揚州市三維數字規劃綜合平臺建設與應用研究

賈 躍，曾銀龍

（1.揚州市城市規劃編制研究中心，江蘇 揚州 225000）

揚州市三維數字規劃綜合平臺建設與應用研究

賈 躍1，曾銀龍1

（1.揚州市城市規劃編制研究中心，江蘇 揚州 225000）

介紹了揚州市三維數字規劃綜合平臺的技術架構和創新點，描述了數據維護、服務管理、輔助決策、公眾參與、展示會商等應用系統的設計思想與實現。該系統的建設為城市規劃和管理決策提供了更加科學的技術手段。

三維GIS；城市規劃；地理信息服務

1 系統概述

1.1 系統架構

揚州市三維數字規劃綜合平臺運用遙感、地理信息系統、三維仿真、數據庫、網絡及多媒體等技術，從提高城市規劃設計、管理、決策的現實需求出發，建立揚州市城市三維空間數據庫，研發滿足城市海量數據管理的三維地理信息基礎平臺框架，并研制用于規劃管理、展示、會商決策的綜合應用系統。平臺建設的整體構架如圖1。

圖1 系統架構圖

1）數據層。采用Oracle數據庫管理軟件存儲并管理影像數據、三維數據（包括模型、屬性及紋理數據）、各類矢量數據（包括基礎地形數據、規劃專題數據、綜合管線數據等），實現空間數據的統一管理。

2）運維支撐。在基礎數據層之上，建立運維支撐層，建設三維數據管理系統和三維地理信息服務管理平臺系統，分別負責三維地理信息數據維護和網絡服務發布。三維數據管理系統直連Oracle數據庫，實現三維地理信息的入庫及更新處理。三維地理信息服務管理平臺主要實現三維地理信息數據服務的發布和管理。

3）應用系統。基于規劃輔助決策系統、網絡發布及公眾參與系統、三維可視化會商系統，依托三維地理信息服務管理平臺，以網絡服務的形式提供三維地理信息和城市規劃資源，建設服務于城市綜合管理和便民服務的綜合應用。

1.2 創新點

1）設計開放的三維地理信息存儲結構，提出了三維地理特征數據庫和數據引擎。 通過地理特征數據庫來管理三維數字規劃平臺所需的全部地理信息。地理特征數據庫采用3層結構：數據源、數據集和要素類。地理特征數據庫對空間、時間、屬性數據實現統一管理與應用，并且對于二維空間對象和三維空間對象進行統一管理，實現了二、三維一體化。三維地理信息通過三維空間數據引擎來創建、編輯、查詢、分析和可視化。

2）基于SOA架構管理和組織3DGIS網絡服務，通過流的形式傳輸地理空間數據，保證了應用性能及并發訪問[1-3]；平臺基于面向服務體系架構創建、組織和管理各種空間數據服務，通過高效的空間索引機制組織數據，通過動態負載均衡技術響應海量并發訪問請求，通過高效的流媒體壓縮技術和網絡傳輸技術，將三維空間數據快速地推送到系統應用終端。

3）平臺利用一套三維地理信息數據庫，支撐規劃設計、管理、展示以及網絡互動參與等多個應用，避免數據重復建設，充分發揮三維基礎數據的價值。

2 系統建設

2.1 三維數據管理系統

三維數據管理系統是為了解決數據的動態更新和維護管理。首先，系統可以快速整合多源、海量的空間數據，包括DEM、DOM、矢量以及三維模型數據；其次，系統支持數據的在線編輯和離線編輯，數據編輯支持幾何頂點的編輯、三維模型貼圖的編輯以及屬性的編輯，提高了數據更新的效率，降低了數據更新維護的成本；最后，系統的數據集組織，將物理組成結構與邏輯圖層機構分離，以便應用系統的開發使用。

2.2 三維地理信息服務管理平臺

三維地理信息服務管理系統基于SOA創建、組織和管理各種空間數據服務，提供統一的REST風格服務分發數據，并且通過動態負載均衡技術處理相應的海量并發訪問，采用加密方式確保數據服務的安全。

1）數據服務發布。平臺基于SOA組織和管理各類地理信息數據服務，三維地形、三維場景、矢量數據以網絡服務形式發布，數字會商系統通過網絡在線調用，實現地理信息數據的統一管理、共享使用。

2）數據安全機制及權限管理機制。所有服務的使用都通過完善的加密控制和權限管理，確保用戶的數據安全；客戶端緩存數據必須經過加密處理，不允許以任何形式脫離數據服務授權使用；支持HTTPS協議，確保網絡數據通訊安全。數據服務訪問必須經過密碼驗證。同時，為了滿足跨部門數據共享使用的需要，數據服務可以設置功能操作權限，實現對地理信息數據可視化、查詢分析和編輯的操作權限管理。

2.3 三維規劃輔助決策系統

三維規劃輔助決策系統旨在為城市規劃、建設與管理提供城市三維可視化應用環境。能夠與二維基礎地理信息數據庫建立關聯、動態調度、實時加載，并針對城市規劃編制的技術特點和城市規劃管理的業務特點，輔助城市設計方案的編制和審批，成為現狀調查、方案設計、方案分析、方案審批以及政府決策等的重要輔助手段。

2.3.1 輔助設計

按照我國《城市規劃編制辦法》中的要求，控制性詳細規劃的內容不但需要確定各個地塊的建筑高度、建筑密度、容積率、綠地率等控制性指標，還需要提出各地塊的建筑體量、體型色彩等城市設計指導原則[4]。在實際的工作中，對于土地使用、環境容量、配套設施和行為活動等方面的控制已經形成了完善的規劃理念和方法，對于建筑高度、體量、形態及色彩的控制，希望能從二維平面擴展至立體空間，加強對于建筑建造一系列指標控制的研究[5]。

三維規劃輔助決策系統可以直接導入AutoCAD設計的建筑總平面圖，對于重點區域，可以根據建筑層數或者高度在實際位置迅速生成體塊模型，在三維空間內從空間形態角度對控規各項指標進行深入研究，使其更加合理、更具操作性（圖2）。

圖2 控規階段空間形態研究

在建筑方案設計階段，雖然方案設計都遵循著控規建筑紅線的控制要求，建筑設計質量也無可挑剔，但是建筑物之間缺乏基本的環境關系。在設計階段就應充分考慮到建筑方案與周邊環境的關系，利用系統直接讀取3DMAX的.FBX文件，將效果圖模型導入系統，在真實環境中對于建筑方案進行形體研究。系統還提供通視分析、指標計算、日照分析、天際線分析及模型的基本編輯等功能輔助設計師對建筑方案進行深化和修改，力求在設計階段發現問題、解決問題，提高方案設計的質量和效率。

圖3 方案設計階段形態研究

2.3.2 輔助審批

三維規劃輔助決策系統支持多數據融合，并且可以對其進行三維符號化，利用三維的可視化效果表達地塊用地性質、各類控制范圍線、控制高度等技術指標[6]，可知設計方案是否滿足控規中剛性指標要求。

利用三維規劃輔助決策系統顯示設計方案同周邊建筑群體的相互關系，真實再現規劃設計方案和現實城市的空間形態關系，并能適時修改高度、方向、體量等，使得規劃評審專家和決策者可以多視角、直觀對比多個規劃設計方案，也可以從多個不同角度審查同一設計方案，幫助規劃決策者更加清楚、直觀地確認合理方案，進一步提高規劃決策的科學性（圖4、圖5）。

2.4 三維網絡發布及公眾參與系統

圖4 單方案多角度評審

圖5 多方案比對

三維網絡發布及公眾參與系統采用B/S架構，為了讓公眾更加方便直觀地了解規劃方案，直接從三維規劃輔助決策系統中導出項目需要公示的方案，利用三維地理信息服務管理平臺發布現狀和項目數據服務。公眾通過互聯網可以進行三維方案的互動瀏覽，及時對規劃項目提出意見和建議（圖6）。

2.5 三維可視化會商系統

圖6 項目網絡公示

三維可視化會商系統主要用于方案的專家評審以及會商決策。系統通過網絡實時調用三維平臺數據服務，實時加載三維地形影像數據、基礎地理信息數據、城市規劃數據、城市現狀三維模型數據，在統一的三維環境下進行資源展示[7]。實現與三維規劃輔助決策系統的數據對接，實時調取項目三維方案模型，確保數字會商系統即時獲取最新的數據資料內容，實現系統集約化建設，減少重復投資，降低系統維護成本（圖7）。

圖7 三維可視化會商系統

3 結 語

揚州市三維數字規劃綜合平臺的建設為城市規劃和管理決策提供了更加科學的技術手段，能更加高效和精確地下達地塊設計條件和規劃設計要點，避免設計方案的反復論證和重復設計。利用會商系統，在評審中可以從多個角度、大場景范圍內對方案進行評價，并且可以進行多方案比選，提高了規劃方案評審的科學性。在技術路線上，實現了統一開放的三維數據結構，使得基于數字展示和輔助決策等不同應用需求的底層三維數據結構統一，實現了一套數據，多重應用，同步更新。同時在平臺的建設中，面向城市服務體系進行技術架構，保證了三維數據的共享應用，保證了三維數據的復用性，避免了數據的重復建設。

[1] 曾銀龍,賈躍,朱煉.面向服務的城市三維GIS框架及應用研究[J].江蘇城市規劃,2011(4):17-24

[2] 曾忠平,李宗華,趙中元,等.基于三維GIS的城市規劃信息系統研究[J].重慶建筑大學學報,2007,29(5):26-30

[3] 徐占華,顏宇,李仁忠.面向服務的三維GIS規劃應用系統構建[J].重慶建筑,2010(10):14-16

[4] 惲爽.北京市控制性詳細規劃控制指標調整研究——建筑控制高度指標[J].城市規劃,2006,30(5):38-43

[5] 吳志強,李德華.城市規劃原理[M].北京:中國建筑工業出版社,2010

[6] 汪旻琦,馮琰,顧星曄,等.上海市3維城市規劃輔助審批系統建設與應用研究[J].測繪與空間地理信息,2013,36(7):97-100

[7] 龔競,張新長,唐楨.三維城市規劃輔助審批系統的設計與實現研究[J].測繪通報,2010(6):51-77

P208

B

1672-4623（2015）03-0074-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.03.026

賈躍，碩士，工程師，從事規劃信息化、三維GIS、“智慧城市”建設等研究。

2014-02-14。