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解決方案    The Solution
數字化都会設計
現狀配景

中国城镇化进程,正经历“从数量增长到质量提升”的新阶段,而从低品质到高品质的都会空间塑造转型,则需高水平都会设计的价值创造。特别是2015 年中央都会工作会议召开后,都会设计及其在都会发展中的作用和战略地位都得到了空前重视,在全国掀起了一轮都会设计热潮。

近20 年来,数字技术也在深刻改变着都会设计专业。2018 年底,东南大学发布“十大科学与技术问题”,将數字化都会設計作为重要科学技术问题。可以预见,都会设计的发展即将全面进入王建国院士提出的第四代“數字化都会設計”范型阶段。

數字化都会設計解決方案,旨在都会设计政策新要求以及数字技术的驱动之下,全面应用数字技术,实现都会设计技术方法的跨越式迭代发展。


業務需求

随着国家空间规划体系的构建,规划与建设管理的衔接问题,将在地方层面凸显,如何在空间规划管控要求的同时,有效指导都会建设与精细管理,是规划实施面临的一个重要挑战。自然资源的空间管控遵循的是底线思维,都会空间品质塑造则需要都会设计引导。因而如何实现面向实施的數字化都会設計与管理,提升都会空间治理能力是一个重要课题。

面對都会空間治理能力提升的高要求,都会設計業務在其編制、管理以及管控等階段均需要實現提升,並借助技術手段實現方法和技術上的共同跨越。具體來說,主要面臨的需求和挑戰包罗:

1.结果規範難

現有的國家、省、市各級都会對都会設計編制结果內容及深度的要求標准不夠完善,導致現階段的都会設計編制结果千差萬別,這對都会設計结果的評判以及規劃管理帶來很大的未便。同時,目前各區域的都会設計由差别的設計單位、公司進行設計,结果內容各異,结果之間不能兼容或者貫通利用,造成後期規劃項目建設也不能實現最大化都会設計的管控與指導作用。因此,亟需通過技術手段來推動都会設計结果的規範化。

2.结果審查難

對于都会設計方案的評判,規劃管理部門需要根據差别層次的設計內容以及差别側重的審查體系進行審查。加之往往需要對于多個設計方案進行比選,都会決策者需要借助多手段對方案進行審查和決策最優方案。此審查過程中存在的問題是,對如何判斷方案優劣時的衡量标准存在很大的主觀性,可能會造成對方案的誤判或是審查不夠。因此,在都会設計方案審查階段,亟需對结果審查的要求進行規範化,並以技術手段來加強。

3.结果管控難

在實施管控階段,都会設計结果往往難以落實。一方面,都会設計是非法定規劃,如何與各層次規劃管控之間相銜接是長期存在的矛盾。亟需借助技術手段,建立都会設計與各層規劃之間清晰的邏輯性關聯以及有效管控機制。另一方面,都会設計精細謀劃的三維空間往往無法精准轉換爲實際管控,設計结果藍圖中包罗的多種空間形態專項,在實際的管控中卻被壓爲高度、收支口、容積率這樣的定量指標。因此,需要建構有效路徑,並充实運用技術手段,實現從設計語言到管理語言的無損轉換。



解決方案

數字化都会設計解決方案,通过构建都会设计数字化谱系以及规则管控体系,综合运用数据模型、分析计算、协作互动、数据可视化相结合的技术体系,建立一套都会設計數字化平台,为设计体例单位、都会决策部分、规划管理部分提供规划建设管理全过程的數字化都会設計体例、决策、管理与实施评估应用,形成以數字化都会設計为基础的,向上承接空间规划、向下贯穿规划建设管理的新规划实施体系。

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數字化都会設計解決方案

1.從三維空間到三維數字化空間

通過構建數字化譜系、數字化規則體系以及一系列數字化規範,將都会設計精細謀劃的三維空間無損轉變爲三維數字化空間。

(1)構建都会設計數字化譜系

都会設計數字化譜系,以都会設計目標爲導向,鏈接現有都会設計结果,將都会設計结果內容進行細分。通過數字化譜系的構建,對都会設計內容進行多維度解構,並將都会設計的空間要素轉譯爲管理語言,制定都会設計數字化標准體系。

在谱系结构基础上,制定一系列都会设计数据标准规范约束都会设计结果。面向都会设计体例单位,制定《都会设计二维结果制图规范》、《都会设计三维结果制作规范》;面向规划管理单位, 制定《都会设计数据库标准》;面向建设单位,制定《建筑方案报建标准》。

(2)形成數字化都会設計数据库

依据数字化谱系以及数字化标准体系,实现都会设计要素的数字化转译,并形成以數字化都会設計结果为核心的包罗基础地理数据、规划体例数据的综合数据库。

(3)構建都会設計數字化管控體系

三维数字化空间的价值体现不但在于实体数字化,更在于虚拟空间内运行规则的数字化。构建都会设计数字化规则体系,将都会设计描述性的设计意图以及管控意图进行逐级梳理,形成管控大- 小类二级的管控体系,并突出各类的管控要素以及管控强度。属性约束对要素的属性进行规则化,如建筑立面材质等进行管控;空间度量约束对要素的空间拓扑关系、空间标准进行约束;自定义模型约束类对于复杂的管控规则,构建复杂模型进行约束。在管控强度上,一方面通过刚性规则来反映都会设计结果评估的底线,另一方面通过弹性规则定义都会结果评估的上限。

(4)形成都会設計數字化規則庫

依托數字化管控規則體系,對整個都会設計方案的管控內容進行逐條梳理,形成對都会空間管控的數字化規則庫,爲進一步數字化管控應用提供權威依據,並完善三維數字化空間的內涵。

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數字化都会設計规则体系

2.從都会設計到規劃管理全環節

在三维数字化空间的基础上,建构面向实践的都会設計數字化平台,共包罗5 个基础版应用系统,分别为都会设计空间基础沙盘系统、报建系统、辅助决策系统、监测与管控系统以及过程式到场系统。通过完备的数字化规则与标准形成强有力的基础技术支撑,系统性地将都会设计的全生命周期整合起来,使都会设计能够真正有效地运用到规划管理全环节。

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都会設計數字化平台

(1)建成都会設計空間基礎沙盤系統,將與都会設計相關的多源空間基礎數據進行融合,爲設計單位、規劃管理部門、都会決策者提供統一的工作沙盤。

(2)建成都会設計數字化報建系統,爲都会設計數字化结果提供標准化工具,保證其根据標准進行組織,並能夠融合到都会設計數字化沙盤中,爲規劃管理提供有效服務。

(3)建成都会設計數字化輔助決策系統,一方面輔助規劃管理部門和都会決策者根据都会設計編制技術規則對都会設計结果自身進行審查,另一方面提供諸如多方案比對、全規則評估、全視角評估等輔助決策支撐功能。

(4)建成都会設計數字化監測與管控系統,滿足規劃管理部門的管控需求,從宏觀角度對都会設計的實施情況進行監測。一方面爲相關規劃或者土地出讓出具技術要點,另一方面滿足基于管控規則對建設項目進行審批的需求。

(5)建成都会設計過程式參與系統,面向公众开放,使公众到场到都会设计的全过程之中。依托空间基础沙盘,公众可随时随地分享自己的生活故事,对都会空间与生活圈提出自己的设计构想;并在方案评价和实施评估阶段对设计方案与建成空间给予评价和反馈。  


技術架構

數字化都会設計解決方案,强调全面应用数字技术,实现都会设计技术方法的跨越式迭代发展。通过构建都会設計數字化平台,运用新一代二三维一体化分析计算技术,研发基于SOA 架构下的都会设计数据库和应用平台,赋予都会设计全流程的数字化能力,保障數字化都会設計解決方案的有效落地。

上海數慧都会設計數字化平台总体架构设计分为五层,包罗基础设施层、数据服务层、计算服务层、应用支撑层、设备层。底层的基础设施层,作为实现平台功能的基础环境,包罗三维引擎等底层组件库。平台选用超图三维组件SuperMap iObjects .Net 9D 作为三维可视化底层,其二三维一体化技术、多源三维数据融合技术,满足數字化都会設計多元的应用需求。

第二层是数据服务层,根据都会设计业务对数据应用的需求,以及数据自身的特性, 平台接纳PostgreSQL、MongoDB 两类数据库来保障数据和业务规则的存储工作。其中,PostgreSQL 数据库实现UDB/UDD等现状数据、业务规则库和常用表单等数据的存储;MongoDB 数据库实现倾斜摄影等海量瓦片数据的存储。

第三层是计算服务层,作为平台的运算单元,支撑數字化都会設計的核心业务应用。计算服务独立于应用端之外,旨在减轻应用端计算负担,提高计算效率。

第四层是应用支撑层,是实现數字化都会設計业务功能模块的基础。根据具体应用需求,构建了面向3 类用户的5 个基础版应用系统、2 个扩展版应用系统,贯穿都会设计全周期,最大化都会设计的管控与指导作用。

最上一层是设备层,都会設計數字化平台以PC 端、移动端等常见设备为载体,满足差别场景的使用需求。

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都会設計數字化平台架构图


技術特性

1.多源數據的二三維一體化融合

针对都会设计数据异源异构的特性,接纳独特的数据引擎,融合倾斜摄影、Sketchup、GIS、BIM 等数据,真正实现三维室内室外一体化、宏观微观一体化,空天/ 地表/ 地下一体化,赋能平台全空间数据融合能力。

2.靈活隨需的管控規則配置

針對複雜的都会設計管控規則,構建規則管理引擎,實現規則的靈活配置,支持自然規劃語言到計算機規則模型的轉化,落實都会設計的管控。

3.标准都会設計的體系聯動

建立全标准下的都会設計大模型,實現宏觀、中觀、微觀層面的都会設計要素分級顯示,以及差别标准下都会設計意圖的無損傳導與聯動。

4.基于並行計算的大數據可視化集成

利用分布式存儲與並行計算技術,實現互聯網、物聯網數據的處理、存儲、分析、展示,並與時空數據進行融合,實現都会設計的大數據支撐。


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