線段與標注之間的關系。具體的三維圖像則使用單平面相互組合成的多平面進行描述，可以應對各樣的復雜情形。此外，在設計時，還為這個設計進行了自動補齊功能，例如在設計者忽略了標注的時候，機器可以對其進行自動補齊。在三維重建的立體圖形中，圖元和相關圖層具有一定的關聯關系，其內部三維數據還具有法條核查的具體屬性，而這種三維數據在本質上還是BIM數據，如圖2所示。其中，圖2（a）為設計師的二維表達；圖2（b）為算法的三維重建。

圖2 總平面圖中存在非垂直的復雜建筑形體

3 城市規劃管理技術規定的自動化核查方法的設計要點

3.1 關鍵概念需可計算

建筑間距是城市規劃管理技術規定中的一項復雜的核查內容，在對建筑間距進行核查時，如果使用人工進行核查就會花費大量的時間，而且核查的過程較為緩慢，還容易出現錯誤。因此采用自動化的核查方式不僅有利于提高核查的效率，還有利于增加核查的準確性。在進行示范時，可以選擇對建筑間距進行核查，有一定的示范意義。在具體的自動化核查研究中，需要具有面向人類的法條文字的相關描述，而且還要對關鍵概念進行處理，使其可計算化，并將相關的關鍵概念作個定義，使其成為滿足一定要求的幾何圖形、屬性以及關系，這樣在后續的核算中就能夠對法條進行有效的核查[3]。例如，在進行建筑間距這個法條的文字進行核查時，可以顯示出平面圖形中出現的相關關鍵概念，第一個是矩形的概念，第二個是朝向的概念，第三個是平行、垂直、相鄰、沒有構成正側面的間距等的關系概念。例如，我們在研究這些法條文字中的相鄰關系時，在進行主體建筑與客體建筑的關系的判斷時，可以將其作為建筑間距的自動核查依據。在進行核查時，可以將主體建筑物簡化為一個矩形，然后再將主體建筑的四條邊延長管形成8個象限，再根據象限判斷客體的位置，如圖3所示。

圖3 客體位于主體8個象限的不同情況

在這個象限中，象限的分割線就是矩形的各個邊的延長線，而且其高度大概是主體建筑和客體建筑二者中較高的建筑的高度的1.5倍。如果客體建筑的位置正好和象限A的區間有重疊的部分，那么就說明客體在主體的正面，二者之間的關系就根據主朝向的夾角進行確定，如果角度小于45°就是平行，大于45°就是垂直。如果客體建筑的位置正好和象限B區間重疊，那么就說明客體在主體的側面，二者之間根據主朝向夾角的大小確定關系，小于45°就是山墻相鄰的關系，大于45°就是垂直的關系。如果客體和象限C重疊，那么二者之間就不構成正側面的間距。

3.2 相關法條的選用邏輯

使用計算機將相關法條中的關鍵概念定義之后，就要對文字所表示的法條選用邏輯進行詳細的梳理，從而明了其中的跳轉邏輯。工作人員在操作時是憑借經驗對總平面圖中的建筑間距進行核查，并在核查時選用最為嚴苛的法條，計算機會將建筑物都當做主體進行自動核查，再將對應的建筑物作為客體，這樣就會將所有的情況都考慮到，從而提高核查的科學性[4]。例如，在廣東省廣州市城市管理技術規劃中，規定建筑間距是指兩個建筑物外墻表面之間的水平距離，高層居住建筑的高度在10層或10層以上，南北向是指建筑物的布置是正南北向的布置，或者是南偏西或者偏東45°以內，東西向則是建筑物的布置正南北向或者偏南或偏北45°以內。如圖4所示，如果兩個建筑物都是居住建筑用地，同時還都是高層居住建筑，而且都能滿足光照的需求的時候，如果兩個建筑物正好一個位于北側，一個位于南側，那么他們之間的建筑間距的邏輯法條需按照相關規定進行確定。

圖4 總平面圖中的簡單建筑形體

3.3 自動核查的過程

在將關鍵的概念進行定義、對邏輯法條的相關選用邏輯都明了之后，工作人員就可以進行自動核查的相關程序的設定，在實際操作中可以利用計算機的圖形學函數構建各種法條，從而完成程序的設定，從而使自動核查的方法更加科學。在自動化核查的過程中，首先需要對核查的文件進行選擇，如果不使用文件夾還可以直接選擇需要核查的相關建筑的輪廓圖，再直接點擊開始計算，就可以啟動自動化的核查算法，只需要等待幾秒鐘的時間界面上就能顯現出核查的結果，其中包括：三維Rhino視圖中的重建后的三維體量、Grasshopper界面上顯示出的非常詳細、標準的文字報告。在進行報件的預審和正式審批時，這些結果都是可以直接得出結果的，但是對于概念設計而言，在Rhino的環境中可以短時間內調整圖形建筑的位置，計算間距，并輔助進行優化布局的相關工作[5]。

4 結語

總之，在政府部門對城市規劃進行管理時，可以應用自動化核查方法檢測報件的準確性，從而提升城市規劃的科學性。在具體的操作中，基于二維圖紙和數據表的自動化核查方法對提升相關工作的效率有重要的意義，掌握此項工作的基本方法，對政府利用此項技術的深度與廣度有決定性作用。