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浅谈三维模型在城市规划报建中的优势
作者：颜超
来源：《工业设计》2016年第06期
摘 要：随着城市建设对生活工作环境和生态环境保护，对建筑环境改善，对建筑风格与周边环境配合度等要求不断提高，如何实现城市建筑对象规划设计结果的有效性和可比性，形成直观、可视、易比的规划方案，并准确集成到虚拟现实系统中，使规划结果与现实环境有效嵌合，从而优选合适的规划设计方案，是城市规划、计算机技术在地理信息系统工程方向的研究主题之一。本文从上海市的新建建筑工程三维规划报建的经验出发，剖析三维规划设计的技术特点，阐述把规划对象与周边现实环境三维数字化，集成到三维可视化信息系统对比分析，完成最终方案比选的过程。结果表明，三维模型在城市规划报建中有方便、直观、可比等优势。
关键词：三维模型；城市规划；规划报建
现代城市规划在国际上起源于十九世纪初，我国的城市规划主要在改革开放后开始发展。城市规划作为城市建设和发展的先前工作，越来越受城市的管理和决策者重视。城市规划的方法和内容也在随着城市建设的进程不断进步和细致，在用地规划之后的建筑环境规划，在城市景观艺术性需求的影响下，也提出了新的要求。而用传统的二维结构图和效果图来表达规划对象建筑风格和主色调，受到可视化、直观性、调整性的制约，规划方案完成的效率和成功率差强人意。因此，急需一种能改善和解决二维城市规划模式众多不利的方式和方法。三维城市模型作为计算机、地理信息技术、虚拟现实技术发展的集成体，在新兴城市规划工作的使用上也得到了机遇和机会。
在最早的时候，三维模型的目的是为了解决设计当中的一些目的，真正的用在地理系统当中，是近些年的发展成果之一。三维模型可以对城市建筑的外观进行设计或者是写实，能够有效的表现出建筑的特点和风格，并记录规划当中的精度等。因此，通过三维模型表现目标对象的不同规划方案，并分别与周边三维环境整合分析，可以较直观、方便、准确地比较不同方案的优缺点，方便方案的优选和决策。换句话说，采用三维模型进行城市建筑对象的规划，与传统二维规划方法相比，在规划设计的效率、精准度、效果、成功率、可比性等方面更有优势。 1三维模型的构建 1.1三维模型的分类
城市规划构建会用到不同程度的三维模型，主要有以下三类：
（1）城市的公共建筑、中心花园、市政府办公大楼、百货大楼等重要标志性建筑，一般采用精细模型的方式体现。
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（2）一般城市居民楼以及城市次干道的周边建筑物、一般路桥设施和一些其他的非重点建筑，一般采用简体建模方式表达。
（3）对于郊区的建设，为节约建模成本，一般考虑对郊区的工厂、仓库以及大片耕地采用构建模型框架的方式表达。 1.2建筑模型
建筑模型是指依靠设计资料制作的三维模型，表达了建筑物的空间位置和外观效果等特点。
1.2.1建筑物的基底
结合对该地区的实地考察，按照比例映射模型，选定建筑模型的对象，利用软件按照比例缩放勾勒并提取建筑物的基底。 1.2.2三维模型高度的确定
通过对该地区实地考察，要从多角度对建筑物的高度进行测量与估算，最后通过模型软件按照比例进行图像映射。 1.2.3模型的细节要素
建筑物立体特征通过拍照提取，建筑物顶部几何特征从正射影中读取。立面几何需要人工标记到规划图中，这样做，有助于将三维建模与建筑物的准确缩放。对于学校、政府、医院等公共建筑物局部细节特征在0.2m以上的，均用模型进行表示，小于0.2m还要借助纹理对三维模型进行表达。
2 三维模型在规划报建方案中的主要优势
采用三维模型制作立体的全方位的规划方案进行报建，是近几年来在城市规划中流行的新方法。通过把待规划区域真实的现状环境和空间结构进行虚拟还原，再在此基础上置入规划对象的设计方案，或进行多个方案的代替和比较，选择最合适的方案，以完成区域的规划和建设方案设计。通过这种方式，能解决传统二维规划方法的众多不足。例如能够使得对象更加直观，对周边环境进行配合分析，不同的方案通过可视化展示能够对其环境等进行剖析，这都是二维图片无法达到的。
2.1能直观地表达规划对象的三维细节特征
对象的三维化，与二维表达相比，从视觉感观上来说最大的变化是可视化的形式和内涵有新的特点和形式。对象的三维表达，是从全局和全方位对物体进行设计和建造，并通过全角度
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的展示工具对物体进行全面的可视化。在此基础上实现对象的规划设计和报建的各项指标比较、分析、调整等。
我们知道，采用二维的线划图、剖面图、效果图来表现规划对象的结构、尺寸、纹理和风格，是规划报建当前主要使用的方式和方法。这种方法是静态的、平面的，它们只能对某个特定的方向或部位进行描述，对特征的表达不直观；在需要调整和进行微观细剖时，不容易实现或效果不理想。而通过物体的三维空间表达，可完整地对规划对象各方位、各角度、总体形态、局部细节、微观特征在同一个可视环境下显示、浏览、分析、比对，以实现各种规划指标的可视化评判，以及各种规划效果和风格的比选。这是规划设计中非常重要的内容，可以让各非专业人员能参与到实质性的规划设计中，提高城市规划方案的认同感和成功率。从结果的可视角度来说，这也是二维地图与三维地图最显著的区别。 2.2能直接在系统中进行规划数值的量测
在实际的规划过程当中，对象的位置等应根据规划的要求进行调整。在建筑规划设计过程当中，尺寸的变化会影响到建筑物的安全特性。因此，应在调整结构的同时注意尺寸的变化，避免超限情况的发生。于此同时，在三维系统当中，规划对象可以直接在系统当中对对象的数值进行测量，反应出其真是的尺寸，减小工作量，方便结构修改。 2.3与周边现实环境能进行纹理、风格、感观的配合度分析
在规划过程当中，建筑物是否与周边建筑物风格配合是十分重要的，应保证整个规划区的总体氛围，准确的变现内涵，突出总体规矩的特点。就传统的二维规划来讲，并不能很好的满足这一要求，而三维模型则能够将不同的方案放到虚拟环境当中，进行风格、属性等不同元素的比较，分析规划的合理性等。这样能够使得规划更加高效、符合实际需求。 2.4通过三维可视化展示系统可对规划区域进行各种空间、物理和环境模拟分析
城市的规划关系到社会的发展问题。因此在实际的规划过程当中，还应对环境进行模拟分析，例如噪声、温度等。这种分析对人们的生活有着十分重要的作用，对城市的宜居性等有着十分重要的影响。就传统的二维图形来讲，并不能很好的满足这一要求，而三维空间数据体系，则能够通过系统工具来对相关要素进行模拟，从而得到理想的方案。三维模型有着无限制可视化的特点，能够为规划提供新的技术，提高规划的全局性、合理性等。就目前来看，三维模型在城市规划方面的优势是十分巨大的。 3基于三维模型的城市规划分析
在城市规划的阶段，我们可以利用计算机对三维环境进行测量，同时还可以满足日常生活的需要，其主要的规划应用有以下几个方面： 3.1三维测量