三維地理信息系統設計與管理范文

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一、引言

四合院雜亂的現狀給管理和規劃帶來了很多困擾，現有的管理手段已不能全面解決這些問題，主要困難如下:2)整體展現保護區內院落和胡同風貌情況困難。目前，反映保護區內風貌的手段主要有影像、實地拍攝的照片和風貌分類色塊(即基于對院落和建筑風貌的分類，用不同顏色色塊表現各院落和建筑風貌情況)，但各種手段都無法讓規劃研究人員和決策者直觀全面了解各院落的真實情況。對于影像，由于樹木的遮擋和飛行高度的限制，不能清楚反映各院落的肌理;對于實地拍攝的照片，因為數量有限，只能反映部分代表性院落的情況;對于風貌分類色塊，因為分類有限，無法全面描述各個院落復雜的情況。3)歷史變遷研究困難。目前，在四合院內插建了許多高程建筑，采用二維地圖只能反映院落格局的變化，無法反映建筑高度的變化和空間形態的變遷。4)規劃效果表達困難。目前，規劃方案的審核多采用規劃效果圖的方式，但由于四合院的環境復雜，規劃效果圖制作人員往往很難在效果圖中還原建設項目現狀，以及周邊院落和臨近胡同的現狀情況，導致效果圖和實施后效果差別較大。針對以上問題，本文對利用三維地理信息系統輔助四合院保護的方法和思路進行探索和研究，并將相關成果在“東四南歷史文化保護區保護規劃”和“鐘鼓樓廣場恢復整治”項目中推廣應用。

二、技術路線

結合目前四合院管理、保護、規劃中存在的各種困難和歷史文化名城保護區保護規劃研究的需求，本文提出了一套利用三維地理信息系統輔助四合院保護的思路。基于多時期、多分辨率大比例尺地形圖、影像圖，以及文物保護專題數據、規劃專題數據、房產專題數據、風貌普查數據，構建二三維一體化的現狀庫、歷史庫和規劃庫，并以此為基礎，搭建舊城歷史文化保護區三維規劃管理系統，為在三維環境下研究四合院的生長與沿革，探討四合院的規劃和保護，直觀呈現四合院的未來創造條件。

三、現狀、歷史、規劃數據庫的建立

1．現狀三維庫的建立按照《三維地理信息模型數據產品規范》(CH/T9015—2012)的分類，以四合院為主體的歷史文化保護區現狀三維庫中主要包括:建筑要素模型、交通要素模型、植被要素模型、場地要素模型和其他要素模型。主流的三維建模手段包括:基于航空攝影測量、基于實地外業測量和三維激光掃描。由于歷史文化保護區多集中于空域管制嚴格的二環以內，因此基于航空攝影測量和機載三維激光掃描進行三維建模均不可行。本文采用了基于大比例尺地形圖，結合地面三維激光掃描技術、航空攝影測量等多手段采集建筑物高程的方法進行三維建模。為支撐保護規劃研究和四合院管理，各建筑需擁有相關的屬性，其中包括:建筑建成年代、產權登記情況、建筑風貌和院落風貌所屬類別等信息。2．規劃三維庫的建立規劃三維模型的制作要素應包括建筑和景觀兩大類。對于不同保護原則的四合院，三維模型制作工藝也不盡相同。對于以修繕維修為主的院落，規劃三維模型應保留現狀三維模型的坐落位置和主體結構，制作主要依據設計方案對現狀三維模型進行修改。對于新建及完全改造的四合院，應按照規劃設計總平圖、立面圖和效果圖制作規劃三維模型。對于部分改造的四合院，規劃模型制作需結合現狀三維模型和規劃總平圖共同制作。規劃三維建筑信息應包括規劃院落對應的模型生產日期、整治原則、設計單位、模型制作單位、方案名稱和規劃方案的經濟指標，如容積率、綠地率、建筑面積、用地面積等信息。

四、舊城歷史文化保護區三維規劃管理系統開發

舊城歷史文化保護區三維規劃管理系統緊密結合歷史文化名城保護區保護規劃研究和四合院管理中對地理信息的需求，除提供三維地理信息系統常有的三維瀏覽、信息查詢、通視分析等通用功能外，還定制開發了歷史變遷、風貌分類展示、規劃方案比選、規劃項目管理、違法建設管理等功能。系統基于CityMaker三維開發平臺搭建，服務器端采用CityMakerServer+Java開發，客戶端采用HTML+JavaScript+ActiveX控件(CityMakerPlug-in)開發，數據庫管理采用MySQL。

五、應用展示

1．研究四合院肌理和尺度的變遷四合院是一種靈活性和適應性強的居住模式，可根據家庭人口特點和生活習慣組織和改造院落空間。研究四合院的變遷歷史有助于對歷史文化保護區歷史沿革和發展脈絡進行研究。20世紀50年代時該院還保留了院落格局;60年代，院內逐漸插建了多層現代建筑，原有院落格局被破壞;80年代，院落加建密度進一步增高，院落環境進一步惡化，已經完全失去原貌;2000年后，院落進行了整體改造，院落空間進行重組，逐步形成了圍合的院落空間和舒適的氛圍，實現了地塊的自我更新和完善。2．研究四合院改造方案舊城歷史文化保護區三維規劃管理系統為直觀表達規劃意圖、研討規劃方案搭建了平臺。規劃人員在進行方案審核時，可將四合院改造方案直接插入到系統中，模擬建成后的效果，分析推敲規劃方案與周邊現有建筑的關系。3．評估保護區風貌及歷史價值目前，建筑風貌評估主要依靠史料研究、現場踏勘、居民訪談等手段。基于該系統，評估人員可首先利用該系統對保護區歷史沿革和現狀有一個總體和直觀的認識，減少史料調研和現場踏勘的工作量。同時，規劃人員可將評估結果在系統中直觀呈現，為后期的規劃設計提供依據。4．輔助違法建設管理利用舊城歷史文化保護區三維規劃管理系統，執法人員發現違法建設后，可直接到三維環境中找到相應的位置，填寫記錄表單，上傳現場照片。事后，管理人員不僅可以直觀了解違法建設在全市的分布，同時還可有效管理違法建設查處情況。

六、結束語

經過一年多的努力，利用三維輔助四合院保護規劃研究技術路線已試驗成功，相關成果已在“東四南歷史文化保護區保護規劃”和“鐘鼓樓廣場恢復整治”項目中得到應用。下一步將繼續挖掘三維在舊城地下空間管理中的應用，為舊城保護提供地上地下一體化的研究環境。（本文來自于《測繪通報》雜志。《測繪通報》雜志簡介詳見.

作者：李揚 馮學兵 賈光軍顏涯單位：北京市測繪設計研究院北京市規劃委員會