三维GIS在国土空间规划中的应用综述

三维GIS在国土空间规划中的应用综述

王培超

深圳市坪山规划和自然资源研究中心。广东省深圳市，518000摘要：国土空间规划是国家空间发展的指南、可持续发展的空间蓝图，是各类开发保护建设活动的基本依据。国土空间规划编制涉及大量的空间数据、属性数据和社会统计数据，同时要综合多目标下的各种规划因素，以及考虑规划编制后的有效实施和管理。为了提高国土空间规划工作效率和决策科学性，GIS技术应用到国土空间规划成为必然趋势，然而传统的二维GIS国土空间规划多以二维形式呈现数据和分析功能，通过三维技术体系呈现这些数据和功能的需求日益迫切。三维GIS技术日益成熟，无论规划分析评价方面还是监测评估预警方面都能为国土空间规划提供非常好、直观、可量化的技术手段。

关键词：国土空间规划；三维GIS；空间分析；地理设计

引言；

国土空间规划是国家空间发展的指南、可持续发展的空间蓝图，是各类开发保护建设活动的基本依据。国土空间规划拥有较好的地形数据、地貌数据和矢量数据等数据基础，这些数据多以传统的二维形式存储和展现，然而国土空间规划需要大量的多维度空间分析功能，二维数据和分析功能转化为基于三维GIS的实景表达形式和增加多维度空间分析的需求日益迫切。同时，相比二维GIS，三维GIS可以更加准确、真实地展示现实环境，为信息判读和空间分析提供更好的途径，而且部分关键的高级空间分析功能也只能在三维GIS中实现，如日照分析、质分析和链路连通性分析等。这都使得基于三维GIS的国土空间规划具有更直观、更科学、更多维度等优势。

1 基础数据集成

国土空间规划首先要研判国土空间基础状况，要求以“三调”作为“底数底图”，统一数据标准和工作底板，摸清整个国土空间的现状，还原真实世界的面貌，这是整个国土空间规划的起点。在传统的规划中，大部分基础数据资料以二维形式存储，基础底图以二维形式展现。三维GIS技术可以对真实场景进行还原，根据DEM和遥感影像数据生成三维场景模型。可以使用建筑框图数据进行参数化建模，建模成果通常被称为白模；对于较复杂或精度要求较高的建筑，可以采取倾

斜摄影或人工建模方式；其他自然环境数据则在三维场景基础上，根据应用需求进行相应建模，尽可能还原现实环境，最终生成三维国土空间“一张图”。

2国土空间规划评价分析

新的国土空间规划体系提出了“双评价”分析系统，对国土空间规划分析也提出了更高的要求。传统的二维分析功能已很难满足要求，必须基于集成了多源数据的真实三维场景，使用三维GIS技术方法改进规划评价分析理念和手段。

3三维地理设计

三维地理设计可利用已有的数据通过快速参数化搭建三维场景，同时根据需要可以实时进行修改和调整，三维地理设计已被应用到城市规划设计并拓展到铁路设计、公路设计等领域。根据涉及的指标是否定量化，三维地理设计分为定量化设计和定性化设计。

3.1定量化设计

基于已有的基础数据，根据设计方案，通过预定义的参数化规则，自动生成并可反映设计指标。此外，可将定量化的规划指标设置为相应的约束参数，如“三区三线”、城镇规划中的规划指标等，可以实时反映设计方案是否合规合理，并提出不符合指标的设计部分，通过实时调整设计方案和实时验证评测指标，找出最优设计方案，如图5所示。

3.2定性化设计

对于规模较大的国土空间规划，除了考虑定量化指标外，还需考虑众多无法定量化的天际线、建筑梯度、城市色彩等指标。在设计过程中，为辅助规划人员提供不同类型的分析工具，与定量化设计互为补充。基于三维场景的三维地理设计不仅使整个规划设计、评审和监督过程不再只面对二维地图或预制作的三维模型，而且可以通过调整参数和指标直接编辑规划成果，并可对定量化指标进行预警和建议，对定性化指标进行辅助分析，可以直接输出定性化指标方案示意图，还可实现即时调整即时呈现、即时调整即时对比、即时调整即时出图的效果，对于提高规划设计效率和成果科学性具有非常好的支撑作用。

4国土空间规划实施监管

规划的生命力在于实施。为了保障规划的有效实施，必须对实施过程进行有效的监管。因此，在规划方案经审批成为正式文件后，必须通过多种手段对其实施过程进行综合监管，以完成预定的规划目标。在传统的二维环境中，以二维形式构建国土空间数据资源体系并设计监测指标，进行执法监察和核查，同时根据已有的静态规划资料，按照相关制度和指标进行检查，再对规划实施情况进行反馈，做出评估和动态修改。当外部条件发生重大变化时，对原有的规划进行修编。然而无论方案表达的直观性、融合性，还是方案修编及新旧方案的定性和定量变化对比，都过多依赖人的意识和水平，暴露了基于二维的规划系统支撑性不足的缺点。

4.1构建动态监管体系

国土空间监测网络基于科学布点方法构建多层级监测网络体系，通过一套科学的国土空间监测指标获取长期、动态、精细化、多要素、多尺度的国土空间系统监测数据，实现高强度国土开发背景下国土空间变化及其相关影响因子的全面感知。完整的国土空间监测网络应该由互联网、物联网和“天-空-地”一体化监测技术支撑下全国-区域-市县-村镇-地块不同尺度组成的多层级监测体系，能够建立全面、详实、准确的权威性国土空间数据资源体系，涵盖国土空间基础数据集、空间规划数据集、空间管理数据集及社会经济数据，为国土空间规划实施的动态监管提供全面、有效的支持。

4.2规划成果实施监督

相对于传统的基于二维数据及分析技术的规划成果监督管理，基于三维场景和规划指标体系的三维规划带来了更多维的数据及直观的规划手段。传统的规划监督主要聚焦当前的规划方案，而基于三维GIS的规划监督进行全生命周期监督管理，在规划实施前可以进行现实与规划融合预测，实施过程中进行指标实时对比，实施后进行数据更新，并可借助遥感、倾斜摄影技术等进行长期、定期的跟踪监督，实施监督具备了全生命周期的可实施性和前瞻性。

4.3规划成果评估和修改

传统的二维规划关注规划方案的任务目标，这种静态规划过程缺乏规划成果的直观感受。同时，随着自然环境及社会环境的实时变化，基于三维GIS的动态规划则应运而生。基于真实的三维场景，通过国土空间规划平台将规划成果和规划分析管理等功能进行整合，可对规划方案进行三维浏览，并对现状数据进行融合，对现状和规划方案或者多个方案进行对比分析，得出最优方案和相应的调整细节，全方位验证规划思路，在评估过程中可以使用叠加分析等功能，同时可借助虚拟现实技术，评估人员更加身临其境，拥有最直接的感受并对成果做出最直接的评估。同时，在规划实施过程中，依据新情况和新要求对方案进行局部修正、补充以及重新调配是很难避免的。在三维场景中，规划方案的预修改和对比分析是规划方案修改非常好的前置分析，对于多种修改方案进行直观表达并融合规划方案的已实施部分，最终达到优中选优、持续优化国土空间结构和功能的目的。

5结语

三维GIS在整个国土空间规划过程能发挥多源数据集成、直观可视化及多维度分析的优势。同时，更多新技术的结合应用可在国土空间适宜性评价、生态空间规划等方面提供更科学和全面的支撑[14]。随着国土空间规划工作的深入推进，三维GIS技术的进一步发展及与其他新技术的结合应用，必定在国土空间规划中发挥更加积极的作用，进一步提高国土空间规划的科学性和合理性。

参考文献；

[1]岳文泽,钟鹏宇,王田雨,夏皓轩.国土空间规划视域下土地发展权配置的理论思考[J].中国土地科学,2021,35(04):1-8.

[2]袁源,赵小风,赵雲泰,詹运洲.国土空间规划体系下村庄规划编制的分级谋划与纵向传导研究[J].城市规划学刊,2020(06):43-48.