基于3DGIS的智慧天府新區解決方案

張俊，范云松，方強，葉進勇

(成都市勘察測繪研究院，四川 成都 610081)

基于3DGIS的智慧天府新區解決方案

張俊*，范云松，方強，葉進勇

(成都市勘察測繪研究院，四川 成都 610081)

三維地理信息系統能夠實現天府新區地上地下的統一表達，對多源海量數據進行存儲管理與應用分析，在智慧新區建設和精細化管理的需求下，為規劃審批和輔助決策提供科學和可靠的技術支持。立足天府新區現狀，開發了地上地下一體化三維規劃輔助決策系統。基于三維模型數據、規劃成果數據等多源數據，進行地理空間分析，輔助規劃設計，實現規劃審批、規劃管理等三維規劃領域的應用。提升了天府新區規劃管理部門的精細化管理水平，為天府新區規劃方案評審和輔助決策提供了可行的解決方案。

智慧新區；三維地理信息系統；規劃審批；輔助決策

1 引 言

天府新區是第11個國家級新區，規劃面積 1 578 km2，致力于建設成為中國西部地區的核心增長極與科技創新高地，以現代制造業和高端服務業為主，宜業宜商宜居的國際化現代新區。天府新區成都片區總體發展規劃表明，要建設“四化同步”(新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化)，“四態合一”(現代化的城市形態、高端化的城市業態、特色化的城市文態、優美化的城市生態)的國際化現代化大都市新區，打造西部地區最具發展活力的新興增長極。建設智慧天府新區，有利于深入實施西部大開發戰略，拓展新的經濟發展空間，推進新型城鎮化，促進統籌城鄉發展一體化，推進城市形態由單中心城市向以“雙核共興、一城多市”網絡城市群為特征的大都市區轉型，對于依托長江黃金水道打造中國經濟新的發展支撐帶、促進全國區域協調發展具有重要意義。新區管理精細化、政府服務管理高效化以及便民服務普惠化，尤其是地上、下區域空間規劃對管理水平提出了更高的要求[1]。

三維地理信息系統具有強大的可視化分析管理能力，能夠為規劃管理提供直觀的可視化方案和科學高效的決策分析。在智慧新區建設和精細化管理的需求下，規劃管理部門的職能需要從管理型到服務型的轉變，在這樣的需求背景下三維GIS支持下的規劃輔助決策系統應運而生。系統集成三維模型數據、基礎地形數據、規劃成果數據、業務審批數據、遙感影像數據及地下管線數據等多源數據，通過全面、客觀的空間分析，提供三維環境下的規劃方案評審和輔助決策功能，為精細化管理環境下的城規劃審批工作提供更為有效與可靠的技術手段，實現天府新區地上地下一體化應用。通過系統建設與應用，提高信息化管理水平，對推動智慧新區建設具有重大意義。

2 三維建模

隨著天府新區經濟和建設的發展，新區空間向地下、地上不斷擴展延伸，存在著相同位置多維信息表達的需求，需要地上地下一體化的三維空間數據模型做支撐，以滿足新區空間表達的需求。三維空間數據模型是三維地理信息系統的基礎，也是智慧城市階段的主要數據類型之一。智慧城市階段，社會和用戶對GIS提出了更逼真(全要素、三維)、更廣泛(室內、地下、水下)等要求[2]。以CityMaker 7.0為軟件平臺，天府新區成都直管區在 2017 年建成了直管區范圍內的地形模型數據、地上現狀三維模型、2017年9月規劃的地上規劃三維模型、截至2017年9月的地下空間三維模型，包含建筑、道路、水系、地下管線、綜合管廊等，模型細節豐富、精細化程度高，為新區規劃審批工作提供了精確完整的一體化數字三維表達模型。三維地理信息系統實現了新區地上地下空間的統一表達、管理和三維立體空間的可視化分析應用，滿足了天府新區精細化管理的需求。

3 地上地下一體化三維規劃輔助決策系統實現

3.1 系統概述

地上地下一體化三維規劃輔助決策系統基于三維模型數據、基礎地形數據、規劃成果數據、業務審批數據及遙感影像數據等，通過三維空間分析，實現GIS與三維聯動應用，帶來直觀、準確的輔助審批和決策分析方法。系統功能結構如圖1所示。

圖1 地上地下一體化三維規劃輔助決策系統功能結構圖

3.2 系統功能

地上地下一體化三維規劃輔助決策系統主要包含基礎功能、規劃方案審批功能和管線功能三大功能。

(1)基本功能

基本功能包含三維導航、信息查詢、三維測量等。基于多樣的瀏覽模式，用戶可以在任意場景中進行平移、升降、飛行，或設定任意路徑進行漫游；也可以在設定接口的場景中瀏覽，交互性強，給用戶身臨其境的感受。系統提供的查詢功能，能夠直接查詢建筑物模型和規劃地塊的屬性信息；或者通過容積率、綠地率、建筑密度等多條件組合，精確或模糊查詢出所需要的規劃地塊數據，提供科學、便捷的可視化查詢結果。此外，系統能夠對三維模型進行準確的三維空間測量、地塊面積測量、建筑物模型高度測量等，使用戶在感受三維直觀表達的世界的同時，快速獲取更加科學的測量數據，以應用于城市規劃和建設。

(2)規劃方案審批

規劃方案以項目的形式進行管理。每個項目包含一套或多套規劃方案模型，規劃方案的三維模型、指標信息以及相關附件集成在一起，在瀏覽方案三維模型的同時可以查看方案的附件信息，方便決策者和管理者快速進行規劃方案評審的信息查詢和相關資料的查閱。對審批項目的規劃方案，系統提供對比瀏覽功能，可以直觀地看到同一項目不同規劃方案的效果，并將各個方案的指標進行統一比對。系統提供三維場景中的控高分析、日照模擬、通視分析、視域分析、建筑間距分析、沿街立面等功能，模擬人的視角在靜止、行走時觀察視角內建筑物對現實的遮擋情況、可視和不可視的區域分析，模擬指定節氣參數或者日期的日照情況生成建筑陰影，提供三維場景中的視線通視情況、建筑物間距情況、沿街道單邊建筑物的形態特征等。通過調整相關參數來模擬方案對周邊的影響，使管理者能多視角、全方位對規劃設計方案進行觀看和了解，輔助規劃方案審批，提供直觀的可視化解決方案和科學、快速的決策支持。

(3)管線功能

管線功能提供了管線查看、查詢、統計、輔助設計功能，并提供管線分析和應急搶險分析功能。通過多種查詢方式，能夠獲取管線的類型、材質、管徑、位置等屬性信息。通過指定的圖幅、項目、道路、單位、區域或全庫范圍，能夠對管線類型、管線段數、管線長度、管點個數及管線附屬設施進行統計。通過導入標準格式管線數據或采用系統直接輸入生成規劃管線數據，并能方便直接調整，對管線規劃設計進行模擬分析，輔助管線設計。系統提供了一定的管線分析功能，如橫縱斷面分析、水平凈距分析、垂直凈距分析、碰撞分析、范圍碰撞分析等，模擬在各種情景下，管線與管線之間的空間關系、在水平和垂直方向上碰撞的可能性、以及碰撞后的定位情況。系統也提供應急搶險分析功能，包括泄露分析、爆管分析和連通分析，為應急搶救提供科學快速的決策支持。通過消防搜索，查詢一定范圍內的消防站、消火栓信息，系統根據指定的消防站、消火栓數目，查找出符合條件的數據并在地圖上標注出位置、消防站、消火栓的詳細信息。通過爆管分析，模擬某根管線發生爆管后，根據爆管位置通過系統已經建立的管道連通情況追查需要關閉的閥門情況。通過連通分析，判斷兩根管段的連通性，若連通，可通過地圖和表單顯示連通路徑中的管點和管段。

4 應用意義

(1)促進信息資源綜合利用

地上地下一體化三維規劃輔助決策系統整合了三維模型數據、基礎地形數據、規劃成果數據、業務審批數據及遙感影像數據等多源數據。其中，三維模型在時間上包含現狀模型和規劃模型，在空間上包含地上模型和地下模型，其覆蓋范圍廣、建模精度高、現狀模型現勢性強、規劃模型數據源科學權威，為分析決策提供了精確可靠的數據基礎。基于三維模型，系統還整合了遙感影像數據等基礎地理信息數據以及規劃成果、業務審批等專題數據，涉及道路、排水、電力、生態景觀、招商引資等領域，這些信息的集成應用，在新區規劃管理和決策中發揮了重大作用，極大提高了新區快速運行信息的融合能力，促進了信息資源的綜合利用，為智慧新區建設奠定了堅實的基礎。

(2)推動智慧新區建設

隨著三維GIS技術的不斷發展，三維數字城市正成為智慧城市主要建設內容之一，日益滲透到整個城市生活的方方面面[3]。地上地下一體化三維規劃輔助決策系統實現了天府新區地上地下多源數據的表達和綜合管理，其強大的可視化分析功能，不僅可以直觀獲得規劃方案效果，還可以對規劃方案進行對比分析，為規劃管理提供直觀的可視化解決方案，多視角、全方位為規劃決策提供科學的參考，大大提高了規劃審批效率；其應急搶險分析功能，縮短了消防應急搶救時間，根據出現的險情提供精準的空間信息和詳細的屬性信息，為應急搶險提供決策支持。系統在天府新區規劃和管理中發揮著重要的作用，為城市規劃、應急指揮等專業部口提供了快速科學的決策支持，提高了政府精細化管理水平，對于新區可持續發展和智慧新區的建設具有重大意義。

5 總結和展望

地上地下一體化三維規劃輔助決策系統立足于天府新區現狀，整合了三維模型數據、規劃成果數據等多源數據，基于強大的三維空間分析能力，輔助實現各種規劃功能、規劃設計、規劃審批、規劃管理，對于信息資源綜合利用和智慧新區建設具有重大意義。

智慧城市階段，需要用真實數據和科學決策，使城市發展更節能、更環保、更綠色、更可持續發展、更幸福，對數據和應用也有了更高的要求。建設智慧新區，把智慧轉化為應用，應用轉化為產值，需要繼續挖掘數據價值，拓展智慧應用領域。三維模型的建模方法和更新頻率可以進行優化，同時由地上地下逐漸拓展到室內建模和水下建模；基礎測繪數據的精度、更新方式需進一步探索，更新頻率需繼續提升；其他專題數據的數據結構需不斷優化，以適應更廣闊的應用市場。同時，面對飛速發展的天府新區和新區復雜環境，做到新區多源海量數據高效存儲管理和分析，需要挖掘各領域的智慧應用，更加智能高效地進行一體化與精細化管理。

[1] 劉增良，楊軍，張保鋼. 面向城市規劃的三維建模技術探討與應用[J]. 北京測繪，2009(2)：1～3.

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[10] 鄭強. 城市地下空間開發潛力研究——以天府新區為例[D]. 雅安：四川農業大學，2016.

TheSolutionofSmartTianfuNewAreaBasedon3DGIS

Zhang Jun，Fan Yunsong，Fang Qiang，Ye Jingyong
(Chengdu Institute of Survey and Mapping Investigation，Chengdu 610081，China)

3DGIS can unified express ground and underground oriented to Tianfu New Area，store and manage multi-sources data and analysis them in applications，and provide scientica and reliable technical support for planning approval and assistant decision-making with the requirements of smart new area construction and meticulous management. Standing on the present situation of Tianfu New Area，the ground and underground intergrated 3D planning assistant decision-making system has been developed. With geography space analysis based on multi-source data such as 3D model and planning result，the applications in 3D planning field，for example，assistanting design，realizing approval or management. The system raises the meticulous management level of planning management department in Tianfu New Area，proposes feasible solution for planning scheme evaluation and assistant decision-making. Thus，it has great significance on resource comprehensive utilization and smart new area construction.

smart new area；3DGIS；planning approval；assistant decision-making

1672-8262(2017)06-23-03

P208.2

B

2017—09—15

張俊(1978—)，男，高級工程師，注冊測繪師，主要從事城市測繪與地理信息系統開發應用及研究工作。