CIM论文 │ 面向建筑规划审批的 CIM 基础平台设计———以武汉市为例

建筑规划设计方案审查是保证设计方案符合建设要求并具有可实施性的重要手段,也是城市规划管理的重要环节。建筑规划设计方案审查内容涵盖了城市的空间形态、功能结构、交通组织、建筑色彩、材质等内容,也包括了规划条件、城市设计,以及各类相关国家规范、标准和技术规定等,涉及审查项繁多。因此,审查工作具有专业性强、工作量大等特点。随着城镇化进程的加快和建设项目的激增,传统的二维人工审查方式无法快速准确处理繁多的审批项目,无法满足复杂三维空间的城市精细化管理需求。针对这一问题,住房和城乡建设部等三部委于2020年9月联合印发了《城市信息模型(CIM)基础平台技术导则》,明确指出要建立二三维一体化的城市信息模型(CIM)基础平台,促进建设项目三维电子化报建以及基于CIM的共享协同。在互联网技术和信息化手段高速发展的大背景下,运用信息化和智能化手段开展建筑规划设计方案审批工作是新时代提高社会治理效能的具体要求,对深化工程建设项目审批制度改革与优化营商环境等具有重要的现实意义。

目前建筑规划设计方案智能化审批的探索尚处于起步阶段,早期审批系统以二维CAD图审为主,在二维指标定量分析方面有一定基础,但难以满足城市三维空间信息的要求。随后,三维GIS技术的发展使得建筑空间环境的三维可视化分析成为建筑规划审批发展的主要方向。深圳、上海和武汉等城市陆续开展了三维规划辅助审批管理的试点,但当前三维系统大多重可视化而轻量化分析,实用性欠佳。部分学者关于三维辅助建筑规划设计方案审批系统的研究也局限于限高、建筑密度、容积率等简单指标的量算。综上,现有平台不能充分面向审查需求、深入解读审查标准、全面覆盖审查要点,没有形成兼具视觉效果直观真实、分析功能高效完备的审查系统。

为贯彻落实住房和城乡建设部、自然资源部对CIM基础平台建设的总体要求,提高城市设计与规划管理的精细化水平,笔者以武汉市建筑规划设计方案审查业务为切入点,结合实际审查业务需求及信息化发展现状,探讨了面向建筑规划审批的CIM基础平台设计思路,为后续精细化管理环境下的城市二三维一体化建筑规划审批平台研发与应用指明方向。

2.1.1 审批效率有待提升

(1)规划查询烦琐。建设方案上位规划的核查依据包括总体规划、分区规划、各类专项规划、控制性详细规划、城市设计、审批信息、权属信息等,各类审查依据以纸质材料为主,查询过程烦琐。

(2)各项指标人工计算与审核工作量大。项目方案除依据用地规划许可及土地出让合同外,还需参考各类相关的行业设计规范、地方法规,涉及的审查要点及技术指标较多,审查工作量大。

2.1.2 审批的标准化和规范化有待加强

(1)报建文件没有形成统一的标准。不同的设计机构、不同的设计师的绘图习惯及对规范的掌握程度均不同,因此不同项目的图纸表达在准确性、规范性、图纸深度上亦有不同,报建文件没有形成统一的标准。

(2)方案审查内容没有形成统一的标准。除常用的国家、省市相关规范标准,不同类型的建筑有其相应的行业性规范,且部分审查规则涉及的概念缺乏明确判定标准,在方案审查过程中存在一定程度的人为主观性,缺乏统一的标准和规范来指导审查。

2.1.3 三维空间管控要素难以在审批阶段有效落实为响应国家围绕“提质提风貌”出台的系列政策要求,武汉市采用城市设计引导、政策法规管控等多种形式,进一步细化了城市三维空间管控要求,这也对武汉市建管审查工作提出了更高的要求。传统的二维CAD图纸存在表现形式的局限性,无法满足天际线、开敞度、视线通廊、建筑群体组合等对提升城市空间环境品质有重要意义的三维空间管控要素的审查需求,无法满足新时期建管审批工作的审查需求,进一步导致相关管控要素难以在审批阶段有效落实。

CIM是以建筑信息模型(BIM)、地理信息系统(GIS)等技术为基础,整合城市地上地下、室内室外、历史现状未来多维多尺度信息模型数据而形成的三维数字城市信息有机综合体,它在城市要素信息的集成融合、语义建模、可视分析等方面具有显著优势,具备数据更加多源、信息更加丰富、表达更加直观的特点,因而被广泛应用于城市规划、建设、运行、管理、决策等各个方面。笔者以武汉市为例,以辅助规划成果管理及建筑规划方案审批业务为目标,基于多源多维的城市信息模型,建立集GIS、CAD、BIM数据一体化的综合业务系统,实现现状、规划、实施数据的二三维一体化融合仿真展示、动态查询分析与智能协同审查,从而助力提升审批质效。

针对规划管理工作的实际需求,平台采用“三库一标准一平台”的总体框架,如图1所示,通过搭建建管审批专题数据库、管控指标库、审查规则库,并借助统一的数据标准在二三维一体化信息平台集成,面向各类用户提供规划成果展示查询及建管智能化审批服务。

 

 

图1 平台总体框架

3.2.1 三库

一是建管审批专题数据库。以审批需求为导向,并按用途将数据划分为现状底图、规划蓝图及实施动图三大类,三者按照统一标准、空间参考和分类体系入库,并结合实际需求进行拓展,形成内容完整、相互协同的建管审批专题数据库,为建筑设计方案审查提供基础数据支撑。其中,现状底图需包括地形、影像、街景及三维倾斜模型等反映城市发展现状的数据,以及人口、房屋建筑、用地权属等反映土地社会经济属性的数据。规划蓝图不仅应包含总体规划、分区规划、专项规划、控规细则等上位规划核查所需的数据资源,还应包括城市设计、规划条件等审查依据,且城市设计数据应包含总体城市设计基础数据、控规单元及地块层次级三维基础数据、管控要素三维数据等。实施动图应包含土地利用全流程的“批、征、供、用、补、查、登”等审批信息,以及建设单位汇交的报建方案信息,如报建方案BIM语义模型、CAD图纸、表格及相关说明文档。

二是管控指标库。根据武汉市相关规划成果、规划设计条件、建设工程规范性文件的技术审查要点,提出管控合理、要素清晰、衔接到位的建管审批指标库,包括3大类65小类审查指标项,如图2所示。同时,评估各项指标的量化分析特性,将指标进一步细分为智能审查指标、半智能审查指标、人工审查指标三大类。其中,智能审查指标项指可通过计算机定量分析并自动生成审查结果和处理意见的指标项,如建筑密度、容积率、建筑间距等。半智能审查指标项指定性与定量相结合的指标项,如建筑后退蓝线绿线,可由计算机审查建筑高度、退让距离、建筑开敞度和展开面的值,人工补充审查观赏视点、天际线韵律等控制要素,从而保障审查要点的全面性和完整性。人工审查指标项指缺乏一般性审查规定,需借助人工经验判断的管控要素,如建筑色彩与风格、活跃界面等。

 

 

图2 建筑规划设计方案审查指标体系

三是审查规则库。总结提炼各类相关行业设计规范、地方行政法规涉及的各指标项管控要求,形成机器审查技术规则库和判定规则库。其中,技术规则库指将相关技术规定及技术标准转译成计算机语言后形成的定量审查规则库,如停车位数量核算、建筑后退道路红线核算等;判定规则库指参考相关法律法规、规范标准所制定的相关概念认定规则,如建筑高度起算面、建筑外轮廓面等的认定标准。两者共同指导管控指标的智能化审查。此外,为了适配不同区域、不同用地性质的项目的差异化审查需求,或是有效应对规范新增、规范修订等多种情况,应采用配置式设计来支撑规则库的定制,以拓展智能审批功能的应用场景。例如,武汉市东湖新技术开发区住宅项目幼儿园配建标准高于其他区域,应与其他区域区分,配置独立的审查规则库。

3.2.2 数据标准

数据标准是对平台数据内容输入及输出形式的总体规范,主要包括规划条件入库标准及报建方案入库标准。其中,规划条件入库标准是通过建立标准化的规划条件模板,方便计算机自动提取规划条件中的控制要求,并以条目式拆解到对应指标项。报建方案入库标准主要是指对审查过程中涉及的数据项的命名、数据类型、长度及计算口径等的统一规范,以及对语义属性的赋予,便于数据的标准化管理和语义化解译,保障数据的完整性、一致性、规范性。数据标准的建立可帮助计算机建立各项指标的规划条件要求值与报建方案设计值之间的映射关系,从而自动比对报建方案是否满足规划要求。

3.2.3 二三维一体化平台

面向建筑规划审批的CIM基础平台应充分利用CIM技术“可展示、可查询、可审查、可分析”的优势,实现数字化报建和智能化审查,从而提升审批效率。“可展示”强调以建管审批专题数据库为支撑,实现现状、规划、实施信息的二三维一体化交互融合展示。“可查询”强调对建设项目审批所需的规划成果及报建方案的快速检索与关联查询。“可审查”强调平台应提供面向建设项目审批全过程的智能化解决方案,包括管控指标自动提取、管控规则在线配置、报建方案语义识别、管控要素智能比对等功能,实现建设项目审批从二维平面到三维立体、从定性引导到定量管控、从人工判读到机器解译的突破,促进城市建设管理的精细化、智能化。“可分析”指可以提供智能化辅助分析工具,如建设项目选址评估、规划方案在线比选、用地指标智能核算等功能,辅助城市设计及建管审批各阶段的智慧决策。

围绕提升审批效率和加强审批规范性两大核心需求,根据城市设计成果标准化管理、规划报建方案智能化审批的平台建设目标,结合建筑规划方案审查工作经验,设计了七大功能模块,分别是报建清单、管理项目、审查项目、查询项目、图层控制、分析工具和用户权限管理,平台功能框架如图3所示。

 

 

图3 平台功能设计图

面向建设单位,提供报建方案的文档清单及标准数据格式。该模块规定了报建文档结构目录和文件名称、类型。其中,表格类数据包含承诺函、主要经济技术指标表等。对于图纸类数据,如建筑设计总平面图、地下空间布局图等,平台通过制图说明来规定图纸数据坐标系、图层内容及制图规范。

管理项目模块面向数据人员,支持对规划成果、建设项目及方案等的信息录入和集成管理。平台需提供城市设计、控规细则、规划条件、建设项目等的新建、编辑、删除等功能,并可进行基本的信息查询和成果目录管理。平台应支持对BIM模型的交互式展示,通过在三维场景上集成项目位置信息,形成项目索引“一张图”,实现空间、属性、档案信息的一体化关联展示。

审查项目模块面向审批业务人员,提供智能化审批功能,包括审查要素选取、审查规则配置、一键审查、审查报告生成、审查台账统计服务。依据建管审批指标库和规则库,从上位规划核查、土地出让合同及规划条件、规范性技术要求审批要点三个方面,对报建方案中的65个指标项开展人机交互审查,支持按模板生成审查结果与审查意见表,反馈给行政主管部门,做到审查全程留痕。

查询项目功能模块面向授权用户,支持快速查询和定位所需项目并查看项目详情。提供按类型、范围、条件查询的功能,查询结果以列表和图形两种形式呈现,并支持两者之间的交互式联动展示,如点击列表可查看详情并同步定位到对应的二三维模型。

图层控制模块面向授权用户,提供基础信息、现状信息、规划信息、建设方案等二三维图层的叠加展示功能,用户可控制图层开关并设置透明度,按业务需要组织三维场景展示效果。

提供辅助城市设计和辅助建管审批两大类分析工具。其中,辅助城市设计类主要面向规划设计人员,提供“多规”查询、选址评估等二维用地分析工具及通视分析、天际线分析、视域分析等三维空间分析工具,支持规划方案的一键上传、用地指标智能核算、规划方案在线比选等功能;辅助建管审批类主要是面向管理人员,提供容积率、建筑间距、规划限高、建筑规模、建筑密度、建筑后退等审批工具的快捷入口。

提供对用户账户信息的管理和用户角色权限的控制。当前平台目标用户及职能划分如图4所示,不同用户类型的职能及业务不同,需采用基于角色的访问控制模型,对用户进行角色分类并对不同角色加以权限控制,将针对用户赋权转换为针对角色赋权,从而保证各项功能符合不同层级用户的使用要求。系统角色配置如下:

一是收件人员。主要负责建筑规划方案设计及项目资料收集。需具备访问报建清单模块查看报建文档目录及格式规范,并下载相关的模板文档的权限。

二是数据处理人员。主要负责报建数据坐标转换及格式上传。需具备管理项目、查询项目、图层控制模块权限,可进行建设项目的信息查看、新增和编辑。

三是审查人员。主要负责项目信息校核和指标审查。需具备审查项目、查询项目、图层控制及分析工具模块权限,且各审查人员仅能看到当前所负责的审查项目。

四是技术负责人。主要负责审查结果的校核及审查报告编写。需具备管理项目、审查项目、查询项目、图层控制、分析工具模块权限,且能看到所有建设项目的审查进度。

五是系统管理员。具备所有权限,并可管理用户角色权限配置。

 

 

图4 审查业务流程图

党的十九大报告提出,要运用信息化和智能化手段开展城市规划工作,提高社会治理智能化水平。研发面向建筑设计方案智能化审查的信息平台,是推进城市治理体系和能力现代化的重要举措。笔者总结了现有二三维审批系统在功能性和实用性方面的不足,并结合当前实际业务中的审查效率及规范性方面的核心痛点,针对性地开展需求分析,创造性地提出了以二三维融合为手段,以数据库、指标库、规则库为支撑,以数据标准为保障,面向建筑规划审批的CIM基础平台的总体设计思路,明确了建管审批专题数据库的核心内容,构建了建管智能审查指标库和规则库,形成了规划条件入库标准及审查数据入库标准,完善了平台的功能设计。平台的建设有助于实现建筑设计方案技术审查的标准化与智能化,在运用信息化手段提高城市规划社会治理水平方面具有重要的示范意义。平台已应用于武汉市自然资源和规划局建筑设计方案审查业务,笔者以期为其他城市的建筑设计方案管理及辅助审批决策系统建设提供参考借鉴。

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