构建三维数字空间，实践三维数字管控
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近年来随着数字中国、智慧城市的理念得到国家的高度重视，许多省市已陆续建立起城市规划信息平台。但随着信息化建设的发展与应用深入，传统二维规划信息平台的局限性也日益显露出来：
✧ | 无法满足规划管理人员便捷地获取地形高程、建筑模型等三维数据的需求； |
✧ | 通过平台难以挖掘三维空间层面的城市信息和城市问题； |
✧ | 对规划实施的考量较为忽视建筑形式、颜色和视廊关系等三维空间指标，造成项目落地后才发现与周边环境不协调的隐患。 |
为解决以上问题，将三维数据和三维空间分析算法纳入规划管理信息化建设的需求日益凸显。今年11月发布的《自然资源部信息化建设总体方案》中提出，要建立“地上地下、陆海相连”的三维自然资源数据底板，推动三维实景数据库建设，形成三维立体自然资源“一张图”。
上海数慧也积极探索二三维数字化平台的业务模式，提出一套二三维一体化解决方案并落地实施，旨在更全面地整合、利用城市数据资源，更切实地辅助规划管理决策，满足城市综合管控的需求。
三维立体“一张图”解决方案
业务解决方案
全域数字化：建立图数互联的城市三维数字化空间
打破传统一张图二维数据展示的局限，平台汇集全域建筑模型、数字高程模型、倾斜摄影等多源异构大数据，构建一个同步规划、同步更新的“数字孪生”城市。
将所有二维地图、三维模型属性数据相关联，为每个城市要素制作数字档案，实现各要素信息即点即查，图像与数据完美联动。
智能空间分析：配备随取随用的辅助决策工具箱
集成一系列功能强大的空间计算分析工具，包括空间测量、天际线分析、日照分析、缓冲区分析、用地分类统计等等，辅助规划管理人员对城市形态、空间关系进行考察，支撑规划设计决策。
提供三维空间互动式、沉浸式体验工具，包括城市漫游、未来城市VR体验、游戏式交互设计等。
分级立体管控：实现从“城市级”到“细胞级”的精细化管理
建立“城市-片区-单元-街区-建筑”分级管控体系，基于每个层级、每个单元模块的发展特色，制定对应的规划设计管控要求，强调宏观层面管控要求的引导性和微观层面管控要求的地方性、可操作性，创新、深化网格化管理实践。
通过刚性管控与弹性管控相结合的方式，既规定城市规划管理的底线，又反映规划设计的灵活性和成果评估的上限。一方面，对二维空间上的建筑退线、绿地广场宽度等进行规定；另一方面，设定建筑高度、错落度、遮挡率等三维空间上的指标。
基于数字化管控要求，通过人机联合审查，实现微观层面上单个建设方案的精细化审查，并充分考虑与周边其他项目、更宏观层面上的协调性，创新人机双向互补、高效率的精细化管理模式，形成“用数据审查、用数据监管、用数据决策”的国土空间管控新机制。
技术解决方案
平台总体架构设计
通过基础设施层、数据服务层、计算服务层、应用支撑层和设备层五层组成平台总体架构。基于超图三维组件SuperMap iObjects.Net 10i作为三维可视化底层，采用PostgreSQL、MongoDB来保障数据和业务规则的储存。
二三维一体化技术
为解决大部分三维系统与主流大型二维GIS 平台割裂的问题，从平台底层技术入手，从设计和具体实现上充分考虑二维与三维的有机结合，实现二维三维的数据一体化、显示一体化、空间分析一体化和服务发布一体化。
灵活随需的管控规则配置
构建空间管控规则引擎，实现从规划设计管控语言到计算机规则模型的转化。当指标参数、业务规则调整时，无需查找源代码，只需修改配置算法中的各项因子参数和配置规则，从而实现规则模型的灵活扩展和重复使用。
基于并行计算的大数据可视化集成
利用分布式存储与并行计算技术，实现互联网、物联网数据的处理、存储、分析、展示，并与时空数据进行融合，实现平台的大数据支撑。
三维平台项目实践成果
上海数慧承建的『威海中心市区城市设计数字化平台』和『黔西南州城乡规划空间管理平台』项目于2019年11月顺利通过验收。平台基于二三维一体化的理念，实现对城市立体空间的全方位数字化模拟，为数据共享、规划编制、方案设计和审查提供支撑，为建设三维城市数字化平台做出了有益探索。
【查看】支持全域二三维数据查看、查询，实现数据的集中共享和统一管理
通过平台，能360°全方位地查看坐标统一、尺度吻合的各类基础地理、规划编制等数据。并且可以对任意城市要素进行属性查询，轻松获取建筑高度、用地性质和用地面积等基础信息。同时，还能将项目范围内的各类二三维数据一键导出，为规划业务人员提供统一的工作底板，大大节省了数据搜集、整合的时间。
【感知】支持城市三维空间的沉浸式体验，提供感知、审视城市的全新视角
可以自由设定路线，模拟在城市街道上行走或在高空俯视的情境，进行城市漫游。另外，系统还引入了虚拟显示技术，可通过VR眼镜身临其境地感受城市，为公众、城市决策者提供观察城市的多重视角。
【分析】提供丰富的空间分析计算工具，进一步挖掘海量城市数据、发现城市需求
通过控高分析、视野分析、天际线分析和阴影分析等空间分析工具，系统可以生成天际线、阴影区等抽象要素模型和数据，辅助规委会进行建筑空间关系、城市形态分析；也可以自动判断设计方案是否满足控规经济技术指标，并直观地呈现设计方案与周边环境的关系，以辅助规委会决策。
【管控】融合二维规划要求和三维城市设计要点，集成可视化的分级管控规则
对接城市总体规划和控规要求，结合威海地方特色，构建“全域-片区-单元-街区”的城市设计分级管控体系，为城市轴线关系、立体空间结构、整体风貌提供设计约束和建议。并且将城市设计成果和管控规则进行数字化转译，使厚厚的城市设计文本转化成数字化的、可操作可落地的城市管控规则，支持业务人员快速查询不同空间尺度下的管控要求，并指导实施建设工作。
【设计】提供建筑方案交互设计功能，直观感受方案效果，辅助方案构思、决策
可选择不同类别的建筑模型，在系统中快速进行方案的初步设计，还可以对建筑模型的体量、颜色和位置进行修改，以“堆积木”的形式，实现建筑方案的在线预演。通过平台，可以清楚地考察设计方案与周边环境的空间关系。另外，还能通过分屏对比的方式，对多个建筑设计方案进行比选决策。
【审查】提供建筑设计方案智能审查功能，规范审查要求、提高审查效率
基于规范化的城市管控规则，建立一套规则判定算法模型，对建筑方案进行自动化精细审查。除了可以审查二维空间上的指标，包括基底面积、退线距离、建筑贴线率等，还涵盖了丰富的三维空间管控内容，比如建筑高度、建筑错落度和屋顶形式等等。在三维场景中，还可以进行建筑模型与审查规则及结果的自动定位和联动查看。
威海城市设计数字化平台和黔西南城乡规划空间管理平台，致力于打破二维信息化平台的局限，实现了二三维数据的统一查看和管理、二三维空间计算分析以及城市管控规则的数字化和模型化，是空间信息平台二三维一体化的典型实践。未来上海数慧将进一步探索、优化二三维数字化平台的业务模式，打造衔接规划建设管理全生命周期的、全方位一体化的城市信息模型平台。
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