三维GIS模型让城市规划设计更精细

文｜本刊编辑部

随着社会的不断进步与发展，城市化进程的脚步逐步加快，城市发生了翻天覆地的变化，在城市迅猛发展的历史轨迹当中，城市规划设计起到了至关重要的作用。我国经济水平的不断提高，城市规模的迅速发展，同时也对城市规划、建设和管理提出越来越高的要求。城市规划是研究城市的未来发展、城市的合理布局和综合安排城市各项工程建设的综合部署，是一定时期内城市发展的蓝图，是城市管理的重要组成部分，是城市建设和管理的依据，也是城市规划、城市建设、城市运行三个阶段管理的前提。

城市规划一直以来都是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一，在规划的每个阶段，通过对现状和未来的描绘来改善人们的生活环境。因此，传统的以手工作业为主的城市规划、建设和管理方式已越来越不适应城市发展的需要。

随着地理信息技术的不断发展，三维GIS模型已经逐渐运用到了城市规划的各个阶段，通过利用GIS技术对城市进行规划分析、方案设计、展示和审批等，能够更加直观的解决更为复杂的问题。

根据前瞻产业研究院《中国城市规划行业市场前瞻与投资规划分析报告》分析显示，当下我国城市建设都在向智慧城市方向迈进，仅这一领域的市场规模就有万亿，其中智能交通、智能安防等更是机会众多。对于城市规划领域来说，如何与这些先进技术对接，更好的为城市发展出具方案，将会成为城市规划成功的关键。

如今，GIS技术与城市规划的结合愈来愈紧密，GIS利用新的科学方法和手段正推进城市规划编制和管理工作标准化、规范化，使城市规划管理走向定量化、定位化、科学化和自动化道路，建立为城市规划、建设和管理的辅助决策系统，为市民提供便捷高效的服务。

三维GIS模型助力未来城市规划

新北市是台湾的一个特别下辖市，也是台湾人口最多的城市，包括一部分岛屿海岸线，环绕着台北盆地。该市在2010年重新划分之前被称为台北县。它围绕着台北市，是该地区第二大特别下辖市。

RealWorld Engineering Consultants Inc. 受聘对新北市 1000 公顷的区域进行测绘并创建三维实景模型。该区域包括至少4000间房屋和多栋建筑。项目于2017年8月底完工，其模型将用于城市的后续城市设计规划和审查。

该项目造价约 265,000 美元，RealWorld负责该项目的全部工作，包括航拍照片和倾斜图像采集，以及项目后期的三维模型构建。该公司还负责交付最终的三维地理信息系统 (GIS) 平台分析应用程序。项目生成了高精度、高分辨率的三维城市模型，之后将用作后续三维 GIS 平台规划分析的基础制图。这些模型还将用于构建 1,000 公顷区域的三维模型，并为相关员工提供三维 GIS 平台，以进行分析。由于项目需要记录的区域相当大，这是RealWorld的主要挑战；由于建筑物众多，使用传统方法费力且耗时。使用三维实景建模技术，项目团队得以在工期截止前完工。

项目团队利用ContextCapture创建新北市的三维 GIS 模型。使用多种相机从航拍照片和点云中收集该区域的地理信息，并将数据传输到应用程序中。ContextCapture本身支持多种类型的定位数据，RealWorld利用其生成多种 GIS 格式的精确地理参考三维模型。

有效协作 提高效率

这些模型改善了不同专业和项目利益相关方之间的协作。该软件生成了许多常用的三维 GIS平台格式，如 OBJ、DAE、KML、Cesium 和其他常用格式。这些格式在世界各地的用户间是通用的，因此可以轻松地将不同格式的数据传输到其他设计单元。无论是什么类型的三维 GIS 平台格式，项目团队都可以轻松地在彼此间共享模型。此外，利用ContextCapture，可轻松测量及分析模型数据。通过在模型中直接精确地测量距离、体积和表面积，该团队可节省获得准确解决方法所需的时间。

RealWorld借助ContextCapture可以创建更好的三维模型，并将该模型与项目利益相关方共享。使用传统的航空摄影和倾斜图像等成像方法构建模型时，通常会有部分模型不可见。在无法进行航空勘测的地方，这种情况很普遍。然而，ContextCapture可以与基于地面的 LiDAR 和航拍照片相结合，生成可以避免这些缺陷的高精度模型。该团队还利用ContextCapture的高精度成像功能支持精确测绘和工程，从而确保该团队的项目利益相关方所获取的所有模型都是准确的。

项目团队仅需要使用手动几何方法所需的十分之一的人力即可构建三维模型。虽然这一三维模型的目标区域是使用传统方法的目标区域的 10 倍以上，但却可以在同一时间段内完工，这一数据让人印象深刻。与传统方法相比，项目团队节省了 90%的项目总时间。

利用航拍照片和点云创建模型，有助于提高航空勘测中遮蔽物下狭窄车道的模型精度。使用基于地面的 LiDAR 和ContextCapture可将模型精度提高 20%至 30%。此外，使用ContextCapture可将构建三维模型的成本降低近 80%。

面向未来规划

新北市计划在保存其现有建筑的同时继续开发新的基础设施。RealWorld创建的三维 GIS 模型便于未来的用户使用这些信息。当其他人查看模型轮廓线或进行城市规划分析时，例如对于阳光阴影而言，他们不能只使用二维地图进行查看，而是还需要想象其余部分。但是现在，他们可以利用该软件的分析功能，基于真实的三维地图和模型进行城市设计分析。这对在新北市设计新的城市空间很有帮助，也有助于与他人共享信息。