基于BIM技術(shù)的城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)研究和實(shí)踐探索

金 若

(貴州大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，貴州 銅仁 554300)

0 引言

隨著城鄉(xiāng)建設(shè)不斷推進(jìn)，BIM技術(shù)憑借其在可視化、全生命周期、參數(shù)化、信息化等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)逐漸得到了城鄉(xiāng)規(guī)劃工作的重視，并開(kāi)始從建筑施工行業(yè)延伸到了城鄉(xiāng)規(guī)劃的微環(huán)境管理領(lǐng)域中來(lái)。BIM技術(shù)能夠以建立三維信息模型的方式對(duì)居住環(huán)境與生態(tài)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的模擬，將城鄉(xiāng)規(guī)劃中的諸多影響因素量化為明確的指標(biāo)，使規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)性大大提高，而城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)則正是基于對(duì)BIM技術(shù)充分應(yīng)用的微環(huán)境分析與模擬平臺(tái)。

1 BIM技術(shù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)中的應(yīng)用思路

BIM技術(shù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)中的主要功能是對(duì)各種情況下的三維信息模型進(jìn)行構(gòu)建，而三維信息模型構(gòu)建的基礎(chǔ)則是城鄉(xiāng)規(guī)劃中的部分設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方案中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，微環(huán)境管理平臺(tái)能夠借助BIM技術(shù)將符合該方案預(yù)期的微環(huán)境模型構(gòu)建出來(lái)，并輸入不同的外部環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行各種情況的模擬演算，從而使得不同外部環(huán)境下設(shè)計(jì)方案的表現(xiàn)能夠通過(guò)模型變化清晰的表現(xiàn)出來(lái)。例如：在單體建筑的空間布局方面，微環(huán)境管理平臺(tái)能夠根據(jù)單體建筑的設(shè)計(jì)方案對(duì)其模型以及周圍環(huán)境與建筑進(jìn)行模擬，并將不同季節(jié)、天氣、時(shí)間下建筑的光照情況展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)還可以將這些情況進(jìn)行以量化指標(biāo)的形式準(zhǔn)確評(píng)估，從而讓不同設(shè)計(jì)方案間的比對(duì)顯得更加直觀，這樣一來(lái)，城鄉(xiāng)規(guī)劃決策自然也就會(huì)更加科學(xué)。此外，微環(huán)境管理平臺(tái)還需要專門的數(shù)據(jù)庫(kù)作為支撐，數(shù)據(jù)庫(kù)可以存儲(chǔ)各類城鄉(xiāng)規(guī)劃經(jīng)常會(huì)涉及到的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)也能夠?qū)⒊青l(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中的各類模型存儲(chǔ)起來(lái)，用于后續(xù)規(guī)劃中的對(duì)比評(píng)估與決策審核工作。

2 城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)的模擬功能

2.1 日照分析

城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)分為不同的功能模塊，負(fù)責(zé)對(duì)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的各類關(guān)鍵性因素進(jìn)行模擬與評(píng)估，而日照分析正是其中之一。日照分析功能主要是針對(duì)建筑物采光權(quán)、建筑物遮擋日照時(shí)間、滿窗日照幾方面，需要以時(shí)間、地域、建筑造型等因素為基礎(chǔ)建立模型，對(duì)建筑物的任意立面、地面進(jìn)行顯示，同時(shí)基于模型展開(kāi)運(yùn)算、外部環(huán)境模擬與結(jié)果分析，最后將分析結(jié)果以日照?qǐng)D、指標(biāo)表、視頻等不同的形式輸出，使用戶能夠?qū)θ照涨闆r擁有更加直觀、深入的認(rèn)識(shí)。例如建筑的日照累積時(shí)間就可以通過(guò)建筑模型的三維圖示進(jìn)行展示，不同的日照累積時(shí)間可以用不同顏色以及深淺變化來(lái)表示，并將顏色對(duì)應(yīng)的具體數(shù)值做出準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)，這樣就可以將建筑不同區(qū)域的日照累積時(shí)間直觀的展現(xiàn)出來(lái)。

2.2 通風(fēng)分析

通風(fēng)是建筑所必須要考慮的關(guān)鍵性因素，而通風(fēng)分析功能則是微環(huán)境管理憑條的重要功能模塊之一。通風(fēng)可以理解為微環(huán)境的空氣流動(dòng)情況，因而通風(fēng)分析一般會(huì)采用CFD軟件來(lái)構(gòu)建出流體力學(xué)模型，同時(shí)結(jié)合氣象數(shù)據(jù)來(lái)真實(shí)模擬設(shè)計(jì)方案在不同外部環(huán)境下的風(fēng)環(huán)境情況，并將風(fēng)的流向、風(fēng)速、空氣齡和熱島區(qū)域等情況轉(zhuǎn)化為量化指標(biāo)，并以風(fēng)速云圖、指標(biāo)表、顆粒升降圖等形式輸出，從而將建筑的流體環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確描述。而在得到流體環(huán)境的情況下，平臺(tái)就可以基于評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)與類似模型對(duì)其通風(fēng)性進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)。

2.3 熱工分析

熱工分析功能模塊主要包括建筑物的太陽(yáng)熱量收集、反射與輻射情況，以及建筑物全立面和建筑物內(nèi)在(考慮遮擋情況)的溫度分布區(qū)域。這一功能模塊的實(shí)現(xiàn)同樣需要以規(guī)劃數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立模型，其中對(duì)于規(guī)劃區(qū)域內(nèi)水系、道路、綠地的分布情況需要進(jìn)行明確與重點(diǎn)考慮，之后結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、風(fēng)環(huán)境情況來(lái)展示不同情況下的溫度分布情況、熱島分布情況以及熱工系數(shù)，并通過(guò)視頻動(dòng)畫(huà)、溫度場(chǎng)分布圖、指標(biāo)表格等形式輸出。

2.4 能耗分析

能耗分析簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是對(duì)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)水、電、氧氣等能量消耗情況以及二氧化碳排放情況的表示。能耗模擬除了需要區(qū)域內(nèi)的規(guī)劃數(shù)據(jù)，還需要明確建筑體量，并根據(jù)不同區(qū)域人口數(shù)量變化對(duì)能耗情況變化進(jìn)行考慮，而其分析結(jié)果則需要通過(guò)能耗分布圖、指標(biāo)表格等形式進(jìn)行具體表示。

2.5 噪聲分析

噪聲分析與其他功能模塊相比差異較大，由于噪聲在城鄉(xiāng)規(guī)劃中并不屬于必然因素，因而想要對(duì)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的噪聲情況進(jìn)行分析、評(píng)估與表示，通常需要對(duì)建筑區(qū)域內(nèi)的噪聲污染源以及交通噪聲進(jìn)行仔細(xì)、全面的調(diào)查，并以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合依據(jù)規(guī)劃數(shù)據(jù)建立的建筑群模型對(duì)區(qū)域內(nèi)噪聲傳播情況展開(kāi)模擬與分析。分析主要針對(duì)噪聲影響的衰減情況，其分析結(jié)果需要通過(guò)指標(biāo)表格、噪聲影響衰減云圖以及噪聲具體影響的相關(guān)動(dòng)畫(huà)視頻等形式進(jìn)行輸出。

2.6 景觀可視度分析

景觀可視度分析模塊的功能實(shí)現(xiàn)需要以區(qū)域內(nèi)的景觀目標(biāo)可視區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)，并對(duì)可視區(qū)域的邊界條件進(jìn)行具體設(shè)置，在明確邊界條件與目標(biāo)可視區(qū)域后，即可根據(jù)建筑群分布情況對(duì)各個(gè)建筑景觀在目標(biāo)可視區(qū)域的遮擋情況與可視度進(jìn)行分析，并用指標(biāo)圖來(lái)對(duì)具體的視覺(jué)通透性進(jìn)行表示。

2.7 其他因素分析

除日照、通風(fēng)、熱工、噪聲等常規(guī)因素外，城鄉(xiāng)規(guī)劃的微環(huán)境還具有著其他較為關(guān)鍵的影響因素，如舒適度、光環(huán)境等等，這些因素對(duì)于城鄉(xiāng)規(guī)劃在設(shè)計(jì)、決策方面的科學(xué)性同樣有著直接的影響，而針對(duì)這些因素進(jìn)行分析的功能模塊在城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)中也是很可能出現(xiàn)的。同時(shí)不同功能模塊所需的數(shù)據(jù)也是不同的，例如舒適度分析就需要多方面的生態(tài)評(píng)估數(shù)據(jù)。

3 城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)的應(yīng)用分析

3.1 基礎(chǔ)功能應(yīng)用

除多個(gè)功能模塊以外，城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)還設(shè)置了一系列較為完善的基本功能，從而為平臺(tái)的實(shí)際應(yīng)用提供更好的支持，如已輸入數(shù)據(jù)并完成創(chuàng)建的項(xiàng)目場(chǎng)景模型可以進(jìn)行快速檢索與自主選擇，而在觀察場(chǎng)景模型時(shí)，則可以對(duì)外部環(huán)境參數(shù)進(jìn)行自定義，并針對(duì)模型進(jìn)行放大、縮小、移動(dòng)、各角度轉(zhuǎn)換等操作，以方便用戶全面的了解模型情況。此外根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，還能夠?qū)σ?guī)劃區(qū)域的建筑功能、建筑層數(shù)、建筑體量、區(qū)域面積等信息進(jìn)行自主統(tǒng)計(jì)與顯示。

3.2 應(yīng)用領(lǐng)域

在城鄉(xiāng)規(guī)劃中，微環(huán)境管理平臺(tái)不僅能夠?qū)σ?guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行全方位的模擬計(jì)算與評(píng)估，從而為規(guī)劃審批提供參考，同時(shí)還能夠根據(jù)相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定建立完整的指標(biāo)體系，并將規(guī)劃方案指標(biāo)與指標(biāo)體系進(jìn)行對(duì)比，明確方案的不足，從而為后續(xù)的設(shè)計(jì)方案優(yōu)化提供幫助。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)對(duì)于城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的，而微環(huán)境管理平臺(tái)的諸多功能模塊也能夠?yàn)槌青l(xiāng)規(guī)劃的設(shè)計(jì)、管理、決策起到很好的輔助性作用。而隨著我國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)的進(jìn)一步深入，基于BIM技術(shù)的城鄉(xiāng)規(guī)劃微環(huán)境管理平臺(tái)還將在未來(lái)發(fā)揮出更為重要的作用。