三维数字城市在城市规划管理中的应用

三维数字城市在城市规划管理中的应用

作为北方经济中心，我市迎来了前所未有的发展机遇。随着我市经济建设和城市建设的快速发展，对城市规划管理工作提出了越来越高的要求。城市规划是城市建设与发展的引导者和先行者，城市总体规划中对城市规划和城市建设提出了总体要求以及对城市的规模、空间发展形态提出了建设目标，如何提升我市城市规划管理工作手段，创新规划管理模式，提高规划管理水平，又快又好的引导我市城市建设工作，适应我市经济和城市建设快速发展的要求，是我市城市规划管理实际工作中需要着力思考和解决的问题。

一、三维数字城市技术

“数字城市（Digital City）”广义上指城市的信息化，它既是城市信息化总的概述，又是城市信息化的目标。它是综合运用地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、遥感系统（RS）、网络、虚拟现实等关键技术，建设服务于城市规划、建设、管理；服务于政府、企业、公众；服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息基础设施和信息系统，是用数字化的手段来处理、分析和管理整个城市，促进城市的人流、物流、资金流、信息流、交通流的通畅、协调。"数字城市"为调控城市、预测城市、监管城市提供了

革命性的手段，是对城市发展方向本质特征的一种描述。

“数字城市”是现代城市建设管理与服务的重要基础支撑体系。我国在“十五”、“十一五”期间将数字城市相关项目列入了国家重点科技攻关项目。

“三维数字城市（3D Digital City）”是在“二维数字城市”概念的基础上增加城市三维空间信息，结合三维地理信息系统技术（3DGIS）与虚拟现实技术，更直观、科学、精确的表达城市的各类信息资源。随着地理信息技术、计算机技术的快速发展，三维数字城市技术的应用是数字地球、数字城市建设的一个重要发展方向。

“三维数字城市”属于“数字城市”建设的发展方向，是三维地理信息系统技术一个重要的应用领域，不同于“三维虚拟（仿真）城市”。虚拟城市仅运用虚拟现实技术将城市模型建立来进行虚拟展示，可以在视觉上，空间形态、布局等方面辅助规划，但缺乏信息管理中的“数字”和空间地理属性信息，无法真正满足城市规划管理中查询、分析、统计、信息挖掘等各方面深层次应用的要求，不能真正创新城市规划管理工作的手段和提升规划管理水平。“三维数字城市”与“三维虚拟(仿真)城市”的主要区别是在“数字”二字上，“数字”意味着数据，意味着信息，“数字城市”是指将城市信息化建设和管理，而不仅仅是将城市虚拟化展示。

因此，“三维数字城市”是在“三维虚拟(仿真)城市”的基础上运用遥感、地理信息等技术集成“数字”信息，达到“数字”城市系统建设目的。

“三维数字城市”以其强大的三维地理信息技术基础、数据资源基础和空间信息基础来全面表达城市的形态、布局以及现状、规划等信息，全方位的为规划管理工作提供信息支撑、手段支持。我市规划工作有必要运用科学实践的发展观来创新我市规划管理工作手段，运用三维数字城市技术来提升我市规划管理工作水平，进而提升我市政府形象。

三维数字城市对城市规划、建设、管理与服务工作的影响是方方面面的，特别是表现在以下三个方面：

1．城市规划手段的全面革新；

2．城市规划管理工作现代化；

3．城市规划管理决策科学化；

各城市相关部门牵头投入建设的运用地理信息系统技术和虚拟现实技术的三维城市系统都可以算是三维数字城市系统的一部分。

二、三维数字城市在规划管理中的应用现状

（一）国内三维数字城市发展与应用现状

随着数字化脚步的不断加快，“数字地球”、“数字城市”也越来越热。“数字海南”、“数字广西”、“数字福

建”、“数字浙江”、“数字北京”、“数字上海”、“数字深圳”、“数字武汉”等相继启动，各地都把建设数字省市作为推进本地区信息化的重大战略措施。于是，地理信息系统作为实现“数字城市”的重要途径，在城市管理和规划中的应用也越来越广泛。然而，以往基于传统GIS的“数字城市”研究成果和应用系统主要集中于描述二维空间信息，由于二维地理信息系统将实际的三维事物采用二维的方式表示，导致只有少数的专业人员才能操作处理地理数据，使得其可用性受到局限，而且也使得大量的多维空间信息无法得到充分利用。因此，能完全真正表达现实世界的三维地理信息系统技术越来越得到数字城市建设的认可和推广。随着地理信息技术和计算机技术的发展，三维地理信息技术的发展促进了三维数字城市的诞生和发展。

（二）国内三维数字城市在规划管理中的应用现状

三维数字城市不仅可以通过虚拟现实技术精确的表达城市空间形态、布局、色彩、天际轮廓线等信息，更能通过三维地理信息技术给用户提供丰富、准确的城市空间属性、地理测绘和规划等信息资源。并利用其强大的空间数据组织、管理与空间分析能力为用户提供信息查询、空间分析、信息统计、信息挖掘等技术手段为其服务。因此，国内外运用三维数字城市技术来辅助规划管理和城市建设的案例也

比较多。

国内信息建设较发达的大中型城市（如上海、深圳、广州、武汉、重庆等）的规划部门在城市规划管理、规划展示、方案审批、城市建设等领域都积极推行三维数字化城市建设技术，并且正在政府部门逐步推广使用。

深圳市规划局牵头建立的三维数字城市规划管理系统，前身是深圳市规划局城市仿真系统，始建于1999年，该系统已经成功应用于深圳市中心区（包括CBD、行政中心和文化中心）的规划和城市设计建筑设计评标、方案报建、方案比选、道路选线、规划选址等多种重大项目领域。并已建成全深南路20公里长，30平方公里的建筑模型，三维地形覆盖全深圳市2000多平方公里。

上海市房地资源管理局三维GIS系统以建设用地审批、土地巡查、土地疑似违法、物业小区、开发区、保留保护建筑、楼盘坐落、户主信息等业务数据为立足点，以上海全市域的影像、专题业务数据、矢量数据、三维模型为基础，通过空间数据库和属性数据库，基于网络充分挖掘和利用房地局现有的数据，将上述业务数据信息很好的融入三维数字地球环境。该系统提供了图到数据和数据到图的双向查询、统计功能，将不同的业务以多种形式结合起来，同时该系统还与土地、房产、地质、执法、审批等多个GIS系统和MIS系

统之间进行二、三维的实时联动，实现了相互的切换和嵌入，以及业务数据的横向关联，表现形式生动多样、简单直观。

重庆建立三维数字城市系统应用于重庆市两江四岸规划和建设项目，为两江四岸地区的规划设计提供分析和辅助决策。重庆市政府制定两江四岸城市设计及规划的目的，就在于展现重庆山城江城的景观风貌，提升城市空间环境品质，提高城乡规划的科学性，实现市委市政府提出的建设国际化和现代化大都市的要求。使两江四岸城市设计及规划起到指导规划编制，引导规划管理，实现规划、设计、现状及远景有机结合，借助三维可视化技术，实现规划和现实的统一。

烟台市规划局信息中心建设的《数字烟台三维城市规划信息系统》是综合运用航空摄影、外业测量、数字正射影像图和数字高程模型制作等测绘科技技术以及计算机和三维技术开发建立起来的，集成了烟台市五区554平方公里规划范围内的建筑、道路、景点、设施模型构建的整个城市三维景观。该系统的投入使用，改变了烟台市只有二维地形图的历史，开创了烟台利用三维地图的新纪元，创新了城市规划工作的审批方式和管理方式，为推动“数字烟台”建设夯实了基础。该系统还荣获2007年中国地理信息优秀工程金奖。

三维城市规划信息系统,不仅能体现三维建筑的美景，

更能全面体现真实的地形地貌。系统操作灵活方便，可以实现城市规划应用上的浏览现场、方案对比、方案修改、建筑体量分析、通视分析、与周围关系分析、建筑色彩仿真、道路规划浏览等功能，极大的提升了城市规划的科技水平。三维城市规划信息系统，既可应用于城市房产管理、土地管理、户籍管理、各种收费管理以及凡使用平面图的所有部门，又可为公安消防、医疗救护、特殊情况处理等提供准确的实况资料。为城市的城市规划建设管理提供了全新的服务手段。

三、我市三维数字城市在规划管理中应用的现状与主要问题

（一）数字城市信息系统基础建设起步较早，但随着GIS 技术的不断发展，整体应用水平较发达城市落后。自1998年提出数字地球概念以来，全球各大城市都积极提倡以地理信息系统、遥感、虚拟现实等技术为基础的数字城市系统建设。我国各城市政府部门也由各单位各自建立孤立的信息管理系统到逐渐统一构建城市基础数据库、城市基础设施数据库为基础的数字城市基础应用系统。同时，随着GIS技术和计算机技术的发展，GIS技术已由二维向三维迅速发展。全国各城市也相继顺应数字城市发展趋势统一部署和领导，建立起各自的三维数字城市系统，应用在城市规划、国土资源、交通指挥、消防应急等多个领域。我市基础数据库和信息系

统建设已具规模，以GIS技术为核心的各管理系统也广泛的应用在各行业、各部门。但是三维数字城市的统一部署建设还未开始，尚停留在传统二维GIS应用模式上，运用三维数字城市技术真正的辅助规划管理应用更是一片空白。

（二）规划管理审批手段较为传统，需要新技术、新手段的支撑。规划部门作为城市建设与发展的先行者，规划引领着城市建设与发展的方向。随着经济快速发展、滨海新区的开发开放，城市改造与更新的步伐日趋矫促，我局面临着前所未有的压力，空间的发展机遇对我局城市规划管理工作也提出了更高的要求。只有不断创新才能谋发展，只有运用科学实践发展观才能保持工作的先进性，才能与时俱进。目前，我局规划审批工作还是传统的电子沙盘、效果图等静态审批模式，或个别项目制作虚拟动画来展示方案的特点和魅力。无论是效果图还是动画，都难以避免的添加人为艺术处理，都做到了扬长避短，无论是从空间关系、色彩关系还是视点角度都难以保证其真实性。沙盘也只能大致的了解方案周边小范围的空间关系，无法以真实的人视点来浏览方案的空间关系。这些传统的审批手段，难以全面分析方案的优缺点和不足，多个备选方案也难以充分全面的进行比选并做出正确的选择或提出科学的修改意见。因此，这种传统的审批手段不仅主观性大，缺乏科学手段的支撑，而且效率较低，

成本高。随着三维数字城市技术的发展，各城市相继建立起三维数字城市系统来全方位的辅助规划审批工作，不仅能以任意视角全方位的浏览方案，还可以将方案与大范围现状融合，进行整体多方案同屏、多屏比选，负责审批工作者直观科学的判断方案的可行性。同时，还可以进行方案调整，随时调整方案的位臵、方位、空间形态甚至方案材料和色彩，直至调整出最合适的方案。让规划管理人员更直观、更科学、更高效的做出决策。创新规划管理手段，提高管理水平。因此，我市规划管理手段还需进一步改革创新，规划管理工作还需三维数字城市技术辅助决策，以提高整体规划管理工作水平。

（三）虚拟城市技术应用较广，三维数字城市技术辅助规划管理应用少。我市三维虚拟(仿真)城市有些行业的个别项目已投入应用，如房产的展示、宣传动画，建筑方案的展示动画，规划展览馆的城市规划宣传动画等。这些运用虚拟现实技术的展示和宣传动画较多，缺乏城市“数字”信息的支持，不能深层次的辅助规划管理工作。而真正结合地理信息系统技术，具有丰富的城市空间地理信息、属性信息、测绘信息、规划信息支持，及强大数据信息查询、分析、统计、挖掘等功能的三维数字城市系统辅助管理的应用较少，更没有将其真正应用于规划管理中。

（四）三维城市场景建设缺乏统一标准，信息资源没有共享，重复建设严重，造成资源浪费。三维数字城市建设无论从数据建设还是系统建设，都是一个极其庞大的工程，仅完成我市中心城区全部三维场景建设约需要三四年时间，经费近四千万元。如果不集中财力、人力集中建设，有的放矢，继续“百家争鸣”下去，不仅造成财力的极大浪费，而且制约三维数字城市建设的快速发展。

（五）三维数字城市建设投资不足，发展缓慢。三维数字城市建设是数字城市发展的趋势，也是国家“十一五”信息建设的重要方向，其应用范围广，实用性强，意义深远。但同时，三维数字城市建设投入大，周期长，需要大量的资金、人力建设与更新维护。我市目前在三维数字城市建设方面投入较少，以致专项建设资金不足，建设进展较为缓慢，三维数字城市的发展较其它信息建设发达的城市落后。

（六）推广应用力度不够，没有在政策手段上进行辅助推广。目前，各城市相继建立的三维数字城市管理系统，不仅是规划部门工作人员使用，由于其创新的管理模式和手段，要求规划工作申报单位进行积极配合使用。武汉规划部门已经明确规定，所有项目的申报方案必须进入其三维系统里审批，要求统一标准、统一制作模式。这样能兼顾手段的创新和新技术的推广应用，不至于创新工作手段后却难以推

广使用。深圳市市区各重点项目选址、申报也必须在其建设的三维数字城市系统中进行。我市暂没有在规划管理中应用三维数字城市系统，因此，还未能进行手段革新和政策推广应用。

四、关于我市建设与推广三维数字城市在规划管理中应用的几点建议

地球空间信息三维表示已经成为一个行业、地区乃至一个城市信息化水平的重要标志，是人们普遍喜爱与空间信息进行交互的主要方式。数字城市建设是城市信息化建设、网络化建设和城市发展的必然，也是数字地球最主要的组成部分。三维数字城市建设是数字城市建设一个重要的发展方向和趋势，建设我市三维数字城市，推广其在城市规划管理中的应用，我局具有责无旁贷的义务。

（一）先应清楚的认识三维数字城市的价值定位。城市发展要重视基础信息和信息系统的建设，要重视前沿技术辅助规划管理工作，提高规划管理水平。三维数字城市在城市运营的各个方面有重要的应用，它的价值的发挥是在城市各个部门的工作当中显现的。特别是在城市规划管理部门，三维数字城市技术能应用到城市景观浏览、城市方案审批、城市规划设计的各个层次，能极大地改进规划管理手段，提高规划管理工作水平，提升政府形象。我们应该在思想上、意

识上深刻的认识和肯定三维数字城市对城市规划管理工作的价值。

（二）清晰的界定由谁来负责我市整个三维数字城市的建设，由谁来承担我市三维数字城市系统建设的费用。城市的快速发展和人们对三维数字城市的认识，对其应用需求的行业和部门也越来越多，各政府或行业部门都积极投资建设自己的小范围的三维城市系统，不仅应用范围小，信息资源缺乏，更主要的是建设的系统标准不能统一，不能重复利用信息资源，导致政府不断的重复投资，浪费严重。明确建设牵头单位和资金来源后，集中优势，有的放矢，达到运用最少的资金又快又好的建设我市三维数字城市系统的目的。

（三）建立一套机制来处理现实中城市环境的持续发生的变化。三维数字城市应该是一个持续更新的系统，他能够随着城市的发展而持续的更新模型以及与模型链接的数据，比如道路的更改，建筑的拆除与重建和设施的更新与维修等信息，都应该在三维数字城市模型数据上得以表现。

（四）我市三维数字城市建设宜分两步，第一步，先建设三维虚拟仿真城市系统辅助城市规划审批等工作，第二步，在三维虚拟仿真城市系统的基础上建设三维数字城市管理系统辅助规划管理工作，提高规划管理水平。三维数字城市辅助规划管理，可以应用到管理工作的多个方面。但三维

数字城市辅助审批是最当前规划工作最直接、最迫切的需求，而且应用提升效果显著、手段创新意义重大。随着系统建设的不断深入，对规划管理其它工作需求研究越来越透彻，结合越来越紧密，辅助规划管理工作的效果就越来越显著，意义就越来越重大。

（五）制定统一的三维数字城市制作与应用标准规范，做好“顶层设计”。三维数字城市系统建成后，其基础三维数据资源不仅可以用于规划管理，还可应用于其它政府部门，辅助其管理办公。因此，在建设三维数字城市辅助规划的同时，兼顾其它政府部门应用的需求，保证建成后的系统达到一次投入，重复利用，节约财政资源的目的。

（六）结合规划管理各业务，制定业务规划，加强推广力度，加快推广应用。三维数字城市的建设成本高、周期长。其具有很强的实用价值和现实意义，如果花费重金建设的系统不推广应用，一是浪费我市政府财力物力，二是不能从根本上创新我局规划管理手段，提高我局规划管理工作水平，也就失去了系统建设的根本目的。因此，我们务必执行“边建设、边应用、边深化”的系统建设模式，加快系统建设与推广应用，真正运用三维数字城市技术辅助规划管理工作，真正提高规划管理工作水平。

最后，数字城市和数字地球的建设需要很多技术的支

持，从数字地球、数字国家到数字城市、再到数字小区，将成为现代人类发展生存方式。三维数字城市技术是数字城市建设发展的趋势，其提供丰富的信息资源和强大的查询、分析、统计、方案浏览、方案比选、方案调整、日照分析等功能能完全满足规划管理工作需求，辅助规划决策，符合科学规划管理的应用需求，顺应科学规划管理的发展趋势。

我局只有以科学实践的发展观来指导我们的工作，不断创新规划工作手段，才能保证我市城市规划管理工作水平不断提升，才能适应我市经济和政治的发展需求，才能与时俱进，构建可持续发展的和谐社会。

尽我局的力量构建我市三维数字城市系统，创新我市规划管理工作手段、革新规划审批工作模式、提高我市规划管理工作水平、提升政府形象是我局当前工作的紧要任务，也是我市城市建设快速发展对我局规划管理工作提出的新要求。