城市停車場三維地理信息平臺研究與應(yīng)用

胡章杰,何興富

(重慶市勘測院,重慶 400020)

城市停車場三維地理信息平臺研究與應(yīng)用

胡章杰?,何興富

(重慶市勘測院,重慶 400020)

三維地理信息的快速發(fā)展催生了大量的行業(yè)應(yīng)用,為有效地掌握和管理現(xiàn)有停車場資源,合理利用空余的城市資源補充城區(qū)停車場資源的不足,開展城市停車場三維地理信息平臺建設(shè)具有重要意義。對此,基于停車場空間普查成果的建模技術(shù)應(yīng)運而生。本文以三維地理信息應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合三維仿真技術(shù)的特性,提出了一種空間普查數(shù)據(jù)自動構(gòu)建三維停車場粗模的建模技術(shù),并在城市規(guī)劃管理等實際工程中進(jìn)行應(yīng)用。實踐表明,基于空間普查的建模技術(shù)具有方便管理、快速和易于更新等特點。

三維地理信息;空間普查;三維仿真;城市規(guī)劃管理

1 引 言

隨著我國城市化進(jìn)程的加快,城市人口不斷增加,用地規(guī)模不斷擴(kuò)大,隨著近年汽車保有量的快速增長,停車難問題成為制約城市發(fā)展的一個重要“瓶頸”。作為具有3000年歷史的古城,重慶在發(fā)展進(jìn)程中新舊城交錯,由于各政府管理部門數(shù)據(jù)共享不暢,缺少對停車場規(guī)劃和管理的統(tǒng)籌銜接,停車場現(xiàn)狀掌握不清,更進(jìn)一步加劇了“停車難”。另一方面,重慶作為西部典型的山地城市,可利用土地資源不足,城市呈立體發(fā)展,需要摸清地下空間利用現(xiàn)狀,以支撐地下空間規(guī)劃,加強城市地下空間利用,彌補地面停車資源不足的現(xiàn)狀。

為有效地掌握和管理現(xiàn)有停車場資源,實現(xiàn)新場地的科學(xué)選址、審批,以合理利用空余的城市資源補充城區(qū)停車場資源的不足,開展城市停車場三維地理信息平臺建設(shè),輔助市政規(guī)劃管理開展停車場統(tǒng)籌規(guī)劃管理工作,實現(xiàn)三維地理信息技術(shù)在規(guī)劃管理中更好、更深入地應(yīng)用具有廣闊的前景[1]。

2 平臺建設(shè)

城市停車場三維地理信息平臺的建設(shè)目標(biāo)是:依托城市三維模型數(shù)據(jù)庫、三維仿真技術(shù)及三維數(shù)字城市平臺,收集整理地下空間市政普查數(shù)據(jù)[2],構(gòu)建城區(qū)三維停車場系統(tǒng),滿足市政規(guī)劃管理部門對停車場信息日益增長的需求,輔助市政規(guī)劃管理部門進(jìn)行城區(qū)停車場建設(shè)的規(guī)劃部署,為市政規(guī)劃管理提供更直觀、更科學(xué)的技術(shù)支撐手段。

2.1 建設(shè)思路

(1)建立三維停車場數(shù)據(jù)庫,統(tǒng)一管理停車場三維模型、泊位數(shù)等相關(guān)信息,為停車場的可視化管理和統(tǒng)計分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ);

(2)依托三維數(shù)字城市平臺,開展三維停車場應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè),為面向市政管理部門提供一站式服務(wù);

(3)基于系統(tǒng)強大的空間分析功能,實現(xiàn)輔助停車場規(guī)劃選址。綜合軌道交通、城市道路、主城商圈等相關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行空間查詢、統(tǒng)計、分析,輔助新建停車場的選址布局,實現(xiàn)停車場的合理規(guī)劃;

(4)基于系統(tǒng)三維仿真特性,實現(xiàn)對停車場設(shè)計方案的輔助審批。包括出入口分析(數(shù)量、與周邊道路的關(guān)系、視野);通道分析(寬度、坡度);車位分析(間距、面積)等。

2.2 總體設(shè)計

城市停車場三維地理信息平臺以三維場景數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)為中心,以分布式的設(shè)計系統(tǒng)部署為支撐[3]。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)可以表示如圖1所示:

三維數(shù)據(jù)支撐體系為整合系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持,并在系統(tǒng)應(yīng)用過程中實現(xiàn)三維數(shù)據(jù)快速更新,為后續(xù)應(yīng)用或優(yōu)化提供具有很高現(xiàn)勢性的數(shù)據(jù)支持。

數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)范體系是三維城市應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ),貫穿在三維停車場系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)過程等環(huán)節(jié)提供規(guī)范支持。

三維城市基礎(chǔ)應(yīng)用平臺是應(yīng)用系統(tǒng)的中心,統(tǒng)一部署,分布調(diào)用。相關(guān)應(yīng)用單位或部門從平臺統(tǒng)一獲取數(shù)據(jù)資源,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行輔助規(guī)劃工作。應(yīng)用的成果,將以三維模型的形式整合到平臺中,作為其他設(shè)計內(nèi)容的參照。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

城市停車場三維地理信息平臺是規(guī)劃應(yīng)用成果與主城區(qū)現(xiàn)狀三維停車場數(shù)據(jù)庫的中心,也是發(fā)布中心。該平臺不僅支持現(xiàn)在停車場作為方案展示、方案對比和方案評審,也可以提供信息查詢、條件查詢、周邊查詢、空間分析等三維空間數(shù)據(jù)分析功能。

2.3 平臺數(shù)據(jù)更新

停車場空間數(shù)據(jù)更新方面,依賴市場機制,通過三維現(xiàn)狀模型覆蓋定期更新、建設(shè)工程規(guī)劃竣工核實補充更新、測繪成果數(shù)據(jù)共享等方式,實現(xiàn)主城區(qū)停車場空間數(shù)據(jù)的長效更新。如圖2所示:

圖2 平臺數(shù)據(jù)更新模式

2.4 平臺功能模塊設(shè)計

(1)通用三維GIS模塊:基于重慶市數(shù)字城市平臺,調(diào)用自主研發(fā)的三維底層平臺提供的三維GIS基礎(chǔ)服務(wù)實現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用,實現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與瀏覽。同時,還包括三維場景基本操作、圖層控制、空間查詢、物體操作等功能。

(2)停車場信息樹模塊:平臺信息樹主要分為兩級節(jié)點,車庫項目和車庫所在的行政區(qū)域。提供多種模式包括出入口信息的展現(xiàn),頂視模式和側(cè)視模式根據(jù)車庫項目的標(biāo)識定位到車庫實際位置,如果是地下車庫項目,則同時隱藏掉該項目特定范圍內(nèi)的地上及車庫部分模型,方便展示車庫內(nèi)部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。該模塊還可以根據(jù)車庫項目的標(biāo)識從數(shù)據(jù)庫中查找該車庫項目對應(yīng)的出入口信息,并為每一個出入口設(shè)置醒目的方向標(biāo)志及對應(yīng)的實際現(xiàn)場照片。

(3)車庫信息查詢模塊:將三維停車場空間數(shù)據(jù)與各類屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合,方便專業(yè)技術(shù)人員和管理人員對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和利用。包括屬性查詢、條件查詢、空間查詢和周邊查詢。

(4)車庫信息統(tǒng)計模塊:能夠快速統(tǒng)計指定區(qū)域內(nèi)建成的公共、專用停車場的數(shù)量、車位、區(qū)域分布、距離分布等統(tǒng)計信息,并以表格、柱狀圖等方式展示,為規(guī)劃決策提供數(shù)據(jù)支持。街道統(tǒng)計,按行政街道分區(qū),查詢區(qū)域內(nèi)的所有地上、地下車庫,并統(tǒng)計車庫、車位數(shù)量,生成相應(yīng)的報表表格和柱狀圖。區(qū)域統(tǒng)計,按場景中自定義區(qū)域或者通過導(dǎo)入GIS圖層,對相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計。距離統(tǒng)計,查詢某POI的周邊的車庫,并按距離進(jìn)行分段統(tǒng)計。

(5)規(guī)劃決策輔助模塊:主要包括出入口視域分析和輔助規(guī)劃審批,基于停車場三維模型和設(shè)計信息,從空間上分析出入口數(shù)量、限寬、限高、坡度、視野及其與周邊道路關(guān)系等空間布局特性,評估出入口設(shè)置的合理性,并實現(xiàn)對停車場設(shè)計方案的輔助審批等應(yīng)用。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

在總體設(shè)計的技術(shù)特征的基礎(chǔ)上,結(jié)合三維數(shù)字城市技術(shù)的思想,本文對三維停車場數(shù)字平臺建設(shè)的特點進(jìn)行簡單介紹。該技術(shù)的特點是利用已有地下空間普查數(shù)據(jù),結(jié)合航測內(nèi)外業(yè)以及市政重點規(guī)劃竣工資料,充分利用三維技術(shù)進(jìn)行平臺數(shù)據(jù)與框架的建設(shè)。三維停車場數(shù)字平臺建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個方面。

3.1 平臺數(shù)據(jù)加工流程

三維車庫模型數(shù)據(jù)庫是平臺建設(shè)的核心內(nèi)容,其數(shù)據(jù)加工流程如圖3所示。

圖3 平臺數(shù)據(jù)加工流程

圖中,平臺三維車庫模型數(shù)據(jù)庫以城市地下空間普查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用數(shù)據(jù)處理工具自動生成三維車庫粗模,并結(jié)合航測技術(shù)對車庫數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和采集,同時利用重點項目竣工資料生成三維車庫精細(xì)模型。將粗模、簡模和精模三個層級的三維車庫模型進(jìn)行整合入庫最終形成三維車庫模型數(shù)據(jù)庫。

3.2 自動構(gòu)建三維停車場粗模

平臺包含對地下空間普查數(shù)據(jù)處理工具。將地下空間普查成果EPS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為ArcGIS SHP數(shù)據(jù),并解析Excel車庫屬性數(shù)據(jù),并導(dǎo)入到三維停車場屬性數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)地下空間普查數(shù)據(jù),及相應(yīng)的普查規(guī)則,基于三維地理信息平臺二次開發(fā)生成三維體塊模型,并對三維體塊模型進(jìn)行分塊組織,停車場粗模分為停車場頂部、側(cè)部、底部三部分,方便后續(xù)數(shù)據(jù)組織管理。

充分利用地下空間普查成果,研究地下停車場自動建模方法,實現(xiàn)快速建模。對于普查原始數(shù)據(jù)中如果沒有提供足夠空間及屬性數(shù)據(jù)的情況,需要進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)收集與處理。圖3反映了利用普查數(shù)據(jù)進(jìn)行停車場快速建模的數(shù)據(jù)要求及過程。

圖4 自動構(gòu)建三維停車場粗模

3.3 車道與車位分布信息處理

停車場車道與車位分布的原始信息在建設(shè)工程的設(shè)計階段均進(jìn)行了充分的設(shè)計,須綜合考慮規(guī)劃、交通、施工、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等影響因素。目前有少數(shù)設(shè)計單位在工程項目施工時會采用BIM(Building Information Model)技術(shù)來輔助建設(shè)工程停車場的建設(shè),在項目竣工完成之后則會有一個建筑模型數(shù)據(jù)庫,這些數(shù)據(jù)庫中則會包含車道和車位分布的屬性和幾何信息,我們后期三維應(yīng)用只需將這些信息進(jìn)行整合,充分利用已有信息進(jìn)行應(yīng)用的深度挖掘。還有大多數(shù)設(shè)計單位在工程項目施工時并沒用采用BIM技術(shù),這就要求我們必須對施工圖中的車道與車位信息進(jìn)行提取,包括在CAD中進(jìn)行二次開發(fā)提取關(guān)系信息,并進(jìn)行數(shù)據(jù)組織與入庫,方便后續(xù)應(yīng)用的調(diào)用。車道與車位分布信息數(shù)據(jù)處理流程如圖5所示。

圖5 車道與車位分布數(shù)據(jù)處理流程

車道與車位數(shù)據(jù)分為幾何模型和屬性信息庫,幾何模型信息在三維場景中以車道和車位為單位組織成為單個三維對象,每個模型名稱均為該模型在三維場景中的唯一標(biāo)識符,三維地理信息平臺通過該標(biāo)識符完成對車道車位信息的調(diào)用,如圖6展示了某商場地下停車場車位車道模型數(shù)據(jù)。

圖6 車道與車位分布模型

4 應(yīng)用成果

4.1 三維停車場展現(xiàn)

平臺將直觀的展示地下三維車庫模型與地上建筑物模型的關(guān)系,通過該功能可以方便的查看地下車庫層數(shù)、車位分布、車道等信息。如圖7所示:

圖7 某酒店項目地下停車場三維模型

圖8 表示某地下停車場出入口,包括出入口限高、限寬、坡度等信息的獲取,平臺中每一個出入口均配置相應(yīng)的實景圖片。該功能還可以應(yīng)用于各種應(yīng)用需求,如視頻攝像頭布控方案選定。

圖8 某地下停車場出入口分析

4.2 平臺分析統(tǒng)計

根據(jù)POI興趣點,查詢周邊地上地下停車場在三維場景中的分布[4],并實現(xiàn)快速定位及相關(guān)車庫信息查詢。如圖9所示:

圖9 POI周邊查詢

根據(jù)所查詢的POI興趣點查詢周邊車位數(shù)距離統(tǒng)計圖,方便對城區(qū)地下停車場數(shù)量分布進(jìn)行定量統(tǒng)計分析。如圖10所示:

圖10 距離統(tǒng)計

根據(jù)停車場出入口的道路分布情況對出入口進(jìn)行視域動態(tài)模擬分析[5],分析出入口分布與路網(wǎng)關(guān)系的合理性。如圖11所示為某酒店出入口處車輛行駛過程中的視域分析。

圖11 視域分析

5 結(jié) 論

小區(qū)停車場管理系統(tǒng)在物業(yè)管理領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用,但將城區(qū)所有停車場引入三維地理信息系統(tǒng)中,服務(wù)于城市規(guī)劃管理還沒有形成很好的應(yīng)用體系。本文從城市停車場三維地理信息平臺數(shù)據(jù)和軟件系統(tǒng)兩個方面進(jìn)行介紹,首先研究了基于多源數(shù)據(jù)創(chuàng)建停車場粗模、精模的技術(shù)方案,然后重點介紹了停車場三維地理信息平臺相關(guān)的框架與應(yīng)用,提高城市規(guī)劃管理的水平和效率。今后還可以充分利用地下空間普查數(shù)據(jù)中其他成果(地下通道),進(jìn)一步深化應(yīng)用。

[1] 趙彩.中小城市停車場規(guī)劃[J].科技信息(科學(xué)教研), 2007(29):365～366.

[2] 陳志龍,孟艷霞.地下停車場系統(tǒng)城市設(shè)計[J].工業(yè)建筑,2007(S1):59～60+3.

[3] 程民.城市停車信息采集平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國科技信息,2011(11):92～93.

[4] 王陳媛,張平,陳志龍等.地下停車場系統(tǒng)布局形態(tài)探討[J].地下空間與工程學(xué)報,2008(04):615～619.

[5] 胡成勇.城市停車場景觀規(guī)劃探討[D].福建:福建農(nóng)林大學(xué),2011.

Research and Application of 3D City Parks Geographic Information System

Hu Zhangjie,He Xingfu
(Chongqing Survey Institute,Chongqing 400020,China)

The rapid development of 3D geographic information brings a large number of industrial applications,management of existing parking resources to effectively grasp and reasonable utilization of resources,free city added urban parking resources,it's important to construct the city parking 3D Geographic Information System Platform.In this regard, based on the results of the park space survey modeling techniques is developed.In this paper,the development of 3D geographic information system technology,combined with the characteristics of the 3D simulation technology,a new modeling techniques to automatically build a 3D coarse park modes by space survey is developed,and practical engineering applications in urban planning and management.Practice shows that,with easy management,quick and easy to update and other features based on modeling techniques of spatial survey.

3D geographical information;space survey;3D simulation;urban planning and management

2014—01—23

胡章杰(1983—),男,工程師,主要從事3DGIS研發(fā)等技術(shù)工作。

重慶市應(yīng)用開發(fā)計劃項目(cstc2014yykfB40004)