導(dǎo)語：智慧規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、引言

作為數(shù)據(jù)主要來源之一的城市規(guī)劃設(shè)計，應(yīng)當(dāng)具有三維可視化效果和相應(yīng)的專業(yè)屬性信息。我國的《城市設(shè)計管理辦法》中明確提出：要加強(qiáng)新技術(shù)的應(yīng)用，鼓勵城市、縣人民政府城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門，充分利用三維仿真技術(shù)、BIM等新技術(shù)開展城市設(shè)計工作。本文在分析我國城市設(shè)計信息化軟件的發(fā)展現(xiàn)狀后，以實現(xiàn)城市設(shè)計的智能化、立體化、專業(yè)化為目標(biāo)，研究集三維建模、三維仿真、審核分析于一體的智慧規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)，為城市設(shè)計工作提供科學(xué)高效的實用工具。

二、城市設(shè)計信息化軟件發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)公司研發(fā)的三維圖形規(guī)劃設(shè)計軟件多以展示功能為主，長期以來，我國的城市規(guī)劃設(shè)計一直依賴于國外軟件，采用美國軟件AutoCAD繪制二維平面，以Photoshop、3DSMAX、MAYA等軟件做效果圖。這些軟件大都是通用的圖形展示和三維建模平臺，在綜合應(yīng)用方面存在諸多缺陷。首先，在各個軟件中完成的設(shè)計成果相對獨立，存在數(shù)據(jù)格式不兼容或轉(zhuǎn)換困難等問題，使得設(shè)計成果之間信息無法共享。其次，所有軟件均為通用產(chǎn)品，不具有或具有很少的專業(yè)屬性，不能很好地融合我國城市設(shè)計領(lǐng)域相關(guān)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。最后，在城市設(shè)計中，以平面二維設(shè)計為主，三維造型僅為出效果圖而作，大量的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和實際建成效果沒有準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)作基礎(chǔ)，無法進(jìn)行全面分析，在方案設(shè)計中，無法實現(xiàn)空間與屬性數(shù)據(jù)在設(shè)計過程中的實時互動，無法形成直觀生動的仿真場景。面對城市規(guī)劃設(shè)計發(fā)展的新形勢，迫切需要運用先進(jìn)的技術(shù)研發(fā)新的三維設(shè)計系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)融合國家關(guān)于城市設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包含豐富的模型庫，具有強(qiáng)大靈活的三維造型功能，設(shè)計過程可實現(xiàn)數(shù)圖智能聯(lián)動、渲染即時動態(tài)，設(shè)計成果實景仿真，使規(guī)劃設(shè)計走向三維智能化，提升規(guī)劃設(shè)計的效率和質(zhì)量。

三、智慧規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

智慧規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)秉承直觀、生動、真實、所見即所得的三維規(guī)劃設(shè)計理念，將三維技術(shù)與建筑規(guī)劃專業(yè)結(jié)合，順應(yīng)了城市設(shè)計和方案研究的發(fā)展趨勢，是對現(xiàn)有城市設(shè)計信息化軟件的有益創(chuàng)新。在關(guān)鍵技術(shù)方面，主要運用CAD/三維模型雙向轉(zhuǎn)換引擎、三維模型/GIS雙向轉(zhuǎn)換引擎、三維建筑自由造型、大場景三維渲染顯示技術(shù)等；在業(yè)務(wù)方面，主要研究動態(tài)規(guī)劃指標(biāo)計算、三維狀態(tài)下快速日照分析、規(guī)劃約束控制分析、規(guī)劃方案動態(tài)虛擬現(xiàn)實仿真等應(yīng)用功能。在此基礎(chǔ)上采用海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)，探索數(shù)字虛擬城市的建設(shè)。在上述思想指導(dǎo)下，智慧規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)在三維基礎(chǔ)圖形繪制、數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換引擎、規(guī)劃指標(biāo)動態(tài)計算、規(guī)劃方案輔助分析決策、城市規(guī)劃方案三維仿真等方面進(jìn)行研究與開發(fā)。該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)采用層次化設(shè)計思想，能夠?qū)崿F(xiàn)不同層次間的相互獨立性，保障系統(tǒng)的高度穩(wěn)定性、實用性和可擴(kuò)展性。該系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)支撐層、平臺層和應(yīng)用層三部分構(gòu)成：

四、智慧規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

1、三維建模

系統(tǒng)提供功能強(qiáng)大的轉(zhuǎn)換工具，能夠快速將平面圖形轉(zhuǎn)換為三維模型。軟件可通過對整張DWG圖紙直接導(dǎo)入、復(fù)制局部圖素粘貼到繪圖區(qū)域以及在繪圖區(qū)域中直接繪制源實體等方式，從DWG圖紙中獲取設(shè)計方案的“源實體”，完成源實體創(chuàng)建后，即可通過定義、繪制、圖庫引用和圖類轉(zhuǎn)換四種方式快速將平面圖形轉(zhuǎn)換為三維空間中的專業(yè)實體。此時，平面圖紙中各類實體的屬性也得以保留并準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換到三維空間中，隨著建筑的拉伸轉(zhuǎn)換，相關(guān)的屬性和指標(biāo)將實時顯示在窗口中，實現(xiàn)了圖形和屬性相互關(guān)聯(lián)、即時互動。提供各類常規(guī)的三維造型手法，用戶可對建筑形體自由地進(jìn)行動態(tài)拉伸、任意角度切割、轉(zhuǎn)角弧化等，可拼接塑造帶屬性的建筑，支持復(fù)雜造型的設(shè)計，對于架空、錯層和變化性質(zhì)等樓層構(gòu)成均設(shè)置了簡單易用的操作手法，所有造型均可高效率、高質(zhì)量完成，三維建模定義過程快捷、簡單、形象。

2、三維仿真

三維建模完成之后，通過三維仿真功能，可對方案的設(shè)計成果進(jìn)行進(jìn)一步渲染處理，使設(shè)計方案更逼真、生動。根據(jù)建筑行業(yè)的實際需求，系統(tǒng)針對建筑的外觀，提供了豐富的材質(zhì)庫，用戶可方便地進(jìn)行材質(zhì)刷貼，具有圖片刷貼、紋理刷貼、涂料粉刷、紋理參數(shù)設(shè)置、紋理替換、材質(zhì)模仿、建筑仿膚等功能。針對方案的細(xì)節(jié)，提供光暈、燈光、玻效、霧化、水效等功能，用戶可設(shè)置方案的光影效果、各類實體效果，模擬自然環(huán)境中的真實狀態(tài)。針對方案的展示匯報，提供三維場景漫游功能，用戶可制作視頻集錦，進(jìn)行視頻輸出，便于方案展示，此外還可以把仿真場景渲染成高精度的效果圖。

3、審核分析

針對轉(zhuǎn)換后的小區(qū)模型，系統(tǒng)提供了定性查詢?yōu)g覽、定量指標(biāo)審核、規(guī)范檢測、日照分析和失誤檢測等功能，審批人員可以進(jìn)行全方位的方案審核，并可根據(jù)需要輸出各類統(tǒng)計分析圖表。定性審核：包含查詢?yōu)g覽、圖類控制、分類查詢和透明對比等功能。定量審核：包含指標(biāo)屬性、用地平衡、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、建筑屬性等功能。規(guī)范檢測：包含紅線檢測、綠地檢測、間距檢測、車位檢測等功能。日照分析：包含動態(tài)位移、動態(tài)拉伸、等時線等分析功能，極大地方便了審批人員對日照時數(shù)的檢測和方案動態(tài)調(diào)整。失誤檢測：檢測分析設(shè)計失誤等原因造成的錯誤重疊，杜絕因此而導(dǎo)致的虛假指標(biāo)現(xiàn)象。

五、未來技術(shù)展望

1、實現(xiàn)與三維城市的對接

近年來，許多先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)運用到城市規(guī)劃與管理的方方面面，一些城市利用三維技術(shù)與VR技術(shù)建立起了三維城市。三維城市直觀呈現(xiàn)了城市的現(xiàn)狀面貌，隨著時代的發(fā)展，我國的政府部門和民眾對城市設(shè)計越來越重視，希望能從整體平面和立體空間上統(tǒng)籌城市建筑布局，協(xié)調(diào)城市景觀風(fēng)貌。當(dāng)下我國的城市建設(shè)中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些遭人詬病的建筑，這些建筑與城市的整體環(huán)境格格不入，破壞了城市設(shè)計的整體美感，這些多是因為在城市設(shè)計過程中沒有處理好局部與整體的關(guān)系造成的。所以未來的城市設(shè)計在做好微觀設(shè)計的同時，還應(yīng)著眼于城市規(guī)劃與建設(shè)的全局，我們可以把某一棟、某一地塊的建筑設(shè)計置于三維城市的宏觀大場景中，從體量、色彩與周圍建筑的協(xié)調(diào)度以及各項專業(yè)的指標(biāo)等角度，綜合衡量設(shè)計方案的合理性。智慧規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)與三維城市的對接能夠?qū)崿F(xiàn)從微觀和宏觀層面對城市設(shè)計與規(guī)劃的綜合考量，有利于保持城市建筑的協(xié)調(diào)性、風(fēng)貌的整體性，促進(jìn)城市建設(shè)的和諧發(fā)展。

2、兼顧地上、地下空間，實現(xiàn)一體化設(shè)計與管理

如果說建筑、道路等地上空間是城市建設(shè)的“面子”，那城市的地下管線就是城市的“里子”，城市由地上空間與地下空間共同組成，城市的設(shè)計與規(guī)劃也應(yīng)同時兼顧城市的面子和里子，不能只注重城市的“面子工程”。近年來，我國城市的內(nèi)澇現(xiàn)象較為嚴(yán)重且普遍存在，城市的地下管線猶如城市的“血管”，它應(yīng)保持通暢，才能保證城市的正常運轉(zhuǎn)。我們現(xiàn)在提倡的建設(shè)海綿城市和綜合管廊，都在努力為城市的地下管線減壓，促進(jìn)城市地下管線建設(shè)的科學(xué)性與合理性。所以未來的城市設(shè)計在做好地上設(shè)計的同時，還要更加關(guān)注地下管線的設(shè)計與規(guī)劃，從局部做好了地下管線的科學(xué)設(shè)計與建設(shè)，有利于達(dá)到城市地下管線全局建設(shè)合理性的目標(biāo)。城市的地上和地下作為不可分割的整體，需要運用先進(jìn)的技術(shù)手段，促進(jìn)兩者共同協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)地上、地下一體化設(shè)計與管理。

六、結(jié)語

城市設(shè)計作為城市建設(shè)重要的前期階段，需要經(jīng)過綜合考量，科學(xué)決策，因而運用先進(jìn)的技術(shù)手段來進(jìn)行城市設(shè)計與輔助決策是尤為必要的，智慧規(guī)劃設(shè)計系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)將為城市設(shè)計提供嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的設(shè)計和分析工具，實現(xiàn)對設(shè)計方案的建模、造型、仿真、審核分析的一體化管理。大力建設(shè)智慧城市的今天，需要緊隨時展的脈搏，加強(qiáng)對先進(jìn)技術(shù)的探索和運用，不斷改進(jìn)和完善城市設(shè)計的方法、手段，促進(jìn)實現(xiàn)數(shù)字化、智慧化的城市設(shè)計與管理。

作者:許利峰 李美華 丁偉 單位:住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心 洛陽眾智軟件科技股份有限公司

參考文獻(xiàn)：

[1]龐可.三維設(shè)計技術(shù)應(yīng)用及前景展望[J].電力建設(shè),2003(05):24-5

[2]張俊.參數(shù)化的精細(xì)三維建模技術(shù)研究與實現(xiàn)[D].東華理工大學(xué),2016.

[3]張南.城市三維仿真系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[D].電子科技大學(xué),2012.

[4]彭時礦.計算機(jī)輔助設(shè)計軟件在建筑設(shè)計中的研究與應(yīng)用[D].上海交通大學(xué),2009.