从数字设计到数字管控：第四代城市设计范式的技术转型

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序

数字化时代规划设计的转型需求

在全球化和信息化的时代背景下，城市空间形态与内涵正在发生日新月异的变化，通过新的城市设计方法对城市空间进行整合和谋划变得越来越重要。数字化城市设计为城市规划学科提供了令人振奋的机遇，也向城市设计的理论建构与实践应用提出了新的命题。城市设计过程中数字技术的介入不仅带来了城市设计工作效率和内容的提升，更带来了城市设计整体方法论的变化，这些变化体现在全流程的整体介入、多尺度的综合判断以及精准交互的跨学科转译等方面。

王建国院士提出的基于人机互动的第四代数字化城市设计，以形态整体性理论重构为目标，并以人机互动的数字技术方法工具变革为核心特征。众多案例的科学研究实践成果表明，数字化城市设计有利于全局整体地把握各种与空间、资源、人群等方面的信息及其与城市规划和设计相关的意义，更好地实现了城市设计所强调的公平和效率。

综合上述传统的城市设计工作面临着的意图难传导、体系难关联、管控难精细等问题，以及数字化技术发展机遇，我们将大数据分析、人工智能技术、三维空间精细化设计、智能规则传导等方法集成运用到数字化城市设计中，将城市设计划分为总体城市设计、城市设计全覆盖及智能管控平台三个阶段，实现设计意图从宏观到微观的无损传导、从系统到局部的精准关联、从设计到管控的精细衔接。

一、大数据引领下的数字化设计技术

数字化城市设计源于信息时代丰富的多类型大小数据涌现，“万物皆数”为城市设计的底层架构提供了坚实的基础。数字化设计指通过建立完整的数字化技术方法对城市空间的结构框架和三维形态进行设计，通常包含空间特色判定、空间原型分析、虚实骨架建构、多元情景分析、因子叠加模型布局、参数化设计平台等。数字化设计最显著的特征是在设计各个环节建立完整的逻辑框架，以指导后续的设计工作，相比传统设计方法具有指导性更强、逻辑性更缜密、体系更完整等特征优势。

我们将数字化城市设计的技术轮廓按照工作流程概括为三个主要类型——基础性工作、核心性工作和实施性工作，其中基础性工作包括数字化采集、数字化调研、数字化集成；核心性工作包括数字化分析、数字化设计、数字化表达；实施性工作包括数字化报建、数字化管理、数字化监测。在城市设计的全过程进行数字化提升，实现了数字化技术对于城市设计全过程的整体覆盖，并以此构建了数字化城市设计的技术谱系。近几年来，行业内众多团队对于多个技术进行了突破，而城市设计数字化实施是其中最落地、最迫切的节点。

二、从设计到管控的数字化精细传导

城市设计数字化实施，通过构建面向城市设计转译和管控的三维数字管控平台，根据宏观、中观、微观空间尺度层面的城市设计成果特点以及管控要求，实现从城市设计到管控的结构性转译、功能性转译、要素性转译以及数字化管控，同时将在管控维度、分系统管控维度和分重点管控维度上对城市的整体、各类专项以及重点地区进行数字化精细管控。

其中，城市设计成果的数字化谱系建构是精细化传导中重要的一环，城市设计成果的数字化谱系构建是一个包含多设计目标、基于不同空间尺度的体系构建过程。数字化谱系构建的城市设计类型主要包括三个层面，即总体层面、片区层面和地段层面，其中每个层面对应不同层次的城市设计并各自包含完整的形态体系。通过数字化谱系的构建以要素转译，可以将城市设计的蓝图分解为各项空间管控引导要素并转译为城市规划管理语言。在此基础上采用交互响应和自反馈技术，结合实践中城市空间管控的经验，把城市设计空间谱系要素转译成六项核心的智能规则，并最终升级为城市设计智能管理的数字化平台。智能规则区别于传统管控规则，在深度自学习和强化学习基础上，形成规则优先序列、自反馈、自预警等技术，协调整体与局部，强调实时反馈与动态调整。

三、三维智能可视的数字化管控模式

城市设计数字化管理平台依赖两项关键性技术：基础沙盘系统与大数据可视化系统。基础沙盘系统主要解决了城市设计数字化管理平台的操作环境，使各项城市设计的专项系统能落实到虚拟空间上；大数据可视化系统主要将数字化平台中各类大数据以及相互之间复杂的规则、逻辑的联系等用直观明了的方式展示给使用者。平台的数字化管控可简单概括为三个方面：

（1）看：城市设计数字化管控平台集成基础地理、实景三维、城市设计二三维成果及规划编制等门类多样、内容丰富、二三维结合的数据资源，形成清晰的图层目录，并支持多源数据展示浏览、属性查询，实现从二维到立体空间的转变。

（2）查：城市设计数字化管控平台支持结合空间位置直观快速地查询一定范围内的控规成果和城市设计数字化成果及管控要求，实现对“总体-单元-街区”多层级各类城市设计成果的无极缩放，并可以一键自动生成某地块的初步规划设计条件通知书，并可导出本地进一步修改后给到设计单位，大幅提升业务人员工作效率。同时平台具备一站式提供多类数据的导出功能，并实现导出数据的数据标准、坐标系一致，为业务人员提供统一的工作沙盘。

（3）用：城市设计数字化管控平台提供建筑错落度计算、城市天际线分析等三维空间分析功能，同时涵盖属性查询、距离测量、面积测量等基本地图工具，满足日常工作需求。基于数字化管控规则，平台提供对建筑设计方案的精细化审查功能，审查结果自动定位到对应的建筑模型上，可自动生成审查报告，并可导出本地形成初步审查意见。审查过程实现了审查要点精准无遗漏，通过人机交互方式辅助进行综合型决策，实现建筑方案的智能审查，提升工作质量和效率。

伴随着信息化技术的不断进步，中国城市设计实践也逐渐呈现出精细化、定量化、集成化等新特征趋势，因此探索数字化城市设计范式，在城市设计的转型与提升中具有重要的现实意义。在城市设计的项目实践中，新的数字化技术正在不断被开发，而对于数字化城市设计全流程的系统总结以及理论构建还有待完善和提升。同时，数字化城市设计理论范式是基于实践的总结，所提到的技术类型亟待补充与完善，新的数字化工作方式亦值得进一步探索。

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