三维数字城市规划的探索与实践

1、三维数字规划的探索与实践地理信息系统技术在规划行业的应用城市规划是GIS技术的应用最早最成熟的领域1991年，常州、洛阳、沙市利用世行贷款项目建立国内第一批城市地理信息系统建立城市规划管理信息中心GIS技术已经成为规划业务不可或缺的技术支撑规划设计规划审批规划展示地下空间管理2现实世界是三维的，地图的技术限制只能简化优点存储量小便于描述地物关系（网络、拓扑、相邻性）适合定量分析、科学研究现实世界二维抽象表达三维+影像真实再现问题90%的视觉信息丢失难以支撑直观性决策传统二维地图是对现实世界的抽象表达（点、线、面）地理信息的特征与发展过程城市规划采用三维GIS技术势在必行体量、外观、空间关系传统

2、二维难以表达城市规划是使用三维GIS最早的领域之一三维在城市规划业务中的用途城市现状和规划展示规划设计和审批地下空间管理4存在问题：展示作用大于业务支撑作用批评和质疑声音不绝于耳花瓶、昂贵的城市名片、除了看看没有用原因一：数据覆盖范围与规划业务不匹配只建设城市核心地带三维数据城市经济活跃区往往位于城乡结合部深层原因：建设成本高、建设速度慢原因二：软件难以支撑大数据量管理和多类型数据整合原因三：缺乏支持城市规划设计和审批的应用5高德力图在数据、软件和应用方面有所突破三维规划的高德观点数据获取一体化地上地下一体化二三维一体化展示和业务应用一体化6数据是三维规划应用系统的核心建议相对较短时间内实现全

3、域三维数据覆盖经济活跃区域在城乡结合部尽快支持规划业务的需要常州：半年建设400平方公里精模与实景模型相结合平衡发展效果与效率的平衡，效率优先于效果展示功能和业务支撑功能的平衡将数据更新与规划流程相结合规划审批提交三维方案竣工测量制作三维成果7基于航空摄影测量的数据生产工艺基于航空摄影，快速建设城市三维数据工艺特征航拍高分辨率影像（5-15cm）立体像对下提取建筑物模型顶部纹理自动提取纹理外拍贴图侧面纹理半自动提取（实景模型）将真正摄影像作为地面基础8优点一次投入，多项产出，多类数据有机整合正摄影像真正摄影像DEM三维模型+纹理矢量线划图成本低，建设周期短创新生产工艺，较传统方法节省30-50

4、%以上资金每月生产100-200平方公里满足测绘精度，可用于矢量叠加和业务管理高度误差50cm以内水平误差20cm以内三维数据标准现实世界纷乱复杂，三维建模如何取舍？道路、建筑物、纹理、城市部件、绿化真实与美观之间，哪个更重要？高德已率先建立企业标准区域级别AE表现标准级 级 国家测绘局正进行行业标准的编写三维数据产品标准三维数据生产标准三维数据库建设标准高德为标准委员会副组长单位级别主要要素表现标准A级区建筑物地标建筑级 重要公共建筑级 景观性主干道临街建筑级 普通建筑级 公园广场级 景观大道级 快速路、主干道路级B级区建筑物重要公共建筑级 主干道临街建筑级 高档居住建筑级 普通建筑级 公园

5、广场级 快速路、主干道路级C级区建筑物公共建筑级 次干道临街建筑级 支干道临街建筑级 普通建筑级 D级区普通建筑级 E级区普通建筑级 精细模型常州恐龙公园11精细模型常州天宁寺12精细模型成都13精细模型成都14精细模型潍坊鸢都湖1516北京-40平方公里17上海128平方公里18青岛200平方公里19徐州30平方公里20常州400平方公里21宁波237平方公里22江阴100平方公里23张家港45平方公里24实景模型淄博实景模型烟台25北京：奥林匹克公园40平方公里上海：主城区128平方公里常州：全市域400平方公里青岛：主城区200平方公里徐州：主城区45平方公里宁波：主城区150平方公里潍

6、坊：主城区150平方公里寿光：主城区45平方公里无锡：主城区75平方公里张家港: 主城区45平方公里江阴: 建成区120平方公里燕郊开发区：全开发区180平方公里北川新城：主城区14平方公里阿联酋迪拜：全市域475平方公里共完成超过4000平方公里三维数据建设三维数字城市部分案例2022/7/20三维应用事业部规划展览馆渲染服务端多通道投影仪电视墙数据服务器控制客户端触摸屏鼠标键盘控制杆其他控制设备三维规划辅助设计和审批系统层次系统分项目、方案、规划元素三级，是一对多的关系。规划元素包括控制线、建筑、绿地、停车位、城市部件及其他2022/7/20三维应用事业部项目（工程）方案1方案2方案n规划

7、元素空间数据属性数据工作流程地形平整规划方案导入（CAD或shape）规划方案创建规划方案展示规划方案编辑动态计算规划指标编辑体量、外观、空间关系生成多种方案多方案对比和规划分析日照、天际线、通视规划审批29方案导入、创建和编辑导入CAD设计方案，根据属性自动生成三维模型展现更改各规划元素的位置、体量、外观楼层数、层高、纹理户数手工添加城市部件停车位绿地路灯垃圾桶动态计算容积率、绿化率等指标30规划分析 量算 日照分析 通视分析 模拟观察 天际线分析 淹没分析 挖填方分析 2022/7/20三维应用事业部青岛 2010年8月27日 15：30多方案对比32地下空间管理技术的现状基于GIS平台软

8、件进行二次开发利用大比例尺地形图数据作为空间参考系统矢量数据表达基础地形和管网专题点、线、面、网络管理地下管线信息地下空间不止地下管线构筑物、地铁、地下通道2022/7/20多类信息无法表达垂直管道共通沟（管廊）、多孔管道井与设备的空间关系一井多盖地下构筑物井室地铁地下停车场地下通道地基以符号表达真实世界体量信息丢失视觉信息丢失三维地下空间管理与规划地上地下一体化真实再现客观环境真实的体量真实的空间关系真实的视觉良好用户体验基于数字地球直观的表达方便的使用数据驱动的三维符号化符号化将空间数据表现为符号二维：抽象的点线面符号三维：接近客观世界的三维符号三维符号种类繁多，手工建模工作量巨大数据驱动

9、的模型自动生成基于数据属性自动生成尺寸、连接、空间关系自动处理地下构筑物自动建模地铁、地下通道、人防工程二三维一体化相同的数据，不同的表现形式2022/7/20真实世界二维符号化三维符号化按照材质/标准色显示重力管道动态显示流向图例2022/7/20三维应用事业部综合管线-图层管理 浏览 地面半透 地下模式 地形开挖模式 自定义开挖 沿路开挖综合管线-浏览2022/7/20三维应用事业部隧道开挖2022/7/20三维应用事业部数据查错2022/7/20三维应用事业部数据错误二三维一体化的属性查询2022/7/20三维应用事业部综合管线-分析 标准相关 水平净距、垂直净距、碰撞、覆土 断面相关

10、横断面、纵断面、道路断面 拓扑相关 爆管关阀、追踪、连通 区域相关 缓冲分析、最近设施搜索2022/7/20三维应用事业部综合管线-标注 管径标注 标高标注 埋深标注 坐标标注 距离标注 复合标注 扯旗标注2022/7/20三维应用事业部管线规划2022/7/20三维应用事业部工业管道2022/7/20三维应用事业部46二三维一体化地理信息系统平台 数据集成、展现、共享和应用的平台兼顾虚拟现实与GIS功能的平台46AnGeo 性能是关键 AutoNavi Geography 高德地理AnGeo二三维地理信息系统AnGeo2.0二三维一体化平台2009年7月V1.0问世2010年1月V1.120

11、10年5月V1.22011年1月V1.3AnGeo三维平台2008年10月V1.0问世2009年4月V2.02009年9月V2.82010年12月V3.0UniScope三维平台产品历程共享应用展现集成丰富的GIS功能开放的API各种行业解决方案模型、影像、地形、矢量、视频、图片、实时数据、POI、行业数据TB级海量数据加载流畅客户体验二三维及地上地下SOA架构提供多种服务AnGeo特点AnGeo UniscopeAnGeo Search ServerAnGeo Spatial ServerAnGeo PublisherAnGeo Data SuitAnGeo APIAnGeo 2.0 产品体

12、系创建飞行路线：CreateFlyRoute() ；加载飞行路线：LoadLayer()API支持多种浏览方式提供海量三维空间数据实时漫游和交互功能提供DEM、DOM、模型、矢量等数据的浏览、量算服务提供三维地理分析及实时编辑功能支持单机、B/S和C/S服务架构AnGeo Uniscope 高性能二三维一体化地图服务软件空间距离：AnGeoMixGisobj LineDistance() ；危险域分析：DangerZone()API空间距离测量两点通视分析可视域分析危险域分析支持各种量算和分析量算与视域分析控高分析青岛 2010年8月27日 10：30青岛 2010年8月27日 15：30按照

13、时间自动计算光照：StartSunLightAnalysisByTime() API大范围实时光照日照分析POI查询： poiSearchByKeywords； 气泡窗口 ： tip.an_visible = trueAPIPOI搜索建筑信息查询驾车行驶公交换乘支持千万级信息查询 提供三维场景下的重点建筑和POI的空间搜索、公交换乘及驾车路径规划功能，支持B/S和C/S服务架构。AnGeo Search Server 空间搜索服务地表面积地表距离： GetSurfaceLength()；线淹没分析： PolylineSubmerged()API 提供大范围三维地形数据的空间分析服务，支持B/S

14、和C/S服务架构，为城市规划、军事、水利、农业等诸多行业提供服务支撑。流域淹没分析剖面分析挖填方分析点源淹没分析同时支持多尺度地形数据分析AnGeo Spatial Server 空间分析服务将场景按照指定的飞行路线，生成高清视频按照任意观察角度生成超大尺寸、高分辨率图片可以用于系统演示、挂图的制作、互联网服务AnGeo Publisher 地图输出与视频录制工具 提供影像、地形、模型和矢量数据的编译、索引建立、维护、更新和发布。地形处理工具影像处理工具矢量处理工具模型处理工具AnGeo Data Suit 数据处理和编译工具集二三维一体化解决方案数据转换读取动态/静态瓦片服务读取标准WMS服

15、务二维分析，三维展现57二三维对比显示二三维叠加显示AnGeoExplorer (浏览器类)AnGeoSet(集合类)AnGeoCoordObject(坐标对象基类)AnGeoCoord3D(3D 坐标类)AnGeoCoord2D (2D 坐标类)JavaScriptC#VBVC DelphiPowerBuilder支持多种开发语言提供丰富的JavaScript API 和COM SDK二次开发接口支持基于脚本语言的功能扩展开发过程简便，易于上手提供完善的二次开发技术AnGeoScreenPosition (屏幕坐标类)AnGeoOrientation (方向类)AnGeoScale (缩放比

16、例类)AnGeoBounds3D（3D包围盒类)AnGeoBounds2D（2D包围盒类) 丰富的二次开发API军事数字城市城市规划管线环保电力交通地理信息共享及服务平台行业解决方案旅游在遥感影像上展现输变电线路走廊变电站、电力线精细模型展示电力电网设施管理、规划设计与选址、应急指挥 各国军队靠泊方案 军舰、飞机编队 舰队路径、时间和速度设置 灵活协助调整方案 多角度模拟演习场景军事阅兵 监控设备可视范围观察管理； 模拟定点监控设备的可视域范围； 为设备选址提供规划决策依据。公路交通交通监控、管理与设计铁路交通模拟高铁实时运行二三维一体化，多种数据集成 在矢量、遥感影像和多种模型数据的支持下，结合高铁实时传输数据，实时模拟显示高速列车的运营状况。在铁路三维场景上展示速度为 350-400KM/H 的高速列车运行时的实时位置及其实时检测的数据模拟高铁轨道安全综合检测车高铁实时运行模拟高铁运行数据环保资源管理、环境监测、灾害评估、专题统计与分析旅游景区仿真、防火巡逻车、巡查员监控、游客定位景区三维模型仿真浏览巡查员GPS实时监控成立于 2002年，总部设于北京中关村 ，员工总人数2000 人拥有中国领先的电子地图数据库在汽车导航、政府和企业应用、无线/互联网位置服务应用三大业务领域处于市场领先地位2010年7月1日高德成功登陆美国纳