基于3DGIS的智慧天府新区解决方案

张俊，范云松，方强，叶进勇

(成都市勘察测绘研究院，四川 成都 610081)

基于3DGIS的智慧天府新区解决方案

张俊*，范云松，方强，叶进勇

(成都市勘察测绘研究院，四川 成都 610081)

三维地理信息系统能够实现天府新区地上地下的统一表达，对多源海量数据进行存储管理与应用分析，在智慧新区建设和精细化管理的需求下，为规划审批和辅助决策提供科学和可靠的技术支持。立足天府新区现状，开发了地上地下一体化三维规划辅助决策系统。基于三维模型数据、规划成果数据等多源数据，进行地理空间分析，辅助规划设计，实现规划审批、规划管理等三维规划领域的应用。提升了天府新区规划管理部门的精细化管理水平，为天府新区规划方案评审和辅助决策提供了可行的解决方案。

智慧新区；三维地理信息系统；规划审批；辅助决策

1 引 言

天府新区是第11个国家级新区，规划面积 1 578 km2，致力于建设成为中国西部地区的核心增长极与科技创新高地，以现代制造业和高端服务业为主，宜业宜商宜居的国际化现代新区。天府新区成都片区总体发展规划表明，要建设“四化同步”(新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化)，“四态合一”(现代化的城市形态、高端化的城市业态、特色化的城市文态、优美化的城市生态)的国际化现代化大都市新区，打造西部地区最具发展活力的新兴增长极。建设智慧天府新区，有利于深入实施西部大开发战略，拓展新的经济发展空间，推进新型城镇化，促进统筹城乡发展一体化，推进城市形态由单中心城市向以“双核共兴、一城多市”网络城市群为特征的大都市区转型，对于依托长江黄金水道打造中国经济新的发展支撑带、促进全国区域协调发展具有重要意义。新区管理精细化、政府服务管理高效化以及便民服务普惠化，尤其是地上、下区域空间规划对管理水平提出了更高的要求[1]。

三维地理信息系统具有强大的可视化分析管理能力，能够为规划管理提供直观的可视化方案和科学高效的决策分析。在智慧新区建设和精细化管理的需求下，规划管理部门的职能需要从管理型到服务型的转变，在这样的需求背景下三维GIS支持下的规划辅助决策系统应运而生。系统集成三维模型数据、基础地形数据、规划成果数据、业务审批数据、遥感影像数据及地下管线数据等多源数据，通过全面、客观的空间分析，提供三维环境下的规划方案评审和辅助决策功能，为精细化管理环境下的城规划审批工作提供更为有效与可靠的技术手段，实现天府新区地上地下一体化应用。通过系统建设与应用，提高信息化管理水平，对推动智慧新区建设具有重大意义。

2 三维建模

随着天府新区经济和建设的发展，新区空间向地下、地上不断扩展延伸，存在着相同位置多维信息表达的需求，需要地上地下一体化的三维空间数据模型做支撑，以满足新区空间表达的需求。三维空间数据模型是三维地理信息系统的基础，也是智慧城市阶段的主要数据类型之一。智慧城市阶段，社会和用户对GIS提出了更逼真(全要素、三维)、更广泛(室内、地下、水下)等要求[2]。以CityMaker 7.0为软件平台，天府新区成都直管区在 2017 年建成了直管区范围内的地形模型数据、地上现状三维模型、2017年9月规划的地上规划三维模型、截至2017年9月的地下空间三维模型，包含建筑、道路、水系、地下管线、综合管廊等，模型细节丰富、精细化程度高，为新区规划审批工作提供了精确完整的一体化数字三维表达模型。三维地理信息系统实现了新区地上地下空间的统一表达、管理和三维立体空间的可视化分析应用，满足了天府新区精细化管理的需求。

3 地上地下一体化三维规划辅助决策系统实现

3.1 系统概述

地上地下一体化三维规划辅助决策系统基于三维模型数据、基础地形数据、规划成果数据、业务审批数据及遥感影像数据等，通过三维空间分析，实现GIS与三维联动应用，带来直观、准确的辅助审批和决策分析方法。系统功能结构如图1所示。

图1 地上地下一体化三维规划辅助决策系统功能结构图

3.2 系统功能

地上地下一体化三维规划辅助决策系统主要包含基础功能、规划方案审批功能和管线功能三大功能。

(1)基本功能

基本功能包含三维导航、信息查询、三维测量等。基于多样的浏览模式，用户可以在任意场景中进行平移、升降、飞行，或设定任意路径进行漫游；也可以在设定接口的场景中浏览，交互性强，给用户身临其境的感受。系统提供的查询功能，能够直接查询建筑物模型和规划地块的属性信息；或者通过容积率、绿地率、建筑密度等多条件组合，精确或模糊查询出所需要的规划地块数据，提供科学、便捷的可视化查询结果。此外，系统能够对三维模型进行准确的三维空间测量、地块面积测量、建筑物模型高度测量等，使用户在感受三维直观表达的世界的同时，快速获取更加科学的测量数据，以应用于城市规划和建设。

(2)规划方案审批

规划方案以项目的形式进行管理。每个项目包含一套或多套规划方案模型，规划方案的三维模型、指标信息以及相关附件集成在一起，在浏览方案三维模型的同时可以查看方案的附件信息，方便决策者和管理者快速进行规划方案评审的信息查询和相关资料的查阅。对审批项目的规划方案，系统提供对比浏览功能，可以直观地看到同一项目不同规划方案的效果，并将各个方案的指标进行统一比对。系统提供三维场景中的控高分析、日照模拟、通视分析、视域分析、建筑间距分析、沿街立面等功能，模拟人的视角在静止、行走时观察视角内建筑物对现实的遮挡情况、可视和不可视的区域分析，模拟指定节气参数或者日期的日照情况生成建筑阴影，提供三维场景中的视线通视情况、建筑物间距情况、沿街道单边建筑物的形态特征等。通过调整相关参数来模拟方案对周边的影响，使管理者能多视角、全方位对规划设计方案进行观看和了解，辅助规划方案审批，提供直观的可视化解决方案和科学、快速的决策支持。

(3)管线功能

管线功能提供了管线查看、查询、统计、辅助设计功能，并提供管线分析和应急抢险分析功能。通过多种查询方式，能够获取管线的类型、材质、管径、位置等属性信息。通过指定的图幅、项目、道路、单位、区域或全库范围，能够对管线类型、管线段数、管线长度、管点个数及管线附属设施进行统计。通过导入标准格式管线数据或采用系统直接输入生成规划管线数据，并能方便直接调整，对管线规划设计进行模拟分析，辅助管线设计。系统提供了一定的管线分析功能，如横纵断面分析、水平净距分析、垂直净距分析、碰撞分析、范围碰撞分析等，模拟在各种情景下，管线与管线之间的空间关系、在水平和垂直方向上碰撞的可能性、以及碰撞后的定位情况。系统也提供应急抢险分析功能，包括泄露分析、爆管分析和连通分析，为应急抢救提供科学快速的决策支持。通过消防搜索，查询一定范围内的消防站、消火栓信息，系统根据指定的消防站、消火栓数目，查找出符合条件的数据并在地图上标注出位置、消防站、消火栓的详细信息。通过爆管分析，模拟某根管线发生爆管后，根据爆管位置通过系统已经建立的管道连通情况追查需要关闭的阀门情况。通过连通分析，判断两根管段的连通性，若连通，可通过地图和表单显示连通路径中的管点和管段。

4 应用意义

(1)促进信息资源综合利用

地上地下一体化三维规划辅助决策系统整合了三维模型数据、基础地形数据、规划成果数据、业务审批数据及遥感影像数据等多源数据。其中，三维模型在时间上包含现状模型和规划模型，在空间上包含地上模型和地下模型，其覆盖范围广、建模精度高、现状模型现势性强、规划模型数据源科学权威，为分析决策提供了精确可靠的数据基础。基于三维模型，系统还整合了遥感影像数据等基础地理信息数据以及规划成果、业务审批等专题数据，涉及道路、排水、电力、生态景观、招商引资等领域，这些信息的集成应用，在新区规划管理和决策中发挥了重大作用，极大提高了新区快速运行信息的融合能力，促进了信息资源的综合利用，为智慧新区建设奠定了坚实的基础。

(2)推动智慧新区建设

随着三维GIS技术的不断发展，三维数字城市正成为智慧城市主要建设内容之一，日益渗透到整个城市生活的方方面面[3]。地上地下一体化三维规划辅助决策系统实现了天府新区地上地下多源数据的表达和综合管理，其强大的可视化分析功能，不仅可以直观获得规划方案效果，还可以对规划方案进行对比分析，为规划管理提供直观的可视化解决方案，多视角、全方位为规划决策提供科学的参考，大大提高了规划审批效率；其应急抢险分析功能，缩短了消防应急抢救时间，根据出现的险情提供精准的空间信息和详细的属性信息，为应急抢险提供决策支持。系统在天府新区规划和管理中发挥着重要的作用，为城市规划、应急指挥等专业部口提供了快速科学的决策支持，提高了政府精细化管理水平，对于新区可持续发展和智慧新区的建设具有重大意义。

5 总结和展望

地上地下一体化三维规划辅助决策系统立足于天府新区现状，整合了三维模型数据、规划成果数据等多源数据，基于强大的三维空间分析能力，辅助实现各种规划功能、规划设计、规划审批、规划管理，对于信息资源综合利用和智慧新区建设具有重大意义。

智慧城市阶段，需要用真实数据和科学决策，使城市发展更节能、更环保、更绿色、更可持续发展、更幸福，对数据和应用也有了更高的要求。建设智慧新区，把智慧转化为应用，应用转化为产值，需要继续挖掘数据价值，拓展智慧应用领域。三维模型的建模方法和更新频率可以进行优化，同时由地上地下逐渐拓展到室内建模和水下建模；基础测绘数据的精度、更新方式需进一步探索，更新频率需继续提升；其他专题数据的数据结构需不断优化，以适应更广阔的应用市场。同时，面对飞速发展的天府新区和新区复杂环境，做到新区多源海量数据高效存储管理和分析，需要挖掘各领域的智慧应用，更加智能高效地进行一体化与精细化管理。

[1] 刘增良，杨军，张保钢. 面向城市规划的三维建模技术探讨与应用[J]. 北京测绘，2009(2)：1～3.

[2] 刘先林. “互联网+”时代GIS的智能特征及展望[J]. 测绘科学，2017(42)：1～4.

[3] 朱庆. 三维GIS及其在智慧城市中的应用[J]. 地球信息科学，2014(16)：151～157.

[4] 赵潇. 三维数字城市建模技术[J]. 新乡学院学报，2017(34)：37～39.

[5] 彭雷. BIM与GIS集成的城市建筑规划审批系统设计与实现[D]. 成都：西南交通大学，2016.

[6] 陈政文. 基于Skyline的城市规划三维辅助决策系统[D]. 成都：成都理工大学，2016.

[7] 苏飞. 基于Skyline的大理海东新区地上地下三维可视化研究[D]. 昆明：云南师范大学，2016.

[8] 黄煜. 智慧城市的建设顶层设计与实现[D]. 长春：吉林大学，2016.

[9] 李永泉，韩文泉，黄志洲. 数字城市三维建模方法比较分析[J]. 现代测绘，2010(22)：33～35.

[10] 郑强. 城市地下空间开发潜力研究——以天府新区为例[D]. 雅安：四川农业大学，2016.

TheSolutionofSmartTianfuNewAreaBasedon3DGIS

Zhang Jun，Fan Yunsong，Fang Qiang，Ye Jingyong
(Chengdu Institute of Survey and Mapping Investigation，Chengdu 610081，China)

3DGIS can unified express ground and underground oriented to Tianfu New Area，store and manage multi-sources data and analysis them in applications，and provide scientica and reliable technical support for planning approval and assistant decision-making with the requirements of smart new area construction and meticulous management. Standing on the present situation of Tianfu New Area，the ground and underground intergrated 3D planning assistant decision-making system has been developed. With geography space analysis based on multi-source data such as 3D model and planning result，the applications in 3D planning field，for example，assistanting design，realizing approval or management. The system raises the meticulous management level of planning management department in Tianfu New Area，proposes feasible solution for planning scheme evaluation and assistant decision-making. Thus，it has great significance on resource comprehensive utilization and smart new area construction.

smart new area；3DGIS；planning approval；assistant decision-making

1672-8262(2017)06-23-03

P208.2

B

2017—09—15

张俊(1978—)，男，高级工程师，注册测绘师，主要从事城市测绘与地理信息系统开发应用及研究工作。