田永明，王鴻，卞磊

(濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院，山東濟(jì)南 250013)

1 引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模的發(fā)展擴(kuò)大，城市居民對(duì)建筑的日照間距、居住環(huán)境的采光要求也越來(lái)越高，關(guān)于居住空間采光的咨詢(xún)也越來(lái)越多。因此，科學(xué)準(zhǔn)確的建筑物日照分析，不僅能有效地保障居民居住環(huán)境的陽(yáng)光權(quán)益，而且還為規(guī)劃設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，并為后續(xù)的規(guī)劃審批、房產(chǎn)管理部門(mén)的決策提供參考。

按照相關(guān)規(guī)范及當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃管理部門(mén)的要求，利用城市規(guī)劃管理部門(mén)認(rèn)可的軟件，通過(guò)日照分析計(jì)算建筑物的日照時(shí)間，滿(mǎn)足建筑物室內(nèi)采光要求，在能夠充分利用土地資源的前提下，緩解城市用地供應(yīng)日趨緊張的現(xiàn)狀，提高城市規(guī)劃的水平。

2 分析數(shù)據(jù)的獲取

2.1 基礎(chǔ)資料的收集

根據(jù)需要收集項(xiàng)目周邊1∶500數(shù)字化地形圖、控制測(cè)量已有資料、項(xiàng)目周邊擬建、在建項(xiàng)目的相關(guān)資料，擬建、在建項(xiàng)目的相關(guān)資料應(yīng)包括總平面圖、平面圖、立面圖、剖面圖等有關(guān)資料及電子數(shù)據(jù)文件。目前多數(shù)城市已經(jīng)開(kāi)展批后監(jiān)督測(cè)量，有條件的情況下亦應(yīng)收集項(xiàng)目周邊所需現(xiàn)狀建筑的竣工圖資料，并對(duì)收集到的資料進(jìn)行可用性分析。

2.2 分析建筑的確定

日照分析計(jì)算的原理是首先確定緯度、赤緯、時(shí)差、時(shí)角等基本參數(shù)，基本參數(shù)由分析建筑項(xiàng)目所在的地點(diǎn)、節(jié)氣、時(shí)間來(lái)確定，并以基本計(jì)算公式通過(guò)太陽(yáng)位置計(jì)算，獲得太陽(yáng)的方位角、高度角等值，然后通過(guò)投影原理計(jì)算陰影輪廓或用光線(xiàn)返回法判斷建筑物某個(gè)位置是否被遮擋。濟(jì)南市在總結(jié)多年規(guī)劃設(shè)計(jì)工作實(shí)踐的基礎(chǔ)上，參考國(guó)內(nèi)其他大中城市規(guī)劃部門(mén)的先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，確定了日照分析范圍的有關(guān)參數(shù)，根據(jù)參數(shù)來(lái)確定某個(gè)項(xiàng)目的遮擋建筑與被遮擋建筑。

利用收集到的基礎(chǔ)資料，內(nèi)業(yè)確定被遮擋建筑和遮擋建筑，根據(jù)濟(jì)南市的規(guī)定被遮擋的生活居住類(lèi)建筑在申報(bào)建筑高度1.5倍扇形日照陰影范圍內(nèi)確定，但該扇形半徑最大不超過(guò)150 m(如圖1所示)。被遮擋的生活居住類(lèi)建筑確定后，在其東、西、南3個(gè)方向各60 m范圍內(nèi)確定其他遮擋建筑(如圖2所示)。

圖1 日照分析范圍示意圖(確定被遮擋建筑)

圖2 日照分析遮擋范圍示意圖(確定遮擋建筑)

通過(guò)日照分析范圍的確定可以為設(shè)計(jì)人員和規(guī)劃管理部門(mén)解決下面兩個(gè)主要問(wèn)題:

(1)規(guī)定范圍內(nèi)哪些建筑對(duì)待分析的現(xiàn)狀建筑或擬建建筑可能產(chǎn)生影響;

(2)待分析的建筑會(huì)對(duì)周?chē)男┈F(xiàn)狀建筑或擬建建筑產(chǎn)生影響。

這是非常關(guān)鍵的一步，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)方案調(diào)整，調(diào)整建筑的位置、高度、功能，滿(mǎn)足待分析建筑及受影響建筑的日照要求，輔助規(guī)劃管理;管理部門(mén)則根據(jù)這些信息統(tǒng)一規(guī)劃城市空間和布局。

2.3 分析所需數(shù)據(jù)的確定

根據(jù)遮擋建筑、被遮擋建筑與既是遮擋建筑又是被遮擋建筑性質(zhì)的不同，需要測(cè)量的數(shù)據(jù)也略有不同。被遮擋建筑、既是遮擋建筑又是被遮擋建筑的生活居住類(lèi)建筑，要分析其居住空間的日照情況，需要測(cè)量其窗戶(hù)位置、層高、室內(nèi)坪高程、北檐口高程、女兒墻高程、屋脊高程等;而遮擋建筑在本項(xiàng)目中不考慮其日照情況，不需要測(cè)量層高、窗戶(hù)位置數(shù)據(jù)。上述分析所需的數(shù)據(jù)確定后，委托具有相應(yīng)測(cè)繪資質(zhì)的測(cè)繪單位進(jìn)行測(cè)量，并按照當(dāng)?shù)匾?guī)劃管理部門(mén)的要求將測(cè)量數(shù)據(jù)清晰的表達(dá)在日照分析圖上。

3 日照分析的過(guò)程

3.1 日照標(biāo)準(zhǔn)

目前我國(guó)相關(guān)的規(guī)范都對(duì)日照標(biāo)準(zhǔn)要求做出了詳細(xì)的規(guī)定，如:城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范、住宅設(shè)計(jì)規(guī)范、托兒所、幼兒園建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、中小學(xué)校建筑設(shè)計(jì)規(guī)范等，住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

住宅建筑日照標(biāo)準(zhǔn) 表1

根據(jù)上表確定所在城市應(yīng)該采用的日照時(shí)數(shù)、有效日照時(shí)間等，并根據(jù)居住的性質(zhì)(如住宅、幼兒園、中小學(xué)教學(xué)樓)來(lái)確定應(yīng)該采用的日照標(biāo)準(zhǔn)日。

3.2 參數(shù)設(shè)定

以某日照分析軟件為例，需要進(jìn)行的參數(shù)設(shè)置有地理位置設(shè)置、分析參數(shù)設(shè)置、其他參數(shù)設(shè)置。

(1)地理位置設(shè)置用來(lái)確定待分析區(qū)域的經(jīng)度和緯度，通常軟件內(nèi)都提供了全國(guó)大部分城市的經(jīng)度和緯度，如果沒(méi)有需要進(jìn)行計(jì)算的城市或者城市分區(qū)面積跨度較大，如濟(jì)南市區(qū)與商河就采用不同的緯度，這種情況可以自己定義經(jīng)度、緯度。

(2)分析參數(shù)設(shè)置包括陽(yáng)歷日期、陰歷節(jié)氣、開(kāi)始太陽(yáng)時(shí)、結(jié)束太陽(yáng)時(shí)、圖形單位、分析采樣間隔、日照時(shí)間圖面表示等，這些參數(shù)根據(jù)不同地區(qū)、不同項(xiàng)目要求進(jìn)行設(shè)置，如圖3示意:

圖3 日照分析軟件參數(shù)設(shè)置界面

(3)其他參數(shù)設(shè)置包括北方向設(shè)置、顏色表設(shè)置、文字設(shè)置等，北方向設(shè)置時(shí)要嚴(yán)格指北，顏色表、文字等設(shè)置可以使計(jì)算結(jié)果對(duì)比鮮明，便于分析人員判讀。

3.3 建筑物建模

建筑物的建模的過(guò)程就是將待分析建筑和現(xiàn)狀建筑物的平面位置、高程等數(shù)據(jù)信息利用日照分析軟件定義在日照分析圖上，建筑物建模主要包括建筑輪廓線(xiàn)、窗戶(hù)的建模、陽(yáng)臺(tái)的建模、平屋頂?shù)慕?、坡屋頂?shù)慕５取?/p>

由于日照分析計(jì)算的需要，遮擋建筑的建模模型要求必須與實(shí)際完全符合，特別是可能產(chǎn)生陰影的建筑物組成部分，如:女兒墻、電梯間、檐口、坡屋頂、轉(zhuǎn)角陽(yáng)臺(tái)等，這是非常重要的環(huán)節(jié)，建模的結(jié)果直接影響日照分析的計(jì)算結(jié)果。根據(jù)計(jì)算的需要，被遮擋建筑只需要建立建筑輪廓模型及窗戶(hù)的模型，并進(jìn)行窗戶(hù)分戶(hù)處理，此處可以省略一些建模步驟，如:屋頂建模，陽(yáng)臺(tái)建模等。而既是遮擋建筑又是被遮擋建筑，此類(lèi)建筑的特性就決定了建模的完整性，在整個(gè)建模操作過(guò)程中，所有的建模步驟都會(huì)在此類(lèi)模型中出現(xiàn)。

3.4 日照分析計(jì)算

日照分析計(jì)算的方法主要包括:單點(diǎn)分析、單點(diǎn)多層分析、多點(diǎn)沿線(xiàn)分析、多點(diǎn)區(qū)域分析、陰影分析、窗戶(hù)分析等。上述方法各有優(yōu)勢(shì)，可根據(jù)地方規(guī)劃管理部門(mén)的要求及具體項(xiàng)目情況進(jìn)行選擇，目前濟(jì)南市主要采用窗戶(hù)分析及多點(diǎn)沿線(xiàn)分析。

窗戶(hù)分析可對(duì)單體建筑、群體建筑中建筑物的窗戶(hù)進(jìn)行左端日照時(shí)間、右端日照時(shí)間和滿(mǎn)窗日照時(shí)間分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果以日照累計(jì)或連續(xù)時(shí)間、太陽(yáng)時(shí)或北京時(shí)、滿(mǎn)窗設(shè)置、各時(shí)間段時(shí)間和圖示時(shí)間段表示，窗戶(hù)分析能夠計(jì)算出被遮擋建筑獲得日照的準(zhǔn)確時(shí)間，在能夠準(zhǔn)確獲得遮擋建筑窗戶(hù)位置的情況下應(yīng)采用窗戶(hù)分析，如圖4所示。

圖4 窗戶(hù)日照分析結(jié)果

多點(diǎn)沿線(xiàn)分析是沿建筑物輪廓線(xiàn)或任意定義高度的輪廓線(xiàn)等距離布點(diǎn)分析，可快速對(duì)建筑物進(jìn)行計(jì)算或驗(yàn)算，并將實(shí)際計(jì)算結(jié)果數(shù)值直觀顯示在圖上。在建筑的規(guī)劃階段沒(méi)有具體的單體資料時(shí)，一般采用多點(diǎn)沿線(xiàn)分析的方法進(jìn)行日照時(shí)間的分析。

3.5 資料整理

日照分析完成后，需要出具正式日照分析成果資料，包括日照分析圖、日照分析報(bào)告。日照分析圖中主要包含分析范圍、建筑物模型、分析數(shù)據(jù)等，日照分析報(bào)告中要對(duì)相關(guān)資料來(lái)源及日照分析的結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)分析結(jié)果的說(shuō)明主要有以下4個(gè)方面:

(1)建成前滿(mǎn)足大寒日或冬至日滿(mǎn)窗日照時(shí)間規(guī)定的，建成后不滿(mǎn)足大寒日或冬至日滿(mǎn)窗日照時(shí)間規(guī)定的;

(2)建成前不滿(mǎn)足大寒日或冬至日滿(mǎn)窗日照時(shí)間規(guī)定的，建成后有所減少仍不滿(mǎn)足大寒日或冬至日滿(mǎn)窗日照時(shí)間規(guī)定的;

(3)建成前不滿(mǎn)足大寒日或冬至日滿(mǎn)窗日照時(shí)間規(guī)定的，建成后沒(méi)有變化仍不滿(mǎn)足大寒日或冬至日滿(mǎn)窗日照時(shí)間規(guī)定的;

(4)建成前滿(mǎn)足大寒日或冬至日滿(mǎn)窗日照時(shí)間規(guī)定的，建成后也滿(mǎn)足大寒日或冬至日滿(mǎn)窗日照時(shí)間規(guī)定的。

4 實(shí)例分析

以某住宅項(xiàng)目為例，對(duì)日照分析主要流程進(jìn)行介紹:

圖5 日照分析工程圖

如圖 5 所示，8#、9#為申報(bào)建筑，25#、29#、31#為該項(xiàng)目周邊現(xiàn)狀建筑。根據(jù)本文2.2中所述，確定9#和31#為被遮擋建筑，25#和29#為遮擋建筑，而8#既是遮擋建筑又是被遮擋建筑;根據(jù)2.3要求獲取所需日照分析數(shù)據(jù);參數(shù)設(shè)置正確后對(duì)建筑進(jìn)行建模分析，并生成前文圖1中相應(yīng)數(shù)據(jù)表格“9#窗戶(hù)日照分析表”和“31#窗戶(hù)比較分析表”(本文選取部分表格截圖)。

9#為項(xiàng)目?jī)?nèi)的建筑，從“9#窗戶(hù)日照分析表”中可以直接獲取窗戶(hù)的日照時(shí)間，例如:編號(hào)為C191的窗戶(hù)的1層～3層不滿(mǎn)足大寒日滿(mǎn)窗日照標(biāo)準(zhǔn);31#為現(xiàn)狀建筑，根據(jù)“31#窗戶(hù)比較分析表”可以得知31#日照分析結(jié)果有3種情況:窗戶(hù)編號(hào)C333、C320、C319分別對(duì)應(yīng)本文3.5中的(2)、(3)、(4)三種情況。

對(duì)于日照分析結(jié)果，窗戶(hù)分析表比較直觀，但內(nèi)容較多，不方便規(guī)劃管理人員判讀，因此需要日照分析人員進(jìn)行綜合整理，在成果技術(shù)文檔中按照不同類(lèi)別分別進(jìn)行詳細(xì)的文字說(shuō)明，同時(shí)在分析圖中對(duì)不滿(mǎn)足日照標(biāo)準(zhǔn)要求的窗戶(hù)編號(hào)以不同顏色進(jìn)行區(qū)分標(biāo)注。

5 結(jié)語(yǔ)

由于各地對(duì)日照分析具體要求不同，本文僅對(duì)日照分析的概略流程進(jìn)行介紹，以供其他城市的規(guī)劃管理部門(mén)及設(shè)計(jì)單位進(jìn)行日照分析參考和借鑒。在分析過(guò)程中要充分考慮各地日照分析的年份差、位置差、時(shí)間差等因素，并嚴(yán)格控制外業(yè)測(cè)量過(guò)程，提高測(cè)量精度，減少測(cè)量誤差，輔助規(guī)劃管理部門(mén)合理利用土地資源。

［1］張健源，李志剛.關(guān)于日照分析遮擋調(diào)整相關(guān)問(wèn)題的探討［J］.城市勘測(cè)，2012(3):110～113.

［2］王國(guó)峰，李利文，宋吉模.日照分析軟件使用技巧與心得［J］.城市勘測(cè)，2011(6):145～147.

［3］濟(jì)南市規(guī)劃局.濟(jì)南市規(guī)劃局日照分析技術(shù)規(guī)程［Z］.濟(jì)南:2006.

［4］GB 50180－93.城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］CJJ/T8－2011.城市測(cè)量規(guī)范［S］.