3D技術在城市規(guī)劃中的應用探索

康 抗

中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司 陜西 西安 710065

新時代下,推進城市信息化建設依然成為“數(shù)字城市”理論下的熱點研究課題。3D技術在推進城市信息化建設中發(fā)揮著關鍵的作用。實現(xiàn)城市信息化是一個城市融入全球化浪潮的必要條件。當前城市發(fā)展過程中隨時都會迎來嚴峻挑戰(zhàn),也將獲得能實現(xiàn)突破的機遇,規(guī)劃部門要扮演好角色,借助于三維仿真、GIS等多項技術,在二三維一體化空間數(shù)據(jù)庫建設的基礎上,以三維數(shù)字化的形式展現(xiàn)各種與城市規(guī)劃有關的信息,提高整個規(guī)劃過程的三維可視化,使規(guī)劃者、建設者、管理者能系統(tǒng)地了解城市發(fā)展信息,從更廣的范圍內揭示出城市發(fā)展規(guī)律,也能為空間規(guī)劃管理工作的開展提供信息支撐,打造直觀形象的三維界面,為城市建設能做出有效決策提供支持,使規(guī)劃選址、用地決策等能獲得數(shù)據(jù)資源方面的參考,提高城市規(guī)劃的理性、前瞻性、易于操作性,能使純文字與純圖形城市規(guī)劃的缺陷得到彌補,提高規(guī)劃管理效率。

一、3D技術的基本概念

“3D是three-dimensional的縮寫,就是三維圖形。在計算機里顯示3D圖形,就是說在平面里顯示三維圖形。三維技術是通過空間維度中的三個不同方向的疊加處理,最終成果先出更加準確的位置信息。把三維技術運用于城市規(guī)劃設計之中,最初只是能完成圖紙設計與繪制的任務,當前可以運用的技術更多,包括挖掘數(shù)據(jù)、處理圖像、可視化描述等,能解決更為復雜的城市規(guī)劃問題。

二、3D技術在城規(guī)規(guī)劃中的應用價值

在對城市建設進行規(guī)劃時,由于同時需要考慮到人口密度、地塊開發(fā)強度、建筑密度等一系列指標,需要采用虛擬現(xiàn)實技術、應用網(wǎng)絡技術等,網(wǎng)絡技術的運用,使規(guī)劃過程中的信息反饋形式發(fā)生了改變,再加上數(shù)字技術、通信技術的快速發(fā)展,信息交流進一步體現(xiàn)出動態(tài)化的優(yōu)勢,能以交互式的方式傳輸數(shù)據(jù),而且不會受到時間與空間的約束。3D技術在城規(guī)規(guī)劃中的應用價值集中體現(xiàn)在如下幾個方面:

第一,有效的輔助城市建設與規(guī)劃,提升圖紙繪制質量。在城市建設與規(guī)劃之中,二維藍圖繪制法仍有著較為廣泛的運用,三維輔助設計的運用能繪制出效果更好的圖紙,不僅能在繪制建筑物、構筑物、交通道路的過程中有效提高效率,也能更加準確地繪制河流、綠地、廣場等,還可以圍繞細節(jié)問題進行反復修改。在一些較為復雜的圖紙中,可以擦除某一區(qū)域的內容并重新進行設計,在提高圖紙質量方面效果十分顯著。

第二,有效的減少城市規(guī)劃中存在的誤差,提升規(guī)劃的精確性。有些城市占地面積比較大而且較為復雜,在規(guī)劃設計過程中要設置合理的面積規(guī)則,避免后續(xù)規(guī)劃設計人員發(fā)生變更或是直接變動規(guī)劃時引發(fā)損失,計算機三維技術的運用能以程序化的方式處理所有的區(qū)域面積,也能及時發(fā)現(xiàn)設計成果存在的問題,幫助規(guī)劃人員適時更正信息。

第三,有效提升城市規(guī)劃設計的呈現(xiàn)效果,直觀顯示規(guī)劃設計全貌。地理信息技術、遙感技術的運用,能采集更為豐富的空間信息,借助于無人機裝載攝像儀,能有效提高城市圖像的精確度,制作出直觀形象的矢量圖、影視圖,有助于提高城市規(guī)劃空間分析的理性化?？梢园颜鞘袆澐譃槔铣菂^(qū)、新城區(qū),但在傳統(tǒng)規(guī)劃之中,很難準確地在兩大區(qū)域之中找到分界線,運用計算機輔助設計技術自帶的三維功能,能讓城市規(guī)劃者能對不同的功能分區(qū)做出精準定位而且能靈活修改規(guī)劃方案,設計者能進一步把握住城市規(guī)劃與當前的政策方針、地理條件等是否相匹配。此類精細化技術管理流程尤其適用于一些面積比較大的城區(qū)群,也可以運用于規(guī)模特小的城鎮(zhèn)。

三、3D技術在城市規(guī)劃中的應用的具體策略

在分析3D技術在城規(guī)規(guī)劃中的應用價值的基礎上,下文側重圍繞3D技術在城市規(guī)劃中的應用的具體策略展開探討。具體如下:

（一）運用3D技術進行建模

可以把激光掃描、三維遙感等技術運用于數(shù)字城市三維建模之中,通過三維建模能從城市空間定位中采集到更為全面的數(shù)據(jù),形成能準確地描述城市空間情況的坐標,也能增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕换バ?使數(shù)學城市擁有更加豐富的功能。

可以把地理信息處理技術、遙感技術等運用于采集空間數(shù)據(jù)方面,在構建城市數(shù)字模型過程中獲得更為精準的數(shù)據(jù)信息。三維激光掃描技術的運用,能對城市空間之中的各種建筑物進行準確掃描,也能獲取城市地下信息,增加數(shù)據(jù)信息量。運用遙感技術,能以動態(tài)化的方式從城市空間中采集更為全面的信息,而且能自動對信息進行降噪處理,讓獲取的信息更有質量?？梢?數(shù)字化城市建設過程中,不管是正射影像還是地形圖繪制,都要引入三維技術。

（二）建構虛擬仿真系統(tǒng)

現(xiàn)實城市的建設與發(fā)展為數(shù)字城市的打造做好了準備,借助于網(wǎng)絡構建數(shù)字化模型,人們能對自己生活的城市產(chǎn)生更為全面的了解,此項技術的實現(xiàn),要借助于交互系統(tǒng)并采用交互化的方式對數(shù)字城市進行立體化審視,可以搭建三維虛擬仿真平臺,在這一平臺上設立數(shù)字城市數(shù)據(jù)庫、數(shù)字化三維模型,用戶可以自如訪問。構建仿真系統(tǒng)時,要及時輸入與數(shù)字城市有關的三維數(shù)據(jù),系統(tǒng)在運行中能獲取更為全面的數(shù)據(jù)信息,輸入數(shù)據(jù)之后,城市規(guī)劃設計師能從多個維度了解城市環(huán)境,全面而理性地進行分析。在城市規(guī)劃與建設進行中,三維虛擬仿真技術能把抽象化的概念轉化為直觀、形象的表述方式,借助于此項技術,人們既可以模擬集成數(shù)據(jù),也可以對其進行分析,搭建虛擬化、智能化的城市規(guī)劃平臺。

（三）建構城市規(guī)劃的三維地理信息系統(tǒng)

三維數(shù)字城市有著穩(wěn)固的三維地理信息技術基礎,積累了豐富的數(shù)據(jù)資源,運用海量空間數(shù)據(jù)信息對整座城市的布局加以描述,也能展現(xiàn)更為全面的規(guī)劃信息、形態(tài)信息等,使城市規(guī)劃者、管理者能在這些信息的輔助下做出合理決策。具體而言:

第一,可以實現(xiàn)工作流程的進一步科學合理化和簡化。三維數(shù)字城市在建設過程中,規(guī)劃部門可以通過合理的模式、簡化的流程對相關業(yè)務進行審批,能以不接觸的方式對規(guī)劃許可、用地許可、項目申報等進行審批。網(wǎng)上規(guī)劃業(yè)務審批在實施過程中,設計單位要以在線的方式提交各種類型的電子文件,包括規(guī)劃圖紙。這些電子文件要符合電子報批系統(tǒng)的格式要求,也要擬定完善的規(guī)劃設計方案,保證所有建設單位提交的報批文件都是規(guī)范、統(tǒng)一的。以相關技術標準、規(guī)劃指標為依據(jù),審批部門在局域網(wǎng)之內進行審批,整個審批工作的及時性、透明性有所提升,也能構建“規(guī)劃-審批-入庫”這種完整的審批機制。網(wǎng)上規(guī)劃業(yè)務審批模式的推行,能使審查效率得到大幅提升。

第二,可以圖文并茂的展現(xiàn)信息,以在線化、動態(tài)化的方式輔助城市規(guī)劃部門進行相關分析和決策。三維數(shù)字城市為規(guī)劃部門構建了圖文一體化管理系統(tǒng),規(guī)劃部門需要處理繁多的數(shù)據(jù),涉及到文字圖片、城市建設信息、調查數(shù)據(jù)、航空正射影像圖、地形圖等。與此同時,規(guī)劃部門辦公自動化系統(tǒng)在運行中也會生成大量動態(tài)文檔信息,這些信息來自于用地、設計、規(guī)劃、管理等多個方面,將成為重要的歷史檔案信息。圖文信息一體化管理能采用同樣的標準與方法對檔案信息、地下管線、二維地圖等實施管理。在處理各項業(yè)務過程中,能對數(shù)據(jù)資料進行查詢、檢索,也能動態(tài)化錄入新數(shù)據(jù)。與此同時,應用系統(tǒng)具有三維模擬、分層顯示等多項功能,這些功能的發(fā)揮,能實現(xiàn)文檔信息與空間信息的銜接,以在線化、動態(tài)化的方式進行互聯(lián)互訪,為規(guī)劃者提供決策輔助,使業(yè)務規(guī)劃辦理更加高效。

第三,可以以強大的數(shù)據(jù)支持確保規(guī)劃者能做出正確決策,滿足規(guī)劃管理部門的多種需求。具體體現(xiàn)在:一是對基礎空間數(shù)據(jù)進行匯總、梳理,提取有代表性的數(shù)據(jù),依據(jù)城市經(jīng)濟、社會發(fā)展等方面的數(shù)據(jù),也需要考慮到規(guī)劃部門的總規(guī)、分規(guī),以及各種規(guī)劃控制指標,按一定的方法進行計算、評價,對城市的空間屬性做出評價。二是為輔助決策提供構建模型的技術支持。所有的基礎數(shù)據(jù)均來自于空間數(shù)據(jù)庫,結合規(guī)劃決策需求形成專題數(shù)據(jù)層。在這其中,涉及到空間數(shù)據(jù)、城市屬性數(shù)據(jù)等,運用各種空間分析法對這些數(shù)據(jù)疊加分析、網(wǎng)絡分析,得到綜合性評價結果,制定合理的規(guī)劃方案,以專題圖、文件報告的形式為規(guī)劃決策提供輔助,決策者在對各種突發(fā)狀況予以回應時能做到有據(jù)可依。三是為部門間、平臺間的數(shù)據(jù)共享提供支持。三維數(shù)字城市搭建了地理信息平臺,該平臺具有開放性、公共性的特征,使多年以來基礎地理信息量大、分散、各個平臺不統(tǒng)一等難題得到了解決。利用統(tǒng)一的GIS平臺,能以集成化的方式對基礎地理信息進行管理,并能實現(xiàn)共享。規(guī)劃部可以把整理之后的數(shù)據(jù)信息與其他部門共享、交換,獲得更為豐富的基礎信息資料,也能動態(tài)化、持續(xù)化地對規(guī)劃數(shù)據(jù)進行管理,及時傳遞給需要這些信息的部門,從縱、橫兩個方向入手對規(guī)劃業(yè)務實施管理,城市規(guī)劃效率將有所提升。

結語

隨著“數(shù)字城市”理論的不斷完善,在構建數(shù)字城市過程三維技術的廣泛應用已成為當今研究的熱點。因此如何發(fā)揮三維技術,通過三維技術對虛擬城市實現(xiàn)現(xiàn)實構建,為城市規(guī)劃的進一步發(fā)展提供有力的科學支持。