第46期：立体描绘城市蓝图 三维辅助规划审批 ——面向城乡统筹规划的辅助决策服务平台应用体系之一
2013年，面向城乡统筹规划的辅助决策服务平台被住房城乡建设部列为科学技术项目。该项目以智能化数据处理与分析技术为核心，以“城乡规划数据整合”——“自适应动态更新”——“智能化规划辅助决策”为主线，贯穿规划工作的总流程，实现对城乡空间数据的一体化梳理与整合，构建自适应的空间数据持续更新机制，结合智能化的空间分析与建模工具，为城乡统筹规划提供便捷的辅助决策服务。在统一的信息管理与分析平台上，实现地理信息资源整合与空间分析模型的综合应用，将有助于支持各种规划的编制与实施，促进规划之间的协调，从而更好地提升城乡统筹规划的科学性、客观性与实用性。同时，为体现应用系统对全过程规划的辅助支持作用，选取了五个应用系统，如图1所示。本文主要介绍应用系统中的“三维规划辅助决策系统”。
图1 平台应用系统
三维地图就是按照一定比例对现实世界或其中一部分的一个或多个方面的三维描述，是数字城市的载体。实体沙盘可以看做是早期的城市三维表达。由于三维表达形式具有形象具体、信息承载量大等优势，所以规划设计、编制、审批等都将逐步由二维走向三维。
城市规划的审批工作，特别是建设项目的审批关系到老百姓实实在在的切身利益。如果方案的设计不合理，不但会影响到城市的总体景观，也会为
居民的生活带来了不便。因此，如何更科学地评价规划方案，使其与周边环境实现最大程度的协调，是规划部门关心的重要问题。随着虚拟现实技术的发展，利用三维模型与分析工具，实现规划方案的辅助审批已逐渐成为了现实。市城乡规划局在“面向城乡统筹规划辅助决策服务平台”建设的基础上，开发了“三维规划辅助决策应用系统”，为规划方案的审批提供了科学与便捷的工具。
一、为什么要建设“三维规划辅助决策系统”？
目前，我们接触到的信息系统多是基于二维图形，就是说在平面上，我们可以进行地图信息的浏览，查询感兴趣的区域或者相关说明，甚至进行数据的统计和分析，比如进行路网密度的分析，计算公共服务设施的缓冲区等。然而，平面的信息却很难完全满足规划设计方案的要求。主要有两方面的原因：第一，二维图形的信息承载量大大小于三维模型，比如二维模型只能精确到每栋房子，而三维模型能够精确到一栋房子里的每户人家。在规划方案的评审方面，部分指标需要结合三维立体的设计方案，才可以进行更好地评估。比如说：对于建设物的高度控制，在虚拟现实的环境中设立控高平面，可以监测出超过限制高度的楼层，并可以实施调整。另外，建筑物的日照时间是否足够，视线有没有被阻隔，对于这些评估的指标，在虚拟环境中才可以得到更好地分析与评估。第二，规划设计方案成果并不是孤立的，需要和周边的环境相协调，美学特征是规划设计需要考虑的一个重要因素。平面信息的方案的表现力方面比较欠缺，难以直观、生动地展示规划方案的效果及周边的联系，而三维虚拟现实技术却可以弥补平面信息的不足，使决策者可以从立面看世界，对建筑方案进行全方位的评估。
通过三维规划辅助审批系统，如图2中，我们可以在计算机中建立现实中存在(彩色立体建筑)的或者规划方案(半透明建筑)的数据模型与场景，使决策者们能够在虚拟世界里能够有身临其境的感觉，用动态的、交互的方式对未来的城区进行全方位的审视，从而做出更合理的分析与评价，实现科学的评估。
图2 规划设计方案的展示
二、解决规划审批决策中的哪些问题？
三维规划辅助决策系统具有哪些功能，在三维虚拟现实的环境下，进行规划审批辅助决策，到底有什么优势，可以解决哪些实际问题呢?
首先，系统可以直观、生动地展示规划设计方案。对于重大项目的审批，报建单位除了提交平面的设计图，还需要提交三维的建筑模型。应用系统则可以在虚拟环境中，添加规划方案的三维模型，决策者们就可以从多个角度浏览建筑方案，评价建筑方案的造型、色调以及和周边环境的关系是否协调。另外，还可以设置漫游路径，按照游览线路对建筑群进行动态地观摩。对于多个方案的对比分析，系统还提供了方案同屏对比的功能，可以支持多个方案的加载与切换，有助于从中挑选出效果好的建筑模型。
其次，三维辅助决策系统还可以提供一系列的方案指标分析功能，使决策者可以实现定性与定量相结合的科学评价。比如说，决策者们会关心建筑物的高度是否符合要求，如果建筑物过高，还会造成视线阻隔等等的影响。在平面环境下，我们只能够从图纸上的一些指标值对建筑物高度进行评价。然而，在三维虚拟环境中，我们可以通过设置控制高度面，一目了然可以观察到哪些建筑物超过了指定的高度。结合通视分析的功能，可以快速地判断建筑物对于视线的阻隔情况，为方案评价提供科学的支持。此外，建筑物的日照间距是规划管理部门审核建设工程的重要指标，与城镇居民的生活环境质量息息相关。三维辅助决策系统提供的动态阴影功能，可以观测到任意时刻，建筑物在不同时间段的采光情况，为决策者更好地评价建筑密度、建筑高度提供了便捷的工具。
最后，在三维辅助决策系统中，还可以实时地对建筑模型进行调整和修改，以达到最佳的设计效果。(如图3)如果我们发现了建筑物的楼层过高，超过了规定范围，与周边环境不协调，通过系统提供的高程调整工具，可以快速地进行模型调整，直至确定合适的高度。另外，决策者们还可以在系统平台上，对场景进行快速、简单的城市规划设计，如调整或新建道路，新增建筑物等等。在一个直观、便捷的虚拟环境中，形成设计的总体思路。
图3 设计方案动态标绘与调整
三、“三维规划辅助决策系统”的应用前景
在三维虚拟环境，进行规划方案的展示、指标评价与修改分析，将会有效地提高规划方案审批的规范性与科学性。因此，我们可以预见“三维规划辅助决策系统”将会在重大建设项目的评审方面发挥着越来越重要的作用。此外，随着新型城市化的发展，城市规划管理更注重规划生态指标的量化评估，三维规划辅助决策系统也将会逐步走向定量化与模型化，与BIM技术相结合，在精细的建筑模型支持下，对噪声、温度场、风场等微观指标进行模拟和分析，实现从宏观到微观的三维规划辅助决策，为“阳光规划”、“科学规划”发挥积极的作用。
(作者 周婷婷)
