基于BIM技術的城鄉規劃微環境管理平臺研究和實踐探索

金 若

(貴州大學建筑與城市規劃學院，貴州 銅仁 554300)

0 引言

隨著城鄉建設不斷推進，BIM技術憑借其在可視化、全生命周期、參數化、信息化等方面的獨特優勢逐漸得到了城鄉規劃工作的重視，并開始從建筑施工行業延伸到了城鄉規劃的微環境管理領域中來。BIM技術能夠以建立三維信息模型的方式對居住環境與生態環境進行動態化的模擬，將城鄉規劃中的諸多影響因素量化為明確的指標，使規劃設計的科學性大大提高，而城鄉規劃微環境管理平臺則正是基于對BIM技術充分應用的微環境分析與模擬平臺。

1 BIM技術在城鄉規劃微環境管理平臺中的應用思路

BIM技術在城鄉規劃微環境管理平臺中的主要功能是對各種情況下的三維信息模型進行構建，而三維信息模型構建的基礎則是城鄉規劃中的部分設計方案。根據設計方案中的各項數據，微環境管理平臺能夠借助BIM技術將符合該方案預期的微環境模型構建出來，并輸入不同的外部環境數據進行各種情況的模擬演算，從而使得不同外部環境下設計方案的表現能夠通過模型變化清晰的表現出來。例如：在單體建筑的空間布局方面，微環境管理平臺能夠根據單體建筑的設計方案對其模型以及周圍環境與建筑進行模擬，并將不同季節、天氣、時間下建筑的光照情況展現出來，同時還可以將這些情況進行以量化指標的形式準確評估，從而讓不同設計方案間的比對顯得更加直觀，這樣一來，城鄉規劃決策自然也就會更加科學。此外，微環境管理平臺還需要專門的數據庫作為支撐，數據庫可以存儲各類城鄉規劃經常會涉及到的各類基礎數據，同時也能夠將城鄉規劃設計過程中的各類模型存儲起來，用于后續規劃中的對比評估與決策審核工作。

2 城鄉規劃微環境管理平臺的模擬功能

2.1 日照分析

城鄉規劃微環境管理平臺分為不同的功能模塊，負責對城鄉規劃設計中的各類關鍵性因素進行模擬與評估，而日照分析正是其中之一。日照分析功能主要是針對建筑物采光權、建筑物遮擋日照時間、滿窗日照幾方面，需要以時間、地域、建筑造型等因素為基礎建立模型，對建筑物的任意立面、地面進行顯示，同時基于模型展開運算、外部環境模擬與結果分析，最后將分析結果以日照圖、指標表、視頻等不同的形式輸出，使用戶能夠對日照情況擁有更加直觀、深入的認識。例如建筑的日照累積時間就可以通過建筑模型的三維圖示進行展示，不同的日照累積時間可以用不同顏色以及深淺變化來表示，并將顏色對應的具體數值做出準確標準，這樣就可以將建筑不同區域的日照累積時間直觀的展現出來。

2.2 通風分析

通風是建筑所必須要考慮的關鍵性因素，而通風分析功能則是微環境管理憑條的重要功能模塊之一。通風可以理解為微環境的空氣流動情況，因而通風分析一般會采用CFD軟件來構建出流體力學模型，同時結合氣象數據來真實模擬設計方案在不同外部環境下的風環境情況，并將風的流向、風速、空氣齡和熱島區域等情況轉化為量化指標，并以風速云圖、指標表、顆粒升降圖等形式輸出，從而將建筑的流體環境進行準確描述。而在得到流體環境的情況下，平臺就可以基于評估標準與類似模型對其通風性進行科學的評價。

2.3 熱工分析

熱工分析功能模塊主要包括建筑物的太陽熱量收集、反射與輻射情況，以及建筑物全立面和建筑物內在(考慮遮擋情況)的溫度分布區域。這一功能模塊的實現同樣需要以規劃數據為基礎建立模型，其中對于規劃區域內水系、道路、綠地的分布情況需要進行明確與重點考慮，之后結合氣象數據、風環境情況來展示不同情況下的溫度分布情況、熱島分布情況以及熱工系數，并通過視頻動畫、溫度場分布圖、指標表格等形式輸出。

2.4 能耗分析

能耗分析簡單來說就是對規劃區域內水、電、氧氣等能量消耗情況以及二氧化碳排放情況的表示。能耗模擬除了需要區域內的規劃數據，還需要明確建筑體量，并根據不同區域人口數量變化對能耗情況變化進行考慮，而其分析結果則需要通過能耗分布圖、指標表格等形式進行具體表示。

2.5 噪聲分析

噪聲分析與其他功能模塊相比差異較大，由于噪聲在城鄉規劃中并不屬于必然因素，因而想要對規劃區域內的噪聲情況進行分析、評估與表示，通常需要對建筑區域內的噪聲污染源以及交通噪聲進行仔細、全面的調查，并以這些數據為基礎，結合依據規劃數據建立的建筑群模型對區域內噪聲傳播情況展開模擬與分析。分析主要針對噪聲影響的衰減情況，其分析結果需要通過指標表格、噪聲影響衰減云圖以及噪聲具體影響的相關動畫視頻等形式進行輸出。

2.6 景觀可視度分析

景觀可視度分析模塊的功能實現需要以區域內的景觀目標可視區域為基礎，并對可視區域的邊界條件進行具體設置，在明確邊界條件與目標可視區域后，即可根據建筑群分布情況對各個建筑景觀在目標可視區域的遮擋情況與可視度進行分析，并用指標圖來對具體的視覺通透性進行表示。

2.7 其他因素分析

除日照、通風、熱工、噪聲等常規因素外，城鄉規劃的微環境還具有著其他較為關鍵的影響因素，如舒適度、光環境等等，這些因素對于城鄉規劃在設計、決策方面的科學性同樣有著直接的影響，而針對這些因素進行分析的功能模塊在城鄉規劃微環境管理平臺中也是很可能出現的。同時不同功能模塊所需的數據也是不同的，例如舒適度分析就需要多方面的生態評估數據。

3 城鄉規劃微環境管理平臺的應用分析

3.1 基礎功能應用

除多個功能模塊以外，城鄉規劃微環境管理平臺還設置了一系列較為完善的基本功能，從而為平臺的實際應用提供更好的支持，如已輸入數據并完成創建的項目場景模型可以進行快速檢索與自主選擇，而在觀察場景模型時，則可以對外部環境參數進行自定義，并針對模型進行放大、縮小、移動、各角度轉換等操作，以方便用戶全面的了解模型情況。此外根據規劃設計數據，還能夠對規劃區域的建筑功能、建筑層數、建筑體量、區域面積等信息進行自主統計與顯示。

3.2 應用領域

在城鄉規劃中，微環境管理平臺不僅能夠對規劃設計進行全方位的模擬計算與評估，從而為規劃審批提供參考，同時還能夠根據相關政策、標準、規定建立完整的指標體系，并將規劃方案指標與指標體系進行對比，明確方案的不足，從而為后續的設計方案優化提供幫助。

4 結語

BIM技術對于城鄉規劃微環境管理平臺的功能實現來說是非常關鍵的，而微環境管理平臺的諸多功能模塊也能夠為城鄉規劃的設計、管理、決策起到很好的輔助性作用。而隨著我國城鄉建設的進一步深入，基于BIM技術的城鄉規劃微環境管理平臺還將在未來發揮出更為重要的作用。