BIM在城市CBD商业地产建筑空间布局规划中的应用

○ 谢 宜

（本文作者系广州优比建筑咨询公司技术总监，华中科技大学BIM工程中心研究员）

城市规划是城市发展的蓝图,是搞好城市建设和管理的“龙头”和关键,也是政府实现社会、经济和城市发展目标,合理引导和控制城市发展和管理城市的最为基础的方法和手段。因此,树立和落实科学发展观,紧紧围绕以人为本这一核心,突出城市规划的指导性、科学性、长远性和综合协调性,对于提高城市竞争力,实现城市的可持续发展具有非常重要的意义。

进入21世纪以来中国经济发展非常迅速，伴随而来的是高速城市化发展带来的负面问题，其中,“病态城市”的不断增多是最突出的问题，所谓“病态城市”,是指现代城市面临的土地资源日渐枯竭、人口过度膨胀、建设投资入不敷出、交通拥堵、人居环境日趋恶化等诸多病态。目前，世界范围的大城市都面临着同样的问题。

如何在城市规划中实现城乡统筹并能协调城乡空间布局，改善人居环境，促进城乡经济社会全面协调可持续发展，这是《城乡规划法》出台后，规划管理部门和编织部门所面临的问题。特别是在城市规划新的CBD中央商务区时，往往伴随超高、超限、高密度的大量商业地产出现，我们通常称之为高紧凑型地块，如何在这些高度紧凑，高度人群集中建筑中通过规划来提高人居生活环境和土地生态保护，我们现有的城市规划在信息化技术上已经落后，所以量化高紧凑性城市设计方案的人居环境指数和评估规划编制方案所带来的生态影响已经成为城市可持续性发展及城市规划坚持以人为本所急需解决的问题。

BIM应用于高紧凑型城市规划的宜居

1.现阶段紧凑型城市与城市宜居的关系

经多方研究表明，城市作为一种极具效益同时又具有发散效应的人类生存空间，并不是占地越多越好,恰恰相反,城市越松散,管理的难度越大、死角越多、治安越差,对汽车交通越加依赖、城市交通总量越大、交通拥堵越重、交通占用时间越长,汽车燃油消耗越多、尾气污染越重、城市噪音越强,人居环境越差、城市效率越低。

造成城市松散的原因主要是城市土地粗放利用, 表面看起来是多占用了土地,从深层次上看,它是城市全面不可持续发展的总祸根。只有通过土地利用集约化,实现城市高度紧凑,才能消除城市松散的诸多弊端,实现城市的可持续发展。因此,城市可持续发展问题的核心是土地利用集约化。

实际上城市的紧凑条件和城市宜居并不矛盾，城市宜居有宏观、中观、微观三个层面的含义。从宏观层面来看，城市宜居应该具备良好的城市大环境，包括自然生态环境、社会人文环境、人工建筑设施环境在内，是一个复杂的巨系统；从中观层面来看，城市宜居应该具备规划设计合理、生活设施齐备、环境优美、和谐亲切的社区环境；从微观层面来看，宜居城市应该具备单体建筑内部良好的居室环境，包括居住面积适宜、房屋结构合理、卫生设施先进，以及良好的通风、采光、隔音等功效。

从城市规划专业角度看，城市宜居的宏观、中观和微观与规划专业的城市总体规划、控制性详细规划和修建性详细规划在层次上比较契合，城市规划管理比较注重城市整体定位和发展方向、城市功能分区和用地性质把握、城市建筑空间的合理性。在城市宜居方面与城市规划方面结合来看，总体上应该从城市定位入手，开发与生态保护并重，并注重城市各区定位，交通空间舒畅，城市人口层次分布合理等；在用地方面注重用地功能分布合理，各基础设施完善，城市居民生活便捷，绿地空间分布合理等；在建筑空间方面注重建筑的合理布局，城市建筑天际线合理，建筑空间的布局为城市小气候创造更有利生活舒适的条件。

2. BIM在城市规划宜居中应用的技术方法

目前城市规划信息化工作已经开展很多年，从最初的电子报批到现在的GIS统一信息平台和三维仿真系统，无论是从城市管理角度还是从城市规划技术手段都有了很大的提高。规划信息化工作是为整个城市规划设计、规划研究和规划决策提供辅助的技术工作，其技术层次和成果多样性可以直接影响规划者在设计、研究和决策的综合信息量，也直接影响规划者得最后成果和决策。

就紧凑条件下的城市宜居来说，如何利用信息化手段为城市规划者提供第一手的信息资料，达到规划从定性到定量的转变，最终实现城市规划空间精细化管理的目的，这需要有一种新的技术方法来统筹整个工作思路。要实现紧凑条件下的城市宜居，总的来说，需要从生态学角度和规划学角度两个方向入手，通过生态学严谨的评价体系对城市规划合理性给出评价，或者从城市现状进行规划检讨过程中将生态学引入，从评价结果对下一步的城市规划给出基本的方向和前提，这是从城市规划角度实现紧凑条件下的城市宜居的基本思想。技术方面，从现有国内外的一些文献和案例分析，除了现有的GIS系统外，还需要引入一种新的技术手段来对规划方案和现状进行生态方面的模拟和评估，达到规划生态化指标量化，这种新的技术手段就是BIM。

经过二十一世纪近十年的快速发展，BIM技术已经成为城市工程建设行业的主要支撑技术和方法，通过全球范围的研究和实际工程应用，BIM已经被证明是未来提升工程建设行业技术及管理升级的核心技术。因BIM具有参数化、信息化、可视化等特点，所以其数据可为城市管理者提供可视化的辅助决策分析。尤其在城市景观、微环境生态分析等领域发挥出巨大优势，让传统的三维可视化规划管理提升到定量的可视化分析高度，为城市规划管理者提供更科学的依据；

BIM是目前实现可计算信息模型的一种概念和总结，它将单纯的空间模型提升到了信息模型的程度，将以往二维信息空间提升到了四维信息空间。城市规划是一个四维信息模型，其包含了规划学里的各种实体，包括自然三维实体，人工三维实体及这些实体在时间空间演变的一个时间维度。BIM可以说是现有规划三维仿真辅助决策系统的拓展和延伸，但是从技术角度，它是一个全新的技术理念，其覆盖的信息更广，所能拓展的计算领域更加多样化和复杂化，这为城市规划的量化提供了广阔的空间，能使城市规划指标体系多样化和精细化，这为城市规划管理者提供更加丰富详细的多样化信息，是为规划管理者在规划设计、规划研究和决策时提供辅助决策信息的重要技术手段。

紧凑条件下城市宜居的模拟和评价需要将现有现状与规划方案中的三维要素进行BIM模型建立，并且将信息附加到模型上，以GIS信息平台作为用地和建筑数据支撑。城市空间的所有三维要素均有其物理属性和化学属性，物理属性如尺寸、形状等；化学属性如其材质的各类化学属性等。将这些BIM模型放入专业的计算平台中进行其化学属性与物理属性的提取，就能进行专业的模拟和推演，得到整个城市空间的一些生态数据，如热量的吸收与释放、温度场的分布、噪音扩散云图、空气污染颗粒及浓度分布等等，这些数据与城市建筑空间结构和用地布局等有着密不可分的关系，城市空间的多样性将大大导致这些数据的多样性。模拟生成的数据直接对城市现状和规划方案产生重要的研究和决策影响。

紧凑条件下的城市宜居主要目标是实现在既定规划指标下的城市空间布局对城市生态影响最小，或者是通过城市空间布局改善城市人居的舒适度。通过BIM模型的模拟和评估，在规划研究过程中对这些指标反复进行模拟和改善，最终达到规划经济指标与生态指标良好融合。

案例

南方某城市在新CBD规划时就基于BIM的规划微环境分析方面做了较深入的探索，目前正在建设城市规划微环境模拟平台，其主要功能是模拟CBD高紧凑地块城市规划修建性详细规划阶段城市空间的微环境，如模拟建筑物空间结构的日照关系、风环境、热工、空间景观的可视度和噪音分析等，除此以外，该平台还涵盖了目前三维仿真平台的基本功能，如指标查询、用地功能与建筑索引分类等。

该规划微环境模拟平台是在建立城市规划BIM模型的基础上，通过微环境模拟，对城市规划修建性详细规划进行微环境指标模拟并评估，并以此评估结果对控规的用地指标进行修正和对修建性详细规划的建筑空间布局进行调控，辅助城市规划管理和城市规划设计。

既定指标下城市规划设计方案不同造成了城市建筑肌理不同，空间结构不同，这也对应了控规一元控制体系下的一套指标对应多套设计方案的关系。在这种情况下，我们必须有一套技术方法去判定哪种设计方案是最符合宜居的空间结构的，B IM技术对这种空间结构上的生态模拟能解决部分空间结构合理性问题。BIM技术将城市规划二维空间提升到了可视化三维信息空间，这为城市规划从定性分析到定量分析提供了科学化的辅助手段，提升了城市规划信息化的整体水平。

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[3] 何关培，BIM总论 中国建筑工业出版社，2011．