CN114443793A - 一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，涉及国土空间规划技术领域，包括以下步骤：步骤一：对拟规划地区进行无人机倾斜摄影飞行，根据地形地势情况选取不同地区的飞行姿态和工作模式，通过倾斜摄影获取待规划地区的地物地貌三维数据，生成地物地貌三维数据库；步骤二：运用Contextcapture三维实景建模软件将航飞影像数据和POS参数建立测区，对测区填写选项参数。本发明将传统规划数据与Unity软件进行信息交互，实现国土空间规划沉浸式设计评审和方案实时协作，为加快项目进度并推动更好的决策提供了更多的规划思路和方法。
Description
技术领域
本发明涉及国土空间规划技术领域，具体为一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法。
背景技术
近年来，各类国土空间详细规划项目纷纷上马，规划设计单位工作任务重，要求高，一个规划设计院每年会有各类详细规划项目，每个项目都涉及海量的二维矢量数据、栅格数据、遥感影像数据、文档和表格等前期基础数据，对项目规划、管理协调工作带来了很大的挑战。以各类二维栅格图进行展示与成果预演，对于此类技术形式也会存在一定程度的缺点与弊端。在现今三维场景模型环境及倾斜摄影技术的快速发展下，与桥梁工程、市政工程、建筑工程、城市工程等各行业与各专业联系日趋紧密的趋势下，对于国土空间详细规划及各类专项规划的信息互交中，发展到依托三维真实场景，建立城市三维虚拟环境，在国土空间详细规划的各阶段方案讨论中进行规划地块的现状及未来的三维场景表达，为规划团队、专家评审等达到了直观、准确的不同空间尺度国土空间详细规划方案的讨论及评审技术支持。
国土空间详细规划一直是对最新的可视化空间三维技术需求最为迫切的领域之一，虚拟三维技术与实景三维模型结合可以达到广泛的应用在最新的国土空间详细规划的各个方面：展现规划方案三维虚拟现实场景的空间感和互动性不但能够给汇报方及评审专家带来强烈、真实的空间尺寸，获得人视角度的体验，还可以通过其数据在实时的虚拟环境中随时获取规划项目的矢量数据，方便重要的详细项目的规划、设计、投标、、管理，有利于设计与管理人员对各种国土空间详细规划设计方案进行辅助设计与成果方案评审。规避规划设计风险虚拟现实所建立的虚拟环境是由基于真实三维模型数据建立的数字模型组合而成，严格遵循国家相关规范规程和强制性规范条约设计的标准和要求建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“预再现”。用户在三维场景中任意漫游，人机交互，这样很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了规划项目的设计质量。加快设计速度运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意的进行修改，改变建筑自身高度，改变建筑外立面的形状、颜调，改变绿化率密度等。从而大大加快了规划方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金，提供合作平台。
融合多种类型数据的三维场景，保证倾斜实景模型、人工模型素材等三维模型与实景模型进行搭建展示、影像数据，地形数据进行融合，构建三维数据为核心的规划成果场景。规划方案多人协同编辑，促使完成三维规划方案。
以上研究大部分侧重与在现状三维实景模型的基础上构建一个规划方案实景搭建的可视化矢量空间数据进行成果提交与展示，对于国土空间详细规划及各类专项规划在规划前期、中后期成果三维化展示具有与大众更好的社会普及化与接纳度。使得规划先行这个重要的规划阶段得到体现。
在传统的城乡规划体系中，规划方案成果中，以总平面效果图、鸟瞰效果图、建筑效果图、景观节点效果图等二维栅格图纸，传统汇报规划方案成果一般采用各类效果图的方式。不能直观的表达方案内容，只能表现单个或特定的几个角度的效果，并且无法结合周边环境进行综合分析，展示的图像成果传达的信息量和规划设计有限，均无法帮助管理者或评审人员快速做出规划决策与问题，为此，我们提出一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，通过倾斜摄影获取规划范围内的地物地貌三维数据库，结合拟规划范围的基数调查数据库搭建实景3D环境模型，统筹协调管控信息数据库及空间需求制定规划方案，形成规划要素数据库和规划意向模型，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对拟规划地块或地区进行外业无人机倾斜摄影飞行，根据地形地势情况选取不同地区的飞行姿态和工作模式，通过倾斜摄影获取待规划地块的地物地貌三维数据，生成地物地貌三维数据库；
步骤二：运用Contextcapture三维实景建模软件将航飞影像数据和POS参数建立测区，根据航飞原始数据参数进行填写选项参数，进行自动三维重建、纹理映射以及对捆绑关系的重建约束的重新处理添加控制点，进行空三加密，并根据获取的地物地貌三维数据进行现状用地分类；
步骤三：获取管控信息数据与基数调查数据的空间现状数据集，并通过ArcGIS进行数据叠加处理，对规划地块内已成为此类数据图斑进行拓扑处理，使得规划区域地块与规避性数据进行划分，分析得到规划区域的整合地块范围；
步骤四：获取基础调查数据库中空间开发管理和利用信息为主的空间管理数据集进行数据整合、建立密集点云生产三角网格模型，生产地块现状三维实景模型纹理，已整合的数据与现状三维实景模型进行叠加，辅助实时用地分析与现有规划地块状况理解，对地块进行使用空间分析比对、方案设计阶段与基础调查数据进行实时视化的草图方案设计，推进规划方案决策过程；
步骤五：整合地物地貌三维数据库、管控信息数据库、基数调查数据库并识别其中主要的冲突要素，根据政策要求和专家意见，综合分析既有规划项目和土地供应的信息，协调规划地块在生态环境保护、自然资源开发利用、基础设施和公共设施的矛盾，提出适应性规划布局方案；
步骤六：以国土空间详细规划的规划成果为基础，将规划总平面图，鸟瞰图，景观效果图，节点效果图，建筑效果图作为规划栅格图像，辅助景观、建筑、道路等空间单元进行三维场景搭建；
步骤七：运用unity软件将生成的三维实景模型导入进行地形修饰与周边环境场景搭建，根据建筑、道路规划设计方案，进行天际线、视线、体量、高度、通视、淹没规划分析，对规划设计成果进行三维模型场景搭建，将最终规划成果导出进行三维场景数据表达。
进一步的，所述地物地貌三维数据库是根据正射影像、点云栅格数字高程模型、DEM等高线数据、三角形化不规则网络数据形成的前期分析数据库。
进一步的，所述管控信息数据库是使用ArcGIS进行地块数据信息交叉处理得到与原始地块处理之后得到与国土空间相关规划，空间管控等数据与各地特殊管控数据互不重叠互补冲突的优化地块。
进一步的，所述基数调查数据库，基于土地信息数据，已规划建设项目，待规划建设项目，矿产信息等数据进行基础数据调查，使得前期规划地块的地理信息分析处理分析，配合规划方案前期方案拟定等环节的数据处理流程示意图。
进一步的，步骤一中进行倾斜摄影之后，进行航片空间三维数据处理后，进行重建模型数据成果得到的待规划地块的空间三维环境模型。
进一步的，生成的三维场景数据将各阶段规划方案的三维意向模型中进行数据对比，进而得到规划方案的最终三维规划意向模型成果，从鸟瞰整体视角360°观看规划地块方案。
进一步的，步骤七中根据场景需求使用粒子系统对流体三维设计进行场景转换，提供即时分析、实时展现的三维场景展示功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，具有以下好处：
通过倾斜摄影获取规划范围内的地物地貌三维数据库，结合拟规划范围的基数调查数据库搭建实景3D环境模型，统筹协调管控信息数据库及空间需求制定规划方案，形成规划要素数据库和规划意向模型。整合多部门数据、多领域数据、多格式数据，实现国土空间详细规划沉浸式设计、评审和方案实时协作，为加快项目进度并推动更好的决策提供了更多的规划思路和方法，能通过三维规划方案虚拟环境搭建与现状三维场景进行信息可视化成果，从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，为管理者提供更直观、更准确的不同尺度城市辅助决策技术支持。
附图说明
图1为本发明三维场景模型规划成果搭建数据流程步骤分析示意图；
图2为本发明地物地貌三维数据库产生流程图；
图3为本发明管控信息数据流程示意图；
图4为本发明基数调查数据库处理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本实施例提供一种技术方案：一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，包括以下步骤：
步骤一：对拟规划地块或地区进行外业无人机倾斜摄影飞行，根据地形地势情况选取不同地区的飞行姿态和工作模式，根据数据精度调整重叠度、高度、飞行速度、飞行拍照速率、相机参数等，是否考虑航线选取，大区分割、五向飞行、带状飞行、适合与山地地区的仿地飞行等飞行模式，根据项目地块的大小在地面设置地面基站，设置不小于五个控制点，设置不小于三个检查点保障三维模型精度要求达到与实际空间经纬度十五公分误差内，通过倾斜摄影获取待规划地块的地物地貌三维数据；
地物地貌三维数据库是根据正射影像、点云栅格数字高程模型、DEM等高线数据、三角形化不规则网络数据形成的前期分析数据库；
步骤一中进行倾斜摄影之后，进行航片空间三维数据处理后，进行重建模型数据成果得到的待规划地块的空间三维环境模型；
步骤二：运用Contextcapture三维实景建模软件将航飞影像数据和POS参数，建立测区根据航飞原始数据参数进行填写选项参数，进行自动三维重建、纹理映射以及对捆绑关系的重建约束的重新处理添加控制点，进行空三加密，并根据获取的地物地貌三维数据进行现状用地分类；
步骤三：获取管控信息数据与基数调查数据的空间现状数据集，并通过ArcGIS进行数据叠加处理，对规划地块内已成为此类数据图斑进行拓扑处理，使得规划区域地块与规避性数据进行划分，分析得到规划区域的整合地块范围；
该空间现状数据集以基本农田保护红线、生态保护红线、土地利用现状、地质灾害防治基础地质、地质灾害与地质环境等现时状况为主；
管控信息数据库是使用ArcGIS进行地块数据信息交叉处理得到与原始地块处理之后得到与国土空间相关规划，空间管控等数据与各地特殊管控数据互不重叠互补冲突的优化地块；
步骤四：获取基础调查数据库中空间开发管理和利用信息为主的空间管理数据集进行数据整合、建立密集点云生产三角网格模型，生产地块现状三维实景模型纹理，已整合的数据与现状三维实景模型进行叠加，辅助实时用地分析与现有规划地块状况理解，对地块进行使用空间分析比对、方案设计阶段与基础调查数据进行实时可视化的草图方案设计，推进规划方案决策过程；
基础调查数据库中空间开发管理和利用信息为主的空间管理数据集包含土地利用现状、矿产资源现状、基础地理地质环境等现时状况为主的空间现状数据集、以不动产登记（土地、房屋、林地、草地）、土地审批、土地供应、矿业权审批等；
基数调查数据库，基于土地信息数据，已规划建设项目，待规划建设项目，矿产信息等数据进行基础数据调查，使得前期规划地块的地理信息分析处理分析，配合规划方案前期方案拟定等环节的数据处理流程示意图；
步骤五：整合地物地貌三维数据库、管控信息数据库、基数调查数据库并识别其中主要的冲突要素，根据政策要求和专家意见，综合分析既有规划项目和土地供应的信息，协调规划地块在生态环境保护、自然资源开发利用、基础设施和公共设施的矛盾，提出适应性规划布局方案；
步骤六：以国土空间详细规划的规划成果为基础，将规划总平面图，鸟瞰图，景观效果图，节点效果图，建筑效果图作为规划栅格图像，辅助景观、建筑、道路等空间单元进行三维场景搭建；
根据总平面图、景观效果图、鸟瞰效果图，基础设施图、规划说明书文本、规划公共配套设施图和规划产业项目图、规划建筑设计项目图进行实景模型搭建，在搭建模型中，进行重要阶段方案分析，根据模型平台及时修改规划方案成果与项目，与现状地形，现状空间关系，现状地块规划意向成果，进行从一处到一段再到整体的“规划落地”，并参考各类国家规划，建筑等规范与强制性条约束规划合理性进行规划方案模型审查和再优化，有助各类详细规划的矢量模型进行规划合理化分析，在充分保证规划项目地块的规划指标上，合理分配各项指标，保持平衡；
步骤七：运用unity软件将生成的三维实景模型导入进行地形修饰与周边环境场景搭建，根据建筑、道路规划设计方案，进行天际线、视线、体量、高度、通视、淹没等规划分析，根据场景需求使用粒子系统对流体三维设计进行场景转换，提供即时分析、实时展现的三维场景展示功能，对规划设计成果进行三维模型场景搭建，将最终规划成果导出进行三维场景数据表达；
步骤七中根据场景需求使用粒子系统对流体三维设计进行场景转换，提供即时分析、实时展现的三维场景展示功能；
生成的三维场景数据将各阶段规划方案的三维意向模型中进行数据对比，进而得到规划方案的最终三维规划意向模型成果，从鸟瞰整体视角360°观看规划地块方案。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：对拟规划地块或地区进行外业无人机倾斜摄影飞行，根据地形地势情况选取不同地区的飞行姿态和工作模式，通过倾斜摄影获取待规划地块的地物地貌三维数据，生成地物地貌三维数据库；
步骤二：运用Contextcapture三维实景建模软件将航飞影像数据和POS参数建立测区，根据航飞原始数据参数进行填写选项参数，进行自动三维重建、纹理映射以及对捆绑关系的重建约束的重新处理添加控制点，进行空三加密，并根据获取的地物地貌三维数据进行现状用地分类；
步骤三：获取管控信息数据与基数调查数据的空间现状数据集，并通过ArcGIS进行数据叠加处理，对规划地块内已成为此类数据图斑进行拓扑处理，使得规划区域地块与规避性数据进行划分，分析得到规划区域的整合地块范围；
步骤四：获取基础调查数据库中空间开发管理和利用信息为主的空间管理数据集进行数据整合、建立密集点云生产三角网格模型，生产地块现状三维实景模型纹理，已整合的数据与现状三维实景模型进行叠加，辅助实时用地分析与现有规划地块状况理解，对地块进行使用空间分析比对、方案设计阶段与基础调查数据进行实时视化的草图方案设计，推进规划方案决策过程；
步骤五：整合地物地貌三维数据库、管控信息数据库、基数调查数据库并识别其中主要的冲突要素，根据政策要求和专家意见，综合分析既有规划项目和土地供应的信息，协调规划地块在生态环境保护、自然资源开发利用、基础设施和公共设施的矛盾，提出适应性规划布局方案；
步骤六：以国土空间详细规划的规划成果为基础，将规划总平面图，鸟瞰图，景观效果图，节点效果图，建筑效果图作为规划栅格图像，辅助景观、建筑、道路等空间单元进行三维场景搭建；
步骤七：运用unity软件将生成的三维实景模型导入进行地形修饰与周边环境场景搭建，根据建筑、道路规划设计方案，进行天际线、视线、体量、高度、通视、淹没规划分析，对规划设计成果进行三维模型场景搭建，将最终规划成果导出进行三维场景数据表达。
2.根据权利要求1所述的一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，其特征在于：所述地物地貌三维数据库是根据正射影像、点云栅格数字高程模型、DEM等高线数据、三角形化不规则网络数据形成的前期分析数据库。
3.根据权利要求1所述的一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，其特征在于：所述管控信息数据库是使用ArcGIS进行地块数据信息交叉处理得到与原始地块处理之后得到与国土空间相关规划，空间管控等数据与各地特殊管控数据互不重叠互补冲突的优化地块。
4.根据权利要求1所述的一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，其特征在于：所述基数调查数据库，基于土地信息数据，已规划建设项目，待规划建设项目，矿产信息等数据进行基础数据调查，使得前期规划地块的地理信息分析处理分析，配合规划方案前期方案拟定等环节的数据处理流程示意图。
5.根据权利要求1所述的一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，其特征在于：步骤一中进行倾斜摄影之后，进行航片空间三维数据处理后，进行重建模型数据成果得到的待规划地块的空间三维环境模型。
6.根据权利要求1所述的一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，其特征在于：生成的三维场景数据将各阶段规划方案的三维意向模型中进行数据对比，进而得到规划方案的最终三维规划意向模型成果，从鸟瞰整体视角360°观看规划地块方案。
7.根据权利要求1所述的一种时空数据可视化的国土空间详细规划三维场景设计的方法，其特征在于：步骤七中根据场景需求使用粒子系统对流体三维设计进行场景转换，提供即时分析、实时展现的三维场景展示功能。
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2022
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