基于“合”思想的城市設(shè)計管理系統(tǒng)與構(gòu)建

■ 王海鵬

城市設(shè)計

基于“合”思想的城市設(shè)計管理系統(tǒng)與構(gòu)建

■ 王海鵬

本文基于我國傳統(tǒng)的“合”思想，根據(jù)《城市設(shè)計管理辦法》提出的新要求，通過對我國規(guī)劃信息化的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和案例分析，依托現(xiàn)有城市規(guī)劃信息系統(tǒng)及各類信息化共享成果，構(gòu)建符合城市設(shè)計編制、管理、監(jiān)督和公眾參提出一套可行的技術(shù)路線和系統(tǒng)方案，為推進(jìn)規(guī)劃管理法制化，推廣城市設(shè)計信息化奠定基礎(chǔ)。

2015年中央召開的城市工作會議，提出要樹立“精明增長”“緊湊城市”的理念，科學(xué)劃定城市開發(fā)邊界，劃定城市“成長坐標(biāo)”。要加快智慧城市建設(shè)，打破信息孤島和數(shù)據(jù)分割，促進(jìn)大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)與城市管理服務(wù)融合，提升城市治理和服務(wù)水平。

筆者認(rèn)為，三維仿真、VR（虛擬現(xiàn)實）、BIM（建筑信息模型）、CIM（城市智慧模型）等“新技術(shù)”的發(fā)展，為城市設(shè)計工作提供了強有力的技術(shù)保障。2017年3月14日，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部部長正式簽發(fā)了《城市設(shè)計管理辦法》（中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部令第35號），其中第六條提出“城市、縣人民政府城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門，應(yīng)當(dāng)充分利用新技術(shù)開展城市設(shè)計工作。有條件的地方可以建立城市設(shè)計管理輔助決策系統(tǒng)，并將城市設(shè)計要求納入城市規(guī)劃管理信息平臺?！睘榱寺鋵嵾@一新要求，筆者提出，基于“合”思想，建立城市設(shè)計輔助管理系統(tǒng)、并將城市設(shè)計要求納入城市規(guī)劃管理信息平臺，可以保障城市設(shè)計實施，增強城市設(shè)計與城市規(guī)劃及建筑設(shè)計銜接管理工作。

一、“合”思想的內(nèi)涵

本文的“合”思想來源于我國傳統(tǒng)儒家學(xué)說中的“和合”思想，意為結(jié)合、融合、合作等，“和”的概念，早在我國西周時期就已被提出，先秦時代的“和”被賦予了“合”的含義，從而出現(xiàn)了完整的“和合”思想概念?！秶Z·鄭語》云：“契能和合五教，以保于百姓者也。”殷商官員契，為使平民百姓保身立命，將五種不同的人倫之教加以融合，實施于社會。契之所以能流芳史冊，就在于能和合五教。由此可見，“和合”意味著多樣性的統(tǒng)一。2014年9月24日，習(xí)近平總書記在出席紀(jì)念孔子誕辰2565周年國際學(xué)術(shù)研討會暨國際儒學(xué)聯(lián)合會第五屆會員大會開幕會并發(fā)表了重要講話，隨后提出要“構(gòu)建中國特色哲學(xué)社會科學(xué)”。

二、城市設(shè)計管理系統(tǒng)回顧與分析

規(guī)劃是龍頭，勘測是基礎(chǔ)?？v觀我國規(guī)劃信息化的發(fā)展離不開地理測繪、國土遙感等技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，城市規(guī)劃工作的開展需要城市基礎(chǔ)測繪信息作為支撐。

圖1 城市設(shè)計管理系統(tǒng)與地理信息、國土信息、城市規(guī)劃信息關(guān)系分析圖

表1 以河北省為例-各設(shè)區(qū)市數(shù)字規(guī)劃保障體系建設(shè)情況匯總表

我國從上世紀(jì)90年代起就逐漸加強了對城市基礎(chǔ)測繪信息化的建設(shè)，國家測繪地理信息局于2006年、2008年分別啟動數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)和2000國家大地理坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)。至2015年底，已完成全國322個地級市和170多個縣級市數(shù)字城市地理空間框架建設(shè)。

上世紀(jì)80年代后期，規(guī)劃管理、設(shè)計和監(jiān)督部門開始引進(jìn)計算機輔助設(shè)計（CAD）、遙感與空間信息系統(tǒng)（RS，GIS）等有別與傳統(tǒng)規(guī)劃理論、以計算機為載體的“新技術(shù)”，初步構(gòu)建出專用的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，逐步應(yīng)用在城市規(guī)劃設(shè)計、審批管理和監(jiān)督等的一些工作環(huán)節(jié)，出現(xiàn)了在工作方式上人與計算機互動的深刻變革。

（一）GIS在城市規(guī)劃管理中的應(yīng)用

20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)城市規(guī)劃編制開始應(yīng)用更多的新方法和新技術(shù)，主要體現(xiàn)在基于GIS技術(shù)的城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)搭建和開拓上。90年代后初，GIS技術(shù)逐步被廣泛運用于城市的規(guī)劃信息查詢、分析方面，許多經(jīng)濟發(fā)達(dá)的城市在這方面都進(jìn)行了實踐。上海、深圳、武漢等城市規(guī)劃主管部門逐漸開始了基于GIS平臺下的城市規(guī)劃數(shù)字報建系統(tǒng)、客觀地模擬實際規(guī)劃管理過程，各階段的規(guī)劃審批、管理工作全面實現(xiàn)計算機運行、建筑總圖電子報批系統(tǒng)，城市規(guī)劃辦公自動化系統(tǒng)、地下管線信息系統(tǒng)、勘測信息系統(tǒng)和城建檔案信息等規(guī)劃信息系統(tǒng)應(yīng)用工作。

“八五”到“十二五”階段，由于國民經(jīng)濟建設(shè)和城市化進(jìn)程不斷加速、加快，深圳、廣州、武漢、重慶、蘇州等經(jīng)濟特區(qū)、沿海、沿江城市對三維GIS（UGIS）的需求出現(xiàn)了熱潮，其中“十五”期間有近16個城市在40多個項目中開展了局部或者全市的三維仿真應(yīng)用；“十一五”期間有約30個城市的近70個項目上馬。隨著數(shù)字地球、數(shù)字城市、智慧城市的概念提出和三維技術(shù)的日益發(fā)展和成熟，為城市規(guī)劃打開了新的視野。三維數(shù)字地圖可對城市空間現(xiàn)狀環(huán)境進(jìn)行精確、逼真的測評，使規(guī)劃編制、設(shè)計、審批和決策分析過程更為直觀、高效，使規(guī)劃管理從單一項目審批轉(zhuǎn)變到對城市空間形態(tài)的統(tǒng)籌研究，提高規(guī)劃管理的科學(xué)性和城市的持續(xù)發(fā)展能力。各地出現(xiàn)了如“XX數(shù)字城市三維基礎(chǔ)平臺”“XX城市三維仿真系統(tǒng)”“XX城市規(guī)劃三維輔助決策系統(tǒng)”“XX城市三維城市規(guī)劃信息系統(tǒng)”。

（二）國內(nèi)城市設(shè)計管理系統(tǒng)機構(gòu)現(xiàn)狀

根據(jù)統(tǒng)計年報截至2014年底，全國655個城市（含縣級市），城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門2833個，省級（含直轄市）31個，市級（地級市）344個，縣級（縣級市、區(qū)縣）2458個；其中機關(guān)1851個，事業(yè)單位900個，其他82個，全國城鄉(xiāng)規(guī)劃管理部門從業(yè)人員：10.74萬人。據(jù)不完全統(tǒng)計，至少約有200個城市（設(shè)區(qū)）設(shè)立了專職規(guī)劃信息機構(gòu)，其中約有50%以上機構(gòu)開始利用各類三維城市系統(tǒng)，開展了城市設(shè)計管理系統(tǒng)的探索。

表2 以河北省為例-各設(shè)區(qū)市三維系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用情況

自2005年Google Earth發(fā)布，我國三維地理信息技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，我國很多城市都已開展城市三維建模，實現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計與管理由“二維”向“三維”的推進(jìn)。2010年，武漢、深圳、重慶、廣州、成都、濟南、煙臺、蘇州、南寧、長沙、寧波等一批城市開展了城市三維建模工作，應(yīng)用三維技術(shù)加強了城市規(guī)劃管理。2010年11月，由住建部主持制定的全國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城市三維建模技術(shù)規(guī)范》正式發(fā)布，截至目前，我國已有近200個城市開展城市三維模型的建設(shè)。

2012年以來，隨著規(guī)劃管理工作對三維建模和三維模型的真實性、完整性、定位精度、生產(chǎn)效率等提出更高的要求，也促進(jìn)多角度傾斜攝影技術(shù)和機載激光掃描技術(shù)等高新技術(shù)紛紛異軍突起，極大地推進(jìn)了以“真實、高精度、高效”等為特點的真三維技術(shù)的研究和發(fā)展。包括蘋果公司、徠卡公司、微軟公司及國內(nèi)華正、四維遠(yuǎn)見等公司都紛紛提出真三維生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，基于UGIS的真三維技術(shù)突破，目前已成為三維地理信息發(fā)展的主要方向，徹底解決了傳統(tǒng)三維模型精度底、見效慢、真實性差的弊端和瓶頸，將為城市設(shè)計及管理工作提供開創(chuàng)性的技術(shù)手段，目前真三維技術(shù)已在西安、武漢、杭州、鄭州、蘇州、大連、洛陽、成都等地的城市設(shè)計管理中得到推廣和應(yīng)用。

圖2 新要求下的城市設(shè)計管理系統(tǒng)構(gòu)架

（三）制約與瓶頸

1．國內(nèi)城市設(shè)計沒有統(tǒng)一的編制成果入庫標(biāo)準(zhǔn)

2015年立法法未修改前，除直轄市、計劃單列市、省會城市外，各地級市沒有立法權(quán)，對于城市設(shè)計編制和管理的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)存在無序和“領(lǐng)導(dǎo)”要求化，即便各省有立法權(quán)的城市，制定的標(biāo)準(zhǔn)和要求也有較大差異，導(dǎo)致編制和納入城市設(shè)計管理系統(tǒng)的成果深度不一、內(nèi)容不一。

2．系統(tǒng)同質(zhì)化

國內(nèi)有不下30種三維仿真平臺可以用于城市設(shè)計管理，盡管各個平臺在項目名稱、數(shù)據(jù)格式、建庫模式和組織方式上各不相同，但是在技術(shù)方案、效果呈現(xiàn)、系統(tǒng)功能等方面，除了少數(shù)平臺有所差異，大多數(shù)平臺都大同小異，性能上也沒有特別突出的平臺能夠超越其他競爭對手。

3．系統(tǒng)互不兼容

目前，我們暢想智慧城市、數(shù)字城市是一個特色鮮明、定位清晰，數(shù)據(jù)能夠充分標(biāo)準(zhǔn)化、互通互享的平臺。但現(xiàn)在的國內(nèi)城市設(shè)計相關(guān)管理系統(tǒng)不僅同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，數(shù)據(jù)格式和組織還各自為政，由于國內(nèi)目前尚沒有關(guān)于三維空間數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，造成了大多數(shù)平臺都以自己的數(shù)據(jù)格式筑起了交換壁壘，導(dǎo)致了城市設(shè)計系統(tǒng)建設(shè)的高昂成本。

4．系統(tǒng)欠缺穩(wěn)定性

根據(jù)調(diào)研合肥市、馬鞍山市、哈爾濱市、杭州市、義烏市、呼倫貝爾市、包頭市、東營市、南京市、深圳市、廣州市、武漢市等規(guī)劃主管部門應(yīng)用反饋和筆者的考察試用，目前，國內(nèi)大多數(shù)平臺在進(jìn)行城市設(shè)計的海量存儲和推演運用上穩(wěn)定性都不盡人意，尤其是在處理上百萬棟三維建筑以及多個用戶并發(fā)時，穩(wěn)定性的問題則一直困擾著國內(nèi)各個建設(shè)單位，這也是很多城市不斷轉(zhuǎn)換城市設(shè)計管理平臺的最直接原因。

5．系統(tǒng)應(yīng)用思路不足

隨著傾斜攝影技術(shù)的廣泛應(yīng)用，逐漸代替了傳統(tǒng)3D建模，城市仿真在速度和質(zhì)量上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了當(dāng)年僅限建筑仿真應(yīng)用之初的階段，承載的數(shù)據(jù)信息量也超越以往，但應(yīng)用思路的缺乏依舊困擾著幾乎各個城市和系統(tǒng)設(shè)計公司。各個城市對于城市設(shè)計系統(tǒng)的功能差不多，都離不開“多方式漫游”“多維屬性查詢分析”“日照分析”“天際線分析”“洪水淹沒”“視線分析”這些名詞，有的似乎也僅僅是叫法上的差異；而各城市在平臺的應(yīng)用設(shè)計上也大同小異提出所謂“面向領(lǐng)導(dǎo)輔助決策”“面向規(guī)劃管理”“面向城市設(shè)計”“面向公眾參與”的大概念，用于建筑方案比選的較多，卻沒有真正將城市設(shè)計的內(nèi)涵和成果與城市規(guī)劃的應(yīng)用和運用相結(jié)合。

三、基于“合”思想，探索構(gòu)建城市設(shè)計管理系統(tǒng)的設(shè)想

（一）探索符合城市設(shè)計編制和管理新要求的城市設(shè)計管理系統(tǒng)

目前，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部正在組織編制城市設(shè)計導(dǎo)則（草案）、城市設(shè)計管理辦法（草案），同時城鄉(xiāng)規(guī)劃法的修改也正在進(jìn)行中，標(biāo)志困惑多年的城市設(shè)計編制依據(jù)和管控地位得到了解決。城市設(shè)計導(dǎo)則（草案）初步確定了總體城市設(shè)計、區(qū)段城市設(shè)計、地塊城市設(shè)計和專項城市設(shè)計的分層、分級編制體系。城市設(shè)計管理辦法（草案）也明確提出“城市人民政府城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門應(yīng)當(dāng)建設(shè)城市設(shè)計管理系統(tǒng)，并將城市設(shè)計要求納入城市規(guī)劃管理信息平臺，保障城市設(shè)計實施”。在新要求下構(gòu)建的城市設(shè)計管理系統(tǒng)應(yīng)探索如下工作。

探索一個符合新要求的城市設(shè)計管理體系架構(gòu)；探索一套符合新要求的各層級城市設(shè)計編制成果、審批數(shù)據(jù)等“入庫”標(biāo)準(zhǔn)；探索一個符合新要求的城市設(shè)計實施、監(jiān)督和修改調(diào)整的工作流程；探索一套符合新技術(shù)技術(shù)建立一套創(chuàng)新的規(guī)劃設(shè)計全周期動態(tài)監(jiān)督和變化監(jiān)測手段。

（二）探索適合城市規(guī)劃信息系統(tǒng)的的城市設(shè)計管理系統(tǒng)

城市設(shè)計就是對城市形態(tài)和空間環(huán)境所作的整體構(gòu)思和安排；介于建筑設(shè)計之間，是落實城市規(guī)劃、指導(dǎo)建筑設(shè)計、塑造城市特色風(fēng)貌的有效手段。城市規(guī)劃偏重于用文字、數(shù)據(jù)、圖表表達(dá)其編制成果；而城市設(shè)計則偏重于用效果圖、增量數(shù)據(jù)、模型等視覺工具來體現(xiàn)其規(guī)則。

圖3 城市規(guī)劃與城市設(shè)計關(guān)系分析圖

圖4 適合城市規(guī)劃信息系統(tǒng)的的城市設(shè)計管理系統(tǒng)構(gòu)架

目前，城市規(guī)劃信息系統(tǒng)主要是以三維GIS為載體，結(jié)合SOA形成的動態(tài)規(guī)劃管理系統(tǒng)，在功能上主要分為規(guī)劃成果管理、數(shù)字報建、信息管理和輔助決策。我們在構(gòu)建城市設(shè)計管理系統(tǒng)時，建議依然選用與規(guī)劃信息系統(tǒng)相適合的三維GIS為平臺載體，按照宏觀-中觀-微觀的架構(gòu)，將二維與三維管理系統(tǒng)進(jìn)行接駁。

第一，在宏觀層面將總體城市設(shè)計成果與控制要求及城市總體規(guī)劃接駁，加強城市風(fēng)貌區(qū)、空間格局、開敞空間的管理。第二，在中觀層面將區(qū)段城市設(shè)計與控制性詳細(xì)接駁，為控制性詳細(xì)的指標(biāo)數(shù)據(jù)提供空間分析依據(jù)，為城市重大項目選址提供科學(xué)依據(jù)。第三，在微觀層面將地塊城市設(shè)計與建筑方案審批系統(tǒng)接駁，增強輔助決策功能，完善規(guī)劃設(shè)計條件中的城市設(shè)計要求。

圖5 城市設(shè)計指標(biāo)分析

（三）探索迎合智慧城市要求的城市設(shè)計管理系統(tǒng)

城市設(shè)計管理系統(tǒng)將基于機載傾斜影像和激光點云數(shù)據(jù)自動生成實景模型數(shù)據(jù)作為統(tǒng)一的空間載體，能夠以較短的更新時效動態(tài)監(jiān)測城市的資源變化，最大限度以二三維一體化的數(shù)字信息化手段助力智慧城市的規(guī)劃、建設(shè)和管理；然后依托不同時期機載激光掃描和影像比對技術(shù)，實現(xiàn)對用地、建筑、道路、綠地等變化的動態(tài)監(jiān)測，并基于動態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)為各政府部門提供城市變化的具體空間信息；最終對比城市設(shè)計成果信息，提高政府科學(xué)化、精細(xì)化、動態(tài)化和信息化管理水平，為政府決策和依法行政提供科學(xué)依據(jù)。

圖6 智慧城市創(chuàng)新運用體系示意圖

（四）探索集合成果共享的城市設(shè)計管理系統(tǒng)

城市設(shè)計管理系統(tǒng)是以三維信息平臺為基礎(chǔ)搭建的，除規(guī)劃部門外國土部門在土地航拍、測繪部門在數(shù)字天地圖、旅游部門在景區(qū)三維漫游、消防在三維GIS消防系統(tǒng)等部門也根據(jù)各自職能對三維信息平臺進(jìn)行了應(yīng)用，城市設(shè)計管理系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該集合各部門的三維成果的同時，將自身成果進(jìn)行共享，建立完善的數(shù)據(jù)共享機制，多通道共享，多格式轉(zhuǎn)換，對數(shù)據(jù)實現(xiàn)跨平臺交互使用，為多級別用戶管理上提供妥善的解決方案。通過專項城市設(shè)計，實現(xiàn)多個行業(yè)多個部門的統(tǒng)一設(shè)計、管理、分析。數(shù)據(jù)成果可以社會共享，數(shù)據(jù)信息可供城市規(guī)劃管理部門、消防、城建、公安、旅游、環(huán)保及房產(chǎn)等其它職能部門建立相關(guān)信息系統(tǒng)、宣傳資料時所使用，形成良性循環(huán)及可持續(xù)化發(fā)展。

特別是利用多角度傾斜攝影和機載激光掃描技術(shù)，可以為城市多類型基礎(chǔ)地理信息統(tǒng)一采集、管理和分發(fā)服務(wù)的機制體制提供新的思路；基于機載激光掃描技術(shù)和多角度傾斜攝影技術(shù)，可以同時為城市提供多類型、多時段、多專題公共基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，庫內(nèi)包含由激光點云航測生成的DEM、DSM、DOM、TDOM、DLG數(shù)據(jù)等，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行管理和應(yīng)用。

圖7 城市設(shè)計基礎(chǔ)測繪的成果共享示意

（五）探索融合城市規(guī)劃跟蹤、評估機制的城市設(shè)計管理系統(tǒng)

利用城市設(shè)計系統(tǒng)加載的機載激光雷達(dá)掃描技術(shù)獲取不同時期城市點云數(shù)據(jù)，對激光點云生成的、不同時態(tài)的兩套DSM數(shù)據(jù)進(jìn)行自動對比分析，能夠快速發(fā)現(xiàn)城市數(shù)據(jù)獲取周期內(nèi)出現(xiàn)的城市建設(shè)變化情況，對包括建筑、植被、道路、水系等類型的規(guī)劃設(shè)計成果進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，及時跟蹤、匯總分析項目的實施情況，方便進(jìn)行定量評估，反映城市設(shè)計偏差或問題。

借助周期性的城市設(shè)計管理系統(tǒng)更新和計算機輔助識別技術(shù)，不僅將可以建立一套高效的規(guī)劃設(shè)計全周期動態(tài)監(jiān)督和變化監(jiān)測體系，還能夠通過信息化手段保證城市規(guī)劃一張藍(lán)圖指導(dǎo)城市建設(shè)和管理的城市治理機制。

圖8 城市設(shè)計基礎(chǔ)測繪的成果共享示意

圖9 運用城市設(shè)計管理系統(tǒng)輔助識別城市規(guī)劃偏差

（六）探索凝合設(shè)計單位提資、公眾參與的城市設(shè)計管理系統(tǒng)

首先，探索做好數(shù)據(jù)權(quán)限管理，確保數(shù)據(jù)安全。建立信息訪問控制機制，對系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)進(jìn)行分級管理，一方面為核發(fā)用戶分配不同級別的功能和數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限；另一方面對每一條信息設(shè)置不同的訪問權(quán)限，使相關(guān)人員登錄后只能訪問已授權(quán)的系統(tǒng)信息。

其次，數(shù)據(jù)可在局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動端等多平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的瀏覽、查看、統(tǒng)計。

再次，支持多種數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換輸出，包括輸出指定區(qū)域為圖片文件、shape文件、mdb文件、dwg文件等，實現(xiàn)不同局委間的數(shù)據(jù)交流與共享。

這樣，不論是編制單位還是市民都可以通過申請或賬號訪問實現(xiàn)基礎(chǔ)資料提取和真正意義地參與城市規(guī)劃、城市設(shè)計。

圖10 城市設(shè)計管理系統(tǒng)的接口示意

（作者單位：滁州市城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)委員會）