三維街景數據在特大城市街區道路環境現狀評估中的應用
——以北京市為例

關 麗，丁燕杰，陳品祥，熊 文，劉 璇，馮學兵

(1. 北京市測繪設計研究院城市空間信息工程北京市重點實驗室，北京 100038；2. 北京工業大學建筑與城市規劃學院，北京100022)

三維街景數據在特大城市街區道路環境現狀評估中的應用——以北京市為例

關 麗1，丁燕杰1，陳品祥1，熊 文2，劉 璇2，馮學兵1

(1. 北京市測繪設計研究院城市空間信息工程北京市重點實驗室，北京 100038；2. 北京工業大學建筑與城市規劃學院，北京100022)

從特大城市街區單元的道路環境問題入手，在明確了三維街景數據獲取方式與特點的基礎上，設計了基于三維街景數據的城市區域街區單元的評估模式。這種借助于傾斜攝影測量和車載移動設備的三維街景數據，將大大提高城市區域評估的效率和準確率，并高效擴大評估的范圍。本文基于這種最新的城市區域評估模式，利用街區道路環境現狀評估模型對北京市典型區域實現了街道環境的評估。通過對街區單元的道路環境現狀評估結果發現，基于三維街景數據的特大城市街區單元道路環境現狀評估模型對于提高評估效率和準確率具有大幅幫助。同時發現，北京市機動車占道、綠蔽缺乏、欄桿惡劣、街道失落的情況仍很嚴重，街區單元道路環境的改善任務仍很重。研究成果將為城市精細化管理和城市設計提供數據支撐，為城市形象改善提供堅實基礎。

三維街景數據；街區單元；城市現狀評估；道路環境

目前，特大城市的街區單元道路環境問題很多，包括機動車占道、綠蔽缺乏、欄桿惡劣、街道失落等。對于街道單元環境現狀的有效評估，是量化街道環境問題的有效解決方式，明確城市在該方面問題的嚴重程度，以方便后續的街道環境改造和升級。因此，要解決街道單元環境問題，首先要做好街道環境的評估工作[1-3]。街道環境評估方面，國內學者有較為豐富的研究，多集中在商業街區、居住區、開放式廣場公園等城市地區[4-6]。潘海嘯等提出了鼓勵街道中多樣化的活動是提高街道吸引力的重要的方法[7]；卓健介紹了歐洲城市機動性概念及人性化交通建設[6]；有作者整理了日本小城市居民在濱水環境的主要行為模式，提出應在特定區域兼顧特定人群需求；有作者介紹了完整街道政策；有作者介紹了綠色街道景觀設計層次與步驟；有作者介紹了澳門的微綠地設計實踐。有作者曾指出，人行道越狹窄，孩子玩耍時對于車行道的騷擾就會越多[7-9]。這些研究主要基于理論層面，但目前仍沒有發現基于三維街景數據探索街區單元道路評估模式的研究。本文基于三維街景數據實現了全新的北京市街區單元道路環境的現狀評估研究。

1 三維街景數據的獲取與評估應用模式

三維街景數據由于其高定位精度、紋理可視化強、可測量等特點，廣泛應用于城市精細化管理的各個專業領域。在明確三維街景數據的獲取原理基礎上，將詳細論述三維街景數據在城市街區單元道路評估中的應用模式。

1.1 三維街景數據的獲取方式

三維街景數據的獲取方式總體上可分為基于車載激光掃描技術、基于傾斜攝影測量技術和地空一體化混合建模技術等3種模式，技術成果如圖1所示。

圖1 不同技術手段獲取的三維街景數據

(1) 基于車載激光掃描技術。車載激光掃描技術是通過將激光掃描儀置于移動平臺之上進行作業的方式[10-12]。

(2) 基于傾斜攝影測量技術。基于傾斜攝影測量技術獲得的三維街景數據，是從高空俯瞰的模式獲得的數據，主要用于獲取城市道路和建筑頂部及側部的紋理[13-15]。

(3) 地空一體化混合建模技術。地空一體化混合建模技術屬于三維街景模型的數據處理技術，是將基于傾斜攝影測量技術獲得的俯瞰紋理與基于車載激光掃描技術獲得的平行視覺紋理進行一體化拼合處理，通過高精度對接，最終形成自動化三維建模手段。此種技術由于對車載激光掃描技術要求高，目前仍處于試驗階段。

1.2 三維街景數據的應用模式

在明確三維街景數據的獲取方式之后，三維街景數據的應用模式就比較明顯。在沒有應用三維街景數據的城市區域評估模式中，往往是采用基礎地理數據+外業人工屬性獲取的方式去獲得城市區域的現狀，耗費大量人力物力。當引入三維街景數據之后，取代了外業人工核查的方式，節省了人力物力。同時，快速更新的三維街景數據可對基礎地理數據進行更新和校核。

圖2 基于三維街景數據的城市區域評估模式

2 街區單元道路環境現狀評估模型

街區單元道路環境現狀評估模型是為了解決在街區這個層面上道路環境的現狀評估問題，主要指街道環境評估模型。

街道環境評估模型將街道分為城市道路和非城市道路，非城市道路包括居住區道路、胡同等，對于城市道路和非城市道路采用不同的評價指標體系。本文重點評估城市道路，包括人行道寬度、自行車道寬度、機動車占道停車等幾個指標，街道環境評價模型指標體系見表1。

表1 街道環境評價模型指標體系(城市道路)

3 應用案例

本文選擇典型區域進行街道網絡道路環境的評估試驗，通過試驗結果看到北京市街區單元道路環境還存在需要改善的空間。對北京市某區域道路路段的人行道寬度、自行車道寬度、機動車占道停車情況、機非隔離形式、人行道綠化遮蔽率等5方面內容及9項指標進行評估。通過評估了解本區域內街道網絡的環境情況。其中，以人行道斷面寬度和人行道有效通行寬度為例，講述詳細評估過程。

3.1 數據處理

基于三維街景數據和傾斜攝影測量數據，通過內業測量得到人行道斷面寬度和人行道有效通行寬度。首先，基于傾斜攝影測量數據得到初步寬度，然后通過三維街景影像數據進行陰影的核實，去除由于樹木遮擋造成的寬度誤判情況，其他指標采用同樣的辦法進行采集和判斷。這相對于傳統的外業核查方法，節省了大量的人力物力。

3.2 指標計算

對人行道斷面寬度和人行道有效通行寬度進行統計評估，得到指標計算結果，如圖3、圖4所示。根據人行道斷面寬度評價結果，若參照人行道斷面寬度不小于1.5 m的最低建設標準來看，則北京中心城各區中除大興區外均高達50%以上，其中，最高的為石景山區，其次為海淀區，最低的為大興區；若參照人行道斷面寬度不小于3.0 m的常規標準來看，則北京市中心城各區均低于41%，其中最高為豐臺區，其次為西城區，最低為大興區。根據人行道有效通行寬度評價結果，若參照人行道有效通行寬度不小于1.5 m的最低建設標準來看，則北京中心城各區中除大興區外均為40%以上，其中，最高的為石景山區，其次為海淀區，最低的為大興區；若參照人行道通行寬度不小于3.0 m的常規標準來看，則北京市中心城各區均低于30%，其中最高為東城區，其次為石景山區，最低為大興區。

從結果分析看，對于人行道斷面寬度指標，參照人行道斷面寬度不小于1.5 m的最低建設標準來看，則北京市中心城區的城市道路人行道斷面寬度達標率為66.7%，舊城(二環內)和外圍區(二環—五環內)差別不大。若參照人行道斷面寬度不小于3.0 m的常規標準來看，則北京市中心城區城市道路達標率僅為18.5%，偏低，其中舊城比外圍區稍高。對于人行道有效通行寬度指標，若參照人行道有效通行寬度不小于1.5 m的最低建設標準來看，則北京市中心城區僅有不到半數(48%)的城市道路人行道有效通行寬度能夠達到1.5 m以上；若參照人行道有效通行寬度不小于3.0 m的常規標準來看，則北京市中心城區城市道路達標率僅為5.3%，偏低。

圖3 人行道網絡有效通行寬度評估

圖4 人行道寬度評估分區結果

自行車道寬度、機動車占道停車等方面的指標的評估圖和分區結果圖如圖5、圖6所示。從結果分析看，北京市總體街區單元的道路環境現狀仍有待改善。

圖5 道路環境指標評估

圖6 道路環境分區結果

4 結 語

本文從特大城市街區單元的道路環境問題入手，在明確三維街景數據獲取方式與特點的基礎上，設計了基于三維街景數據的全新城市區域街區單元的評估模式。這種借助于傾斜攝影測量和車載移動設備的三維街景數據，不僅提高了城市區域評估的效率和準確率，而且高效地擴大了評估范圍，實現了區域評估的同步性和實時性。最后基于這種全新的數據，利用街區道路環境現狀評估模型對北京市典型區域實現了街道環境的評估。通過對街區單元的道路環境現狀評估結果發現，基于三維街景數據的特大城市街區單元道路環境現狀評估模型對于提高評估效率和準確率具有革命性變化。同時，這種城市區域的評估模式還可用于城市區域其他專題的評估，具有廣闊的發展空間。

[1] 金鍵，郭孜政.城市居住區交通穩靜化措施研究[J].交通運輸工程與信息學報，2006(3):42-45.

[2] 錢政華，丁建明.城市交通寧靜化措施與影響分析[J].華東公路,2009(3):86-90.

[3] 畢凌嵐，鐘毅.歷史文化街區保護與發展的泛社會價值研究——以成都市為例[J].城市規劃，2012(7):44-59.

[4] 趙中樞，胡敏.歷史文化街區保護的再探索[J].現代城市研究,2012(10):8-12.

[5] 付帥，扈萬泰，章征濤. 城市街道空間尺度設計的城市主義思考[J].國際城市規劃，2014(2):111-117.

[6] 卓健.慢性交通再認識[J].理想空間，2013(59):12-15.

[7] 潘海嘯，湯陽，麥賢敏，等.公共自行車交通發展模式比較[J].城市交通,2010，8(6):40-43.

[8] 崔曙平.杭州慢性交通系統的規劃啟示[J].城鄉規劃,2010，1(12):36-37.

[9] 錢儉，鄭志鋒，馮雨鋒.杭州慢性公交自行車設施現狀調查與思考[J].規劃師,2010，26(1):71-76.

[10] 史少維,李玉富,王瑞忠，等.一種基于三維激光點云建模的技術方案[J].測繪通報,2017(3):83-85.

[11] 崔磊,張鳳錄,錢林.三維激光掃描支持下的復雜異型建筑物測量[J].測繪通報,2017(1):112-114.

[12] 王峰.集成RTK的三維激光掃描技術測量地形的方法[J].測繪通報,2017(3):71-75.

[13] 孫宏偉.基于傾斜攝影測量技術的三維數字城市建模[J].現代測繪，2014,1(37):18-21.

[14] 李鎮洲,張學之.基于傾斜攝影測量技術快速建立城市3維模型研究[J].測繪與空間地理信息，2012,35(4): 117-119.

[15] 汪淼.城市三維街景地理信息服務平臺設計與應用[J]. 測繪通報,2016(12):108-110.

Applicationof3DStreetscapeDatainBlockStreetEnvironmentAssessmentofMegactity——TakeBeijingasanExample

GUAN Li1，DING Yanjie1，CHEN Pinxiang1，XIONG Wen2，LIU Xuan2，FENG Xuebing1

(1. Beijing Key Laboratory of City Spatial Information Engineering, Beijing Institute of Surveying and Mapping, Beijing 100038，China； 2. School of Architecture and Urban Planning, Beijing University of Technology, Beijing 100022,China)

This paper starts with the problem of the street environment of block unit. Based on making clear the acquisition mode and characteristics of 3D streetscape data，the paper designs the assessment model of regional block unit based on 3D streetscape data. The 3D streetscape data, with the aid of oblique photogrammetry surveying and mobile equipment，will greatly improve the efficiency and accuracy of urban regional assessment，and expand the assessment scope. Based on the latest urban regional assessment model, with the street environment assessment model of the current situation, this paper analyzes the street environment assessment of current situation in the typical area of Beijing. Through the street environment assessment of block unit, we find that in the megacity street environment assessment model of block unit based on 3D streetscape data has greatly help to improve the assessment efficiency and accuracy. At the same time, motor vehicle lane, green shade deficiency, bad railings and street lost situation are still very serious in Beijing, the street environment improvement of the block unit is still a heavy task. The research results will provide data support for urban fine management and urban design, and provide a solid foundation for the improvement of city image.

the 3D streetscape data；block unit；urban current situation assessment；street environment

2017-03-02；

2017-05-16

城市空間信息工程北京市重點實驗室研究課題(2016102)

關 麗(1980—)，女，博士，高級工程師，主要從事遙感與GIS應用方法等方面的研究。E-mail：binger02600@163.com

關麗，丁燕杰，陳品祥，等.三維街景數據在特大城市街區道路環境現狀評估中的應用——以北京市為例[J].測繪通報，2017(12)：122-126.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0393.

P208

A

0494-0911(2017)12-0122-05