三維GIS模型讓城市規劃設計更精細

文｜本刊編輯部

隨著社會的不斷進步與發展，城市化進程的腳步逐步加快，城市發生了翻天覆地的變化，在城市迅猛發展的歷史軌跡當中，城市規劃設計起到了至關重要的作用。我國經濟水平的不斷提高，城市規模的迅速發展，同時也對城市規劃、建設和管理提出越來越高的要求。城市規劃是研究城市的未來發展、城市的合理布局和綜合安排城市各項工程建設的綜合部署，是一定時期內城市發展的藍圖，是城市管理的重要組成部分，是城市建設和管理的依據，也是城市規劃、城市建設、城市運行三個階段管理的前提。

城市規劃一直以來都是對全新的可視化技術需求最為迫切的領域之一，在規劃的每個階段，通過對現狀和未來的描繪來改善人們的生活環境。因此，傳統的以手工作業為主的城市規劃、建設和管理方式已越來越不適應城市發展的需要。

隨著地理信息技術的不斷發展，三維GIS模型已經逐漸運用到了城市規劃的各個階段，通過利用GIS技術對城市進行規劃分析、方案設計、展示和審批等，能夠更加直觀的解決更為復雜的問題。

根據前瞻產業研究院《中國城市規劃行業市場前瞻與投資規劃分析報告》分析顯示，當下我國城市建設都在向智慧城市方向邁進，僅這一領域的市場規模就有萬億，其中智能交通、智能安防等更是機會眾多。對于城市規劃領域來說，如何與這些先進技術對接，更好的為城市發展出具方案，將會成為城市規劃成功的關鍵。

如今，GIS技術與城市規劃的結合愈來愈緊密，GIS利用新的科學方法和手段正推進城市規劃編制和管理工作標準化、規范化，使城市規劃管理走向定量化、定位化、科學化和自動化道路，建立為城市規劃、建設和管理的輔助決策系統，為市民提供便捷高效的服務。

三維GIS模型助力未來城市規劃

新北市是臺灣的一個特別下轄市，也是臺灣人口最多的城市，包括一部分島嶼海岸線，環繞著臺北盆地。該市在2010年重新劃分之前被稱為臺北縣。它圍繞著臺北市，是該地區第二大特別下轄市。

RealWorld Engineering Consultants Inc. 受聘對新北市 1000 公頃的區域進行測繪并創建三維實景模型。該區域包括至少4000間房屋和多棟建筑。項目于2017年8月底完工，其模型將用于城市的后續城市設計規劃和審查。

該項目造價約 265,000 美元，RealWorld負責該項目的全部工作，包括航拍照片和傾斜圖像采集，以及項目后期的三維模型構建。該公司還負責交付最終的三維地理信息系統 (GIS) 平臺分析應用程序。項目生成了高精度、高分辨率的三維城市模型，之后將用作后續三維 GIS 平臺規劃分析的基礎制圖。這些模型還將用于構建 1,000 公頃區域的三維模型，并為相關員工提供三維 GIS 平臺，以進行分析。由于項目需要記錄的區域相當大，這是RealWorld的主要挑戰；由于建筑物眾多，使用傳統方法費力且耗時。使用三維實景建模技術，項目團隊得以在工期截止前完工。

項目團隊利用ContextCapture創建新北市的三維 GIS 模型。使用多種相機從航拍照片和點云中收集該區域的地理信息，并將數據傳輸到應用程序中。ContextCapture本身支持多種類型的定位數據，RealWorld利用其生成多種 GIS 格式的精確地理參考三維模型。

有效協作 提高效率

這些模型改善了不同專業和項目利益相關方之間的協作。該軟件生成了許多常用的三維 GIS平臺格式，如 OBJ、DAE、KML、Cesium 和其他常用格式。這些格式在世界各地的用戶間是通用的，因此可以輕松地將不同格式的數據傳輸到其他設計單元。無論是什么類型的三維 GIS 平臺格式，項目團隊都可以輕松地在彼此間共享模型。此外，利用ContextCapture，可輕松測量及分析模型數據。通過在模型中直接精確地測量距離、體積和表面積，該團隊可節省獲得準確解決方法所需的時間。

RealWorld借助ContextCapture可以創建更好的三維模型，并將該模型與項目利益相關方共享。使用傳統的航空攝影和傾斜圖像等成像方法構建模型時，通常會有部分模型不可見。在無法進行航空勘測的地方，這種情況很普遍。然而，ContextCapture可以與基于地面的 LiDAR 和航拍照片相結合，生成可以避免這些缺陷的高精度模型。該團隊還利用ContextCapture的高精度成像功能支持精確測繪和工程，從而確保該團隊的項目利益相關方所獲取的所有模型都是準確的。

項目團隊僅需要使用手動幾何方法所需的十分之一的人力即可構建三維模型。雖然這一三維模型的目標區域是使用傳統方法的目標區域的 10 倍以上，但卻可以在同一時間段內完工，這一數據讓人印象深刻。與傳統方法相比，項目團隊節省了 90%的項目總時間。

利用航拍照片和點云創建模型，有助于提高航空勘測中遮蔽物下狹窄車道的模型精度。使用基于地面的 LiDAR 和ContextCapture可將模型精度提高 20%至 30%。此外，使用ContextCapture可將構建三維模型的成本降低近 80%。

面向未來規劃

新北市計劃在保存其現有建筑的同時繼續開發新的基礎設施。RealWorld創建的三維 GIS 模型便于未來的用戶使用這些信息。當其他人查看模型輪廓線或進行城市規劃分析時，例如對于陽光陰影而言，他們不能只使用二維地圖進行查看，而是還需要想象其余部分。但是現在，他們可以利用該軟件的分析功能，基于真實的三維地圖和模型進行城市設計分析。這對在新北市設計新的城市空間很有幫助，也有助于與他人共享信息。