成果名称: 基于GIS与BIM技术的城市规划微环境生态模拟与评估
完成单位: 广东省城乡规划设计研究院
主要人员: 杨嘉、詹龙圣、魏冀明、陈伟劲、汪安、江玉麟
介绍:    ①课题来源与背景:本课题来源于2013年度住房和城乡建设部研究开发项目"基于 GIS 与 BIM 技术的城市规划微环境生态模拟与评估" (项目编号2013-R2-38 )。本研究将GIS 空间分析技术与建筑信息模型引入到规划学,建立规划信息模型,同时将生态学的建筑微环境模拟引入到城市规划领域中,可以综合利用气象数据和外部环境数据,模拟城市不同层次的规划结果所带来的城市发展趋势及空间布局所产生的日照、通风、雨洪、视线廊道等一系列的人居环境指数,并且通过评估这些指数来辅助城市规划的设计、管理和决策。本课题于2015 年1 月28 日在广东省城乡规划设计研究院进行院内评审,受到院各专业总工、所领导的支持。在2015年2月15 日院内组织的春季交流会上补充专场,对全院同事进行普及,并且逐步向各个设计所进行推广,促进广东省城乡规划设计研究院对低碳生态设计技术进步。

   ②技术原理及性能指标:

   本成果的主要技术原理包括——1)日照分析:全三维显示,建筑物任意立面,地面在考虑遮挡情况下的日照时间,并分析建筑物的日照时间段、被遮挡时间段。2)通风分析:采用CFD 流体力学模型进行分析,数据采用气象数据,并采用多级CFD 模型计算,可详细描述风的流向、风速、空气龄和热岛区域等数值。3)水文分析:根据气象水文资料数据模拟地表径流及流量,多年一遇暴雨洪水淹没范围,引导城市低冲击开发规划设计。4)景观可视度:通过详细的遮挡计算分析区域内景观各个地方对目的景观的可视区域。

   所实现的性能指标有——完成了"构建分析技术框架+搭建分析软件体系+制定分析应用模块"的城市微环境一体化设计应用流程:1)将事后分析的传统规划设计流程优化调整为事前分析和事中分析,即在调研阶段收集自然条件、景观条件的基础信息并整理输出设计控制线,在设计阶段同步进行微环境模拟分析,在成果制作阶段形成管控指标。2)构建了以Rhino 和ArcGIS 为建模平台,以Grasshopper 为转化接口,快捷面向Ecotect 、Fluent 、Phoenics 等多款专业分析软件的的分析软件体系,满足快速建模、联动建模、同步模拟的规划设计实操要求。3)针对城市开敞空间微环境的应用需求与技术可行性,制定了风环境分析、径流分析、视线分析、日照分析四个应用模块,并明确各模块的基础数据要求、技术分析流程和规划管理输出指引。

   ③技术的创造性与先进性:本研究达到国内先进水平,主要体现在以下三个方面。1)探索创新规划设计流程,将事后分析调整为事前分析和事中分析;2)从10 余款BIM 软件中选择Rhino作为微观设计的分析平台,GIS 作为宏观分析平台,建立Grasshopper 为接口,实现快速建模、联动调整,搭建多分析模块的工作模式;3)形成风环境、水文、视线分析和日照的分析模块,并且在规划实践中同时使用,形成多方位的评估,与国内当前单一的分析评估更进一步。
   ④技术的成熟程度,适用范围和安全性:1)面向生态文明战略的城市设计项目应用。当前,我国正在大力推进生态文明战略,提出了绿色低碳、低冲击开发、"看得见山、望得见水"等城市建设要求。为落实上述要求,除了在宏观层面规划进行管控引导外,还需要通过城市设计具体指导空间场所的建设。同时城市开敞空间微环境是居民日常最为广泛接触的空间场所,也是公众利益博弈焦点所在。因此,本研究立足生态文明的大方向,聚焦城市开敞空间微环境,以城市设计为手段,形成方便操作的技术流程、科学精准的分析方法,能广泛应用于日后有强烈市场需求的城市设计项目之中。2)面向精细化要求的城市规划建设管理统筹工作。根据中央城市工作会议要求,需要统筹城市规划、建设、管理工作三大环节,提高城市工作的系统性。那么在生态环境方面,规划的建设要求、建设的形态和材质要求、管理的管控指标要求需要一脉相承、互相衔接。本研究则是向上承接城市总体规划和生态控制线规划等工作要求,通过多软件模拟分析提出城市建设的具体细节,并输出管理导则,能服务于日后精细化的城市规划建设管理统筹工作。

   ⑤应用情况及存在的问题:本项目所形成的分析平台和各专项分析模块,直接支撑规划设计,在经济效益和社会环境效益方面有一定的贡献。但仍然存在以下三方面的问题:1) 本项目形成的分析模块更多倾向于定性判断,缺少定量指标衡量,需要结合各专业进一步深化。2) 本项目建立的软件平台适用性不强,需要进一步结合计算机专业进行拓展。3) 本项目建立的方法体系主要针对空间形态设计,需要进一步拓展,支撑各类型空间规划。本项目题目是利用GIS 和BIM 技术,针对微环境的研究,具有一定的局限性。在工作过程中,己经将很多非BIM 的技术纳入到分析体系中,如Ecotect、PHOENICS 、Rhino 等软件。因此,项目组在研究过程中把研究内容拓展到数字信息技术的应用,丰富研究的体系。

 

批准登记号: 粤科成登(2)字【2018】0316
登记日期: 2018-07-31
研究起止时间: 2013.01 至2016.12
所属行业: 科学研究和技术服务业
所属高新技术类别:
评价单位名称: 中华人民共和国住房和城乡建设部
评价日期: 2016.12.06