城市三维规划管理审批系统设计与实现_徐刚.pdf

第 卷 第 期 年 月测绘与空间地理信息 ，收稿日期：作者简介：徐 刚（），男，浙江绍兴人，工程师，本科学历，主要从事倾斜摄影测量、三维建模、机械激光雷达测量、工程测绘等工作。城市三维规划管理审批系统设计与实现徐 刚，寿建芳，毛小红（绍兴市柯桥区土地测绘有限公司，浙江 绍兴；绍兴杭越测绘技术服务有限公司，浙江 绍兴）摘要：为实现城市规划管理审批一体化和精细化的发展要求，本文以智慧城市时空信息云平台提供的二三维地理信息数据为基础，开发了城市三维规划管理审批系统，详细阐述了系统建设的体系架构、数据库、功能以及实现的关键技术，更好地发挥了城市三维模型在城市规划管理中的作用，提升了城市规划管理智慧化水平。关键词：城市规划；审批系统；城市三维模型中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，：；引 言近年来，随着城市化的快速发展，城市建设项目呈现爆发式增长，传统规划管理审批手段已无法满足城市规划管理精细化的要求，迫切需要利用、三维可视化等先进技术，将城市规划管理模式从二维升级到三维，特别是全国各地都陆续开展数字城市、智慧城市建设，积累了海量的城市二三维数据，为城市规划管理、审批以及辅助决策提供翔实、准确的数据。本文以智慧城市时空信息云平台提供的二三维地理信息数据为基础，构建了城市三维规划管理审批数据库，开发了城市三维规划管理审批系统，实现了二三维一体化交互式展示、三维规划审批辅助管理、三维规划建设方案管理等功能，为城市规划管理审批工作提供了全新的信息化手段，服务于城市规划管理审批和辅助决策，实现城市空间统筹布局和协调发展。总体设计 系统框架设计系统建设坚持数据、服务以及管理分离的原则，采用 和 混合模式进行搭建，从而实现二三维数据的展示、查询和统计、规划管理审批业务集成。系统框架设计包括设施层、数据层、支撑平台层、应用层以及用户层五大核心层，框架设计示意图如图 所示。）设施层是系统运行的软硬件设施，由智慧城市时空信息云平台搭建的云平台提供，主要包括计算、存储、网络和安全等硬件设施，操作系统、软件和数据库等软件设施。）数据层是系统运行的数据支撑，通过对数据的收集、整理、入库以及数据服务调用，构建了城市三维规划管理审批数据库。数据来源主要包括两方面：一方面，由智慧城市时空信息云平台提供的基础地理信息数据；另一方面，收集和处理规划管理审批相关数据，如城市规划数据、规划审批数据、建设项目数据、城市设计模型、规划方案模型等。）支撑平台层是数据层与应用层的纽带，包括各种服务引擎，如 引擎、引擎、单点登录引擎以及规划审批工作流引擎等。）应用层是系统展示窗口，根据城市规划管理审批的业务需求，提供相关的数据处理功能和应用功能。数据处理功能主要包括规划数据处理、城市三维模型处理以及规划方案模型处理等；应用功能主要包括二三维一体化交互式展示、三维规划审批辅助管理、三维规划建设方案管理等。）用户层是系统的使用人员，主要包括规划和自然资源部门、规划设计部门以及建设公司等。除此之外，还应包含相应的规划管理审批管理办法、数据标准规范、系统运行的安全体系和运维体系等内容。图 平台框架结构设计 数据库设计城市三维规划管理审批数据库主要包括基础地理信息数据库、规划专题数据库和三维数据库。其中，基础地理信息数据库包括电子地图、影像数据、地名地址、数字高程模型等；规划专题数据库包括城乡规划类数据、规划管理审批数据等；三维数据库主要包括城市三维模型、城市设计模型、规划方案模型和规划竣工模型等。数据库建设内容如图 所示。图 数据库建设内容 功能设计城市三维规划管理审批系统选择北京伟景行数字城市科技有限公司自主研发的国产 平台作为基础开 发 平 台。在 基 础 平 台 基 础 上，以 库作为底层库，以 为集成开发环境，以、为开发语言，混合搭建基于 和 的功能模块。端主要包括二三维一体化交互式展示、三维规划审批辅助管理、三维规划方案管理以及运维管理等相关功能。端主要负责二维规划数据和三维模型数据的编辑和入库工作，系统功能设计示意图如图 所示。图 系统功能设计 关键技术 基于 架构实现系统稳定可用为确保系统的稳定可用，在 端系统设计，采用了 架构。架构是一种粗粒度、松耦合服务架构模型，可将常用的功能封装成简单且定义精确的服务接口进行调用。系统根据规划管理审批的不同业务需求，将数据、业务功能封装成不同层次的 服务接口，主要第 期徐 刚等：城市三维规划管理审批系统设计与实现包括数据服务接口、搜索服务接口、人机交互服务接口、展示接口以及 规划辅助分析服务接口等，服务接口的主要内容示意图如图 所示。图 服务接口的主要内容 基于航空摄影测量技术的三维快速建模近年来，航空摄影技术的快速发展，为城市三维建模提供了新的技术手段。本文中城市三维模型建模采用航空摄影测量技术结合人工拍摄纹理的方法，建模的具体思路如下：第一，通过航空摄影，获取点云数据、数据等；第二，在上述数据的基础上，生产 和三维体框模型数据；第三，获取纹理数据，一方面，三维体框模型的顶部纹理通过 直接提取，另一方面，三维体框模型的侧面纹理通过人工实地拍摄获取；最后，通过 软件对三维模型进行编辑、贴图以及烘焙的操作，最终制作出与现实场景一致的三维模型。基于多层次动态海量城市的三维模型高效加载城市三维模型数据量大，三维模型数据加载和传输时，需要大量的宽带资源且传输效率较低，展示效果存在卡顿和显示不流畅等问题。为解决此问题，本文采用多层次城市三维模型动态加载技术，利用 和基于二次误差测度（）算法，对城市三维模型数据，根据包围盒来计算模型对象大小尺度和最大可视距离，实现三维模型数据和纹理数据按照精细程度分类进行多级压缩处理。具体流程如图 所示。图 多层次动态海量城市三维模型高效显示 系统实现 二三维一体化交互式展示二三维一体化交互展示包括三维场景基本操作、三维场景导航漫游、二三维分屏显示、二三维叠加显示以及属性查询等。三维场景基本操作包括浏览、平移、旋转、视角切换、定位以及天气控制等。三维场景导航漫游包括鼠标键盘漫游、特定场景导航以及动画导航等，其中特定导航是预先设计一组三维场景漫游的路线，并进行收藏，当用户点击该收藏名后，系统会自动沿漫游路线进行展示。二三维分屏显示，是通过多个屏幕，将不同的数据进行同时显示，如在系统界面上，设置左边显示电子地图，右边显示三维模型，当漫游三维模型场景时，电子地图也会随之移动显示。二三维叠加显示是将二维矢量数据叠加在三维模型上，以便显示效果更好，如在三维模型上，叠加地名和道路名称信息，此时，在进行三维场景漫游时，可以清晰明了地知道该建筑的名称、位置、权属单位等信息。属性查询是通过点选的方式对三维模型进行查询，如对某栋三维建筑物点选查询，在系统上会直观展现该建筑物的名称、位置、模型编号、模型制作时间等信息。通过二三维一体化交互展示为城市设计、城市规划审批等工作提供多视角和多尺度的场景展示和模拟。三维规划审批辅助管理三维规划审批辅助管理包括规划审批辅助工具、规划指标审批以及规划审批辅助分析等功能。规划审批辅助工具实现了在三维空间上对三维模型的位置、高度和面积等指标进行精确量测，三维特定场景导出为以及系统高清图片输出；规划指标审批是对建设项目的各种规划指标进行审核，如项目的建筑面积、用地面积、容积率以及绿化率等，并会对超出规划设计要求的指标进行报警；规划审批辅助分析是规划管理审批工作的核心分析功能，为领导和审批人员提供定量和定性的辅助分析手段，主要包括控高分析、天际线分析、日照模拟分析、通视分析、视域分析、沿路通视分析、建筑间距分析、三维模型推演指标计算以及挖填方分析等。控高和天际线分析应用于规划建设方案的高度审批，检查建筑高度是否符合规划设计要求；日照模拟分析应用于规划建设方案的日照审批，通过模拟不同时段的太阳对规划建设方案的光照阴影的影响，检查一天可接受的日照时间是否符合规划设计要求；通视分析、视域分析和沿路通视分析应用于规划建设方案的通视或遮挡审批，通过不同角度评估规划建设方案与周边设施和建筑的关系，检查规划建设方案是否存在严重遮挡；建筑间距分析应用于规划建设方案中的建筑物距离审批，通过自动计算两两建筑物间的最小距离，检查规划建设方案中的建筑是否符合审批指标的要求；三维模型推演指标计算应用于城市空间形态布局和景观协调性分析，通过三维模型推演指标计算，可对规划地块的相关指标进行推演，如绿地率、建筑密度和容积率等，再套合规划红线数据，从而推演参数的合理性，为规划建设方案调整提供数据依据；挖填方分析应用于规划建设方案涉及山体或洼地时，对建设成本的预估，通过地表模型，计算挖方量和填方量。三维规划方案管理三维规划方案管理包括三维方规划案创建、调整以及比对等。三维规划方案创建是根据建设项目报建的要求，对该项目的多套三维规划方案模型数据进行收件，并导入到系统三维规划方案场景中，进行浏览。三维规划（下转第 页）测绘与空间地理信息 年活动减少对其影响为正面的，对于植被的生长起促进作用；而哈尔滨、纽约的残差值为负，说明人类活动减少没有对植被的生长产生正面影响。结束语本文研究的结果可以清晰地反映出植被覆盖的变化情况，这与苏奋振的研究结果一致。同时，本文还有一定的局限性，首先，在 的趋势分析中，研究年份没有很长；其次，疫情肆虐期间人类活动减少对各行各业都产生了一定的影响，因此，还需要进一步加强人类活动对植被覆盖度影响的分析；最后，植被的变化还受到污染物排放指数等因素的影响，还需要对其他影响因素进行多角度全方位的考虑。参考文献：孙红雨，王长耀，牛铮 中国地表植被覆盖变化及其与气候因子关系：基于 时间序列数据分析 遥感学报，（）：，（）：，（）：，（）：徐浩杰，杨太保 柴达木盆地植被生长时空变化特征及其对气候要素的响应 自然资源学报，（）：张含玉，方怒放，史志华 黄土高原植被覆盖时空变化及其对气候因子的响应 生态学报，（）：李春娥，刘秋荣，张丽君 新疆 年、降水和 的时空特征 草业科学，（）：刘宪锋，朱秀芳，潘耀忠，等 年秦巴山区植被覆盖时空变化特征及其归因（英文）地理学报，（）：邱丽莎，张立峰，何毅，等 年祁连山植被动态变化遥感监测 遥感信息，（）：丁玥，阿布都热合曼哈力克，陈香月，等 和田地区植被覆盖变化及气候因子驱动分析 生态学报，（）：冯磊，杨东，黄悦悦 年川渝地区植被 特征及其对极端气候的响应 生态学杂志，（）：，（）：袁丽华，蒋卫国，申文明，等 年黄河流域植被覆盖时空变化分析 生态学报，（）：杜佳梦，包刚，佟斯琴，等 年蒙古国植被覆盖变化及其与气候变化和人类活动的关系 草业学报，（）：王春敏 基于 的三江源植被变化及影响因素分析 北京：中国地质大学（北京），编辑：张 曦（上接第 页）方案调整是针对提交的某套三维规划方案进行调整，主要包括建筑物的位置、朝向、高度、层数、材质以及色彩等；三维规划方案比对是同一建设项目不同的方案进行比对，通过分屏比对的方式可以查看不同模型的细节以及与周边景观环境布局的协调度分析，从而选择最优三维规划方案。结束语城市三维规划管理审批系统以智慧城市时空信息云平台提供的基础地理信息数据为基准，以规划二三维数据为支撑，利用 和 联动技术，实现了二三维一体化交互式展示、三维规划审批辅助管理和三维规划建设方案管理等功能。系统建成后，不仅能够全方位、多层次地查看项目三维规划模型的细节信息，还可以直观分析项目与周边环境的协调性，辅助城市规划管理审批工作，提高了重大决策的科学性。参考文献：周晓波，王军，周伟三维城市规划管理审批系统的研究与应用城市勘测，（）：张平 和 的城市规划辅助决策系统测绘通报，（）：马琳，陈大勇地理信息系统在城市规划管理中的应用测绘与空间地理信息，（）：马学峰湛江市三维数字城市规划辅助决策支持系统的开发与应用城市勘测，（）：舒文强，李胜，陈雪洋基于移动 的规划管理系统建设地理空间信息，（）：郑金水城市规划管理信息综合平台的建设与实现城市勘测，（）：王联杰，沈虹，玲韩吉无锡市城市三维可视化系统的设计与实现现代测绘，（）：史翔，孙红丽，孔凡伟数字城市三维城市规划信息系统的实现：