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Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第07期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.07.034基于CIM的城市规划辅助决策系统研究与实现谢梓威1，郭登亮2，赵遐龄3（1.湖南畅图信息科技有限公司，湖南长沙410221；2.湖南省地质地理信息所，湖南长沙410008；3.湖南省水文地质环境地质调查监测所，湖南长沙410100）摘要：研究了基于CIM（City Information Modeling，城市信息模型）的城市规划辅助决策系统实现的关键技术，包括模型轻量化、场景优化与加速绘制及基于空间的规划分析算法技术；介绍了系统的总体架构，以及一种适应规划业务需求的数据库设计。
在系统实现方面，介绍了场景组织浏览、景观视线分析、规划方案评审及规划辅助分析等模块的实现。
实践表明，该系统在城市规划决策中具有较高的可行性和实用性。
关键词：CIM；辅助决策系统；城市规划；地理信息系统中图分类号：TU984；TP311.52 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）07-0123-03城市规划的决策是一个复杂的过程，需要考虑环境、经济、社会等众多方面。
传统的城市规划决策方式主要依靠二维图纸和简单的工具，具有一定的局限性，难以满足复杂城市规划的需求。
CIM是以BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）、GIS（Geographic Information System，地理信息系统）、IoT（Internet of Things，物联网）为核心组成的信息技术综合体，可以对城市进行全时空、多尺度的数字化表达[1]。
CIM技术可以提供包括地理空间数据、建筑数据、环境数据等全面的数据支持，同时还可以通过虚拟可视化的方式，呈现城市规划的效果和影响，帮助决策者更好地理解城市的状态和发展趋势。
三维规划辅助决策系统
三维规划辅助决策系统(简版)是一种基于三维可视化技术，为决策者提供辅助决策的工具。
通过将决策过程中的相关数据、指标和方案以三维图形的形式呈现，使决策者能够更加直观地了解决策方案的影响和效果，进而做出更准确、科学的决策。
再次，方案评估是三维规划辅助决策系统的关键功能。
在该功能下，系统会根据用户提供的决策方案和模型，计算出各个指标的数值，并将其以三维图形的形式呈现给用户。
用户可以通过旋转和缩放三维图形来观察不同方案的差异和影响。
同时，系统还支持用户设置权重和约束条件，以评估方案的可行性和优劣程度。
最后，结果分析是三维规划辅助决策系统的最终功能。
在该功能下，系统会根据用户所选择的方案，计算出相应的决策结果，并通过图表和报表的形式将结果展示给用户。
用户可以通过分析结果，对比不同方案的效果和风险，进一步优化决策方案。
总的来说，三维规划辅助决策系统(简版)是一种利用三维可视化技术为决策者提供辅助决策的工具。
通过将决策过程中的相关数据、指标和方案以三维图形的形式呈现，使决策者能够更加清晰地了解决策方案的影响和效果，从而做出更准确、科学的决策。
虽然简版版本对数据量和功能复杂性有一定限制，但仍然具有较强的实用性和可操作性。
濮阳市自然资源和规划局推进三维辅助决策系统应用工作秦怡美
【期刊名称】《资源导刊》
【年(卷),期】2022()18
【摘要】9月7日,濮阳市自然资源和规划局召开三维辅助决策系统应用研讨会。
濮阳市自然资源和规划局党组书记、局长李世敏参加会议并讲话。
该局相关科室负责人及项目建设单位负责人参加会议。
李世敏要求,一是把濮阳市三维应用管理系统用起来,系统只有使用了才能发挥其作用;二是相关操作人员要把操作流程熟练起来,只有熟练地掌握系统的功能,才能更好地服务各项应用;三是在使用过程中把系统功能完善起来,按照边建设边应用边更新的要求,根据业务需求不断地完善系统功能,才能更好地支撑自然资源和规划工作。
【总页数】1页(P14-14)
【作者】秦怡美
【作者单位】濮阳市自然资源和规划局
【正文语种】中文
【中图分类】TU9
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三维规划辅助决策系统1、概述 (3)项目目标 (3)2系统概述 (4)系统总体结构 (4)3、功能设计 (5)3.1地图浏览 (5)3.2量测工具 (6)3.3查询搜索功能 (7)3.4全屏显示 (8)3.5三维虚拟模型 (8)3.6配置管理 (8)3.7场景管理 (9)3.10三维实体创建功能 (11)3.11规划数据加载功能 (12)3.12二三维联动 (13)3.13规划方案对比 ............................................................................................................... 1 4 3.14同屏比对.. (14)3.15日照分析 (15)3.16通视分析 (16)3.17视域分析 (16)第2页共17页1、概述规划专业辅助决策系统（三维）融合了当前地理信息系统技术、图形图像处理技术、空间数据库技术等多项前沿技术，解决和实现了多数据源的集成、10口算法、纹理压缩、交互式操作、大数据量图像的实时渲染和绘制、大数据量的动态调度和管理、三维空间分析和索引等技术难题，能够实现海量数据三维景观模型的建设。
系统完全支持OPENGL国际主流的图形标准，在驱动层对其进行了整合和统一。
另外，在产品的应用中丰富了各类 GIS分析工具、信息查询手段，与传统三维动画、三维仿真等窘然不同，实现了全COM 体系架构，使系统成为一个开放的三维 6~平台，充分体现系统的实用性、先进性、开放性、可扩展性。
项目目标规划专业辅助决策系统（三维）的建设目标是利用三维地理信息、系统技术，可对外展示城市规划成果、宣传城市建设、提升城市形象。
系统根据城市的当前状况和对城市的未来规划，将城市的过去、现在和未来任意时间的情况展示在规划设计者、政府决策者、投资开发商和普通市民面前。
其魅力不仅仅在于实时、交互式的三维功能，还在于它在此基础上提供了其他传统表现方式无法提供的、崭新的信息交流界面；在从不同角度亲身遍历三维空间的同时，通过实时三维场景调整、信息查询以及利用多媒体信息集成技术，为方案推敲、设计思想、设计特点以及相关信第3页共17页息的展示提供科学的依据和参考，帮助有关人员做出正确和科学的决策。
城市规划三维辅助决策系统方案城市规划是指对城市的土地、建筑、交通等方面进行合理布局和组织，以提高城市功能和环境质量的过程。
城市规划三维辅助决策系统是指利用三维地理信息技术，结合城市规划相关数据和辅助决策方法，为城市规划决策提供科学、高效、可视化的决策支持。
本文将介绍城市规划三维辅助决策系统的方案。
首先，城市规划三维辅助决策系统需要基于全面的城市规划数据。
包括地形地貌、土地利用现状、基础设施分布、环境质量等多个方面的数据。
这些数据可以通过地理信息系统（GIS）技术进行收集和整理，形成城市规划数据库。
同时，还可以采用遥感技术获取高分辨率的影像数据，用于城市景观分析和土地利用评估。
其次，城市规划三维辅助决策系统需要具备三维建模和可视化功能。
通过三维建模技术，可以将城市规划数据以三维形式展现出来，包括建筑物、道路、河流、绿地等要素的立体模型。
这样可以更直观地展示城市空间布局和城市形态。
同时，还需要提供可视化功能，用户可以通过鼠标和交互式操作，在三维环境中进行漫游、缩放和旋转，观察城市规划效果。
第三，城市规划三维辅助决策系统需要提供多种辅助决策分析工具。
例如，基于规则的决策支持，可以通过设定城市规划规则和指标，进行快速评估和优化方案。
此外，还可以利用多目标优化算法，比如遗传算法、粒子群算法等，对城市规划方案进行优化，找到更好的解。
同时，还可以提供城市规划评价系统，结合多个指标对方案进行综合评估。
总之，城市规划三维辅助决策系统是城市规划决策的一种重要工具，能够提供科学、高效、可视化的决策支持。
通过全面的城市规划数据、三维建模和可视化、辅助决策分析工具、以及数据共享和协同工作的能力，可以帮助城市规划者和决策者更好地理解城市规划方案，从而做出更科学的决策。
3DPLAN三维规划一体化系统一、系统概述规划管理信息化的发展已经有数十年，为了解决实际中的问题而研发出的软件系统层出不穷，就单独问题的解决而言可以说是面面俱到了。
这些系统包括：规划书证办理、地理信息、电子报批、三维城市、三维管线、规划一张图和二三维一体化等。
由于技术问题，它们基本上只能各自为政独立运行，协同工作效果差，严重地影响了规划办公的科学性和效率。
3DPLAN是一款自主研发的以数据资源管理为基础的信息系统平台，可以有效地将各类规划资源管理在一张图中，实现二三维一体化、动态数据更新和专业属性数据完整同步。
融地理信息、业务办公和辅助决策等规划管理模块于一体，可一揽子解决规划管理中所遇到的全部问题。
二、总体架构利用现代数字信息技术、三维技术等技术手段，突破现有技术瓶颈，解决三维核心技术，建立3DPLAN 三维规划一体化系统平台，并对各类地上地下城市要素进行汇集整合与叠加，形成既能覆盖整个业务办公流程又可随时提供清晰的宏观、微观、定性、定量的辅助决策一揽子解决方案。
3DPLAN三维规划一体化系统总体架构采用的是分层结构设计和实现方式，运用不同层次间的相互独立性，确保系统的高度稳定性、实用性和可扩展性。
系统总体架构如下图所示，整个框架由四层结构、两大保障体系构成。
即：应用层、引擎层、数据层、支撑层和信息管理制度保障体系与信息安全保障体系。
三、资源汇集3DPLAN可以轻而易举地将各类规划图形数据叠加管理在一张图上。
其强大的模块功能确保数据的合理、专业、全面和规范性，并具有良好的动态更新机制，从而保证了资源的空间数据和属性数据齐全且始终都是新的。
系统在数据资源汇集上采用了数据层和应用层两大层面的分层设计。
从数据层面而言，系统将各类业务办公、规划审批、日照分析、地上地下建筑、地理信息等各类数据信息全部叠加管理，形成三维的、动态的，具有数据灵魂的规划一张图，并赋予其良好的动态更新机制，从而确保了空间数据资源和属性数据资源的齐全与始终保持全新。
城市规划三维辅助决策系统目录一、概述 (1)1.1 系统结构 (1)1.2 工作原理 (2)二、电子报批 (3)2.1 总规电子报批 (3)2.1.1 图形规整 (3)2.1.2 辅助审核 (3)2.2 控规电子报批 (4)2.2.1 数据整理 (4)2.2.2 查询 (7)2.2.3 统计 (8)2.2.4 数据检测 (9)2.3 修规（总平）、单体、市政和竣工验收电子报批 (11)2.3.1 系统模块设计 (12)2.3.2 系统功能分析 (13)2.3.3 系统功能结构分析 (14)2.3.4 功能简介 (14)2.3.5 数据库设计 (21)2.3.6 系统应用方案 (24)2.3.7 规划局部分有关电子报批建设文件 (28)2.4 入库管理 (43)2.4.1 数据库设计 (43)2.4.2 系统安全设计 (44)三、数字城市 (46)3.1 系统建设目标和思路 (46)3.2 系统建设原则 (47)3.2.1 保证系统的稳定性和扩展性 (47)3.2.2 兼顾场景的真实性和艺术性 (47)3.3 系统功能 (48)3.3.1 图层图类控制 (48)3.3.2 场景漫游功能 (49)3.3.3 三维模型展示功能 (49)3.3.4 三维搜索查询功能 (49)3.3.5 三维效果输出 (50)3.3.6 超级链接查询 (50)3.3.8 三维标绘 (50)3.3.9 系统自身建模 (50)3.3.10 报审方案动态调整 (51)3.3.11 辅助决策功能 (51)3.3.12 规划一张图 (53)3.4 系统关键问题的解决 (53)3.4.1 改善系统运行性能 (53)3.4.2 系统交互操作的实现 (54)3.4.3 大场景漫游的实现 (55)3.4.4 海量数据存储 (55)3.4.5 系统界面组织 (56)3.4.6 多层次和多精度数据源管理 (56)3.4.7 高效率三维图形引擎 (57)3.4.8 多版本策略 (57)3.4.9 自动更新机制 (57)3.4.10 多用户权限 (58)3.5 系统技术方案设计 (58)3.5.1 系统设计 (58)3.5.2 系统体系结构 (58)3.5.3 系统物理结构 (59)3.5.4 数据库系统选型 (60)四、系统实施计划 (61)4.1 系统进度安排 (61)4.2 系统验证计划 (62)4.2.1 验证安排 (62)4.3 系统运行计划 (63)4.3.1 培训计划 (63)4.3.2 安装调试计划 (64)4.4 系统服务计划 (64)4.5 成果提交 (65)一、 概述城市规划管理信息系统历经数十年的发展，涌现了多种理念和系统方案。
城市规划三维辅助决策系统介绍城市规划三维辅助决策系统是一种利用三维建模、数据分析和可视化技术，为城市规划领域的决策者提供辅助决策的工具。
该系统通过整合城市空间数据、经济社会数据和环境数据，构建城市的三维模型，以提供全方位的城市信息和支持决策分析。
城市规划三维辅助决策系统的核心功能包括数据管理、数据分析和可视化展示。
首先，该系统可以对各类城市数据进行集中管理和统一存储，包括地理信息数据、人口经济数据、资源环境数据等。
通过数据管理功能，系统能够实现数据的快速检索和查询，为后续的决策分析提供数据支持。
其次，系统还具备强大的数据分析功能，能够通过各种分析方法对城市数据进行整理、提炼和加工，从而得出有关城市规划的指标和关键信息。
最后，系统能够将数据分析结果通过三维可视化的方式进行展示，以提供直观、全面的城市信息，使决策者能够更好地了解城市的现状和发展趋势。
城市规划三维辅助决策系统的主要优势在于其全面性和实时性。
通过整合多源数据，该系统不仅可以提供城市的各种基础信息，如土地利用、道路交通、城市设施等，还可以融入更多的数据维度，如环境质量、社会经济等，以进一步综合分析城市的现状和潜在问题。
此外，系统还可以根据不同用户的需求定制化功能，使得决策者能够根据具体情况定制数据分析和可视化展示的方式，以提供更精准、实用的决策支持。
在实际应用中，城市规划三维辅助决策系统有多种应用场景。
首先，该系统可以应用于城市总体规划的制定阶段，通过对城市空间数据的分析和可视化展示，帮助决策者理解城市的发展潜力和问题所在，从而制定科学合理的规划方案。
其次，系统也可以应用于具体项目的规划和设计阶段，通过对项目区域的三维模型建立和数据分析，辅助决策者进行场地分析和方案定制。
此外，系统还可以应用于城市运营与管理的各个层面，如市政设施管理、交通运输管理、环境保护等，帮助决策者实现城市资源的合理配置和管理。
总的来说，城市规划三维辅助决策系统是一种具备数据管理、数据分析和可视化展示功能的工具，通过整合城市各类数据，为城市规划领域的决策者提供全方位的城市信息和支持决策分析。
三维规划辅助决策系统目录1、概述 ...................................................................... ３项目目标......................................................... ３2系统概述 .................................................................... ４系统总体结构..................................................... ４3、功能设计 .................................................................. ５3.1地图浏览...................................................... ５3.2量测工具...................................................... ６3.3查询搜索功能.................................................. ７3.4全屏显示...................................................... ８3.5三维虚拟模型.................................................. ８3.6配置管理...................................................... ８3.7场景管理...................................................... ９3.10三维实体创建功能........................................... １１3.11规划数据加载功能........................................... １２3.12二三维联动................................................. １３3.13规划方案对比............................................... １４3.14同屏比对................................................... １４3.15日照分析................................................... １５3.16通视分析................................................... １６3.17视域分析................................................... １６1、概述规划专业辅助决策系统（三维）融合了当前地理信息系统技术、图形图像处理技术、空间数据库技术等多项前沿技术，解决和实现了多数据源的集成、LOD算法、纹理压缩、交互式操作、大数据量图像的实时渲染和绘制、大数据量的动态调度和管理、三维空间分析和索引等技术难题，能够实现海量数据三维景观模型的建设。
系统完全支持OPENGL国际主流的图形标准，在驱动层对其进行了整合和统一。
另外，在产品的应用中丰富了各类GIS分析工具、信息查询手段，与传统三维动画、三维仿真等窘然不同，实现了全COM体系架构，使系统成为一个开放的三维GIS平台，充分体现系统的实用性、先进性、开放性、可扩展性。
项目目标规划专业辅助决策系统（三维）的建设目标是利用三维地理信息系统技术，可对外展示城市规划成果、宣传城市建设、提升城市形象。
系统根据城市的当前状况和对城市的未来规划，将城市的过去、现在和未来任意时间的情况展示在规划设计者、政府决策者、投资开发商和普通市民面前。
其魅力不仅仅在于实时、交互式的三维功能，还在于它在此基础上提供了其他传统表现方式无法提供的、崭新的信息交流界面;在从不同角度亲身遍历三维空间的同时，通过实时三维场景调整、信息查询以及利用多媒体信息集成技术，为方案推敲、设计思想、设计特点以及相关信息的展示提供科学的依据和参考，帮助有关人员做出正确和科学的决策。
2系统概述规划专业辅助决策系统（三维）采用分层的架构体系，各层之间相互独立，便于系统升级和维护。
系统建设分为三层：数据层、服务层、应用层。
系统建设包括三部分内容：基础功能设计模块、规划辅助决策模块、三维综合管网模块、与其他系统的接口。
系统总体结构界面框架采用如下结构：功能简介：系统主框架，该页面中，展示了系统中的模块菜单的信息。
3、功能设计3.1地图浏览系统可以实现三维地图的平移、缩放、俯仰、旋转等基本操作。
系统能提供灵活的、交互式的浏览漫游功能.系统可以通过鼠标、键盘、操纵杆、控制面板或者任意组合方式来控制飞行的速度、高度视角，使得用户可以灵活、便捷的在三维场景中浏览，操作简单，易于使用。
随着鼠标的移动显示到达的地域名称、状态栏坐标切换显示。
通过鼠标滚轮滚动方式或者左下方的工具条来自由缩放三维影像地球，可以从不同的高度来浏览窗口，并且可以直接定位到房屋、街道、城市、国家、全球的高度。
系统可以通过鼠标、键盘、操纵杆、控制面板或者任意组合方式来控制飞行的速度、高度视角，使得用户可以灵活、便捷的在三维场景中浏览漫游，操作简单，易于使用。
随着鼠标的移动显示到达的地域名称、状态栏坐标切换显示。
1.地图缩放通过鼠标滚轮滚动方式或者左下方的工具条来自由缩放三维影像地球，可以从不同的高度来浏览窗口，并且可以直接定位到房屋、街道、城市、国家、全球的高度。
2.平移通过鼠标的点按动作，根据鼠标移动的方向，实现对三维地球任意方向的平移；3.拖动通过鼠标的点按动作，根据鼠标移动的方向，实现对三维地球任意方向的拖拽；4.旋转通过点击旋转按钮，让用户以屏幕中心点为中心，做三百六十度环绕飞行，可从不同的角度查看目标，以便更加全面的查看对象属性；5.指北当三维地球处于任何倾斜状态时，指北功能能够实现对影像在3D窗口中的上方为地形的北方；6.居中通过鼠标双击三维地球上的某一兴趣点，向该兴趣点移近，并使该兴趣点自动在三维窗口居中显示；3.2量测工具1.垂直距离量算在地图上选择两个点，可以测量两点的垂直距离。
2.水平距离量算在地图上选择两个点，可以测量两点的水平距离。
3.空间距离量算在地图上选择两个点，可以测量两点的空间距离。
4.面积量算在地图上选择一个区域，可以计算区域面积。
5.剖面图在地图上选择若干点，可以显示任何相邻两点的地形剖面图。
3.3查询搜索功能1.地标管理和查询系统支持自定义兴趣点功能。
◆可以根据行政区划的名称对地名数据查询、定位。
◆重要企业或地标的查询与定位。
◆根据关键字对企业或地标进行查询、定位。
2.漫游路径管理和查询系统支持自定义漫游路径管理及查询功能。
用户通过鼠标点击，获取一系列点，形成漫游路径并保存到数据库，同时添加到信息树。
支持路径的播放和查询。
以及视频输出功能。
3.4全屏显示✧可将三维场景窗体充满整个显示屏幕，以达到最佳显示效果和三维交互体验。
✧通过ESC键可退出全屏模式。
3.5三维虚拟模型制作工程枢纽的三维虚拟模型，并把模型嵌入到三维场景中。
采用三维建模软件3DMAX，参考工程设计图纸、拍摄照片等资料，建立城市规划的三维虚拟模型。
图 0-1三维虚拟模型3.6配置管理包括系统权限管理、日志管理、用户管理等内容。
1.日志管理日志管理主要是对登录系统的用户的信息进行记录，同时根据设置情况，把用户对一些功能操作情况也进行记录。
2.用户管理用户新增由用户统一管理系统负责。
用户管理主要是对系统的现有用户浏览、以及角色等用户信息的管理。
3.权限管理权限管理是对当前系统现有用户以及角色的权限的分配与管理。
只控制到菜单。
3.7场景管理1、特定场景✧支持预定义特殊场景位置，以便随时返回观看。
✧通过特定场景的组织，可在三维场景中把信息化管理的相关内容分类管理起来。
如标志建筑信息等直观的在三维平台上显示。
当选中某一特定场景，则能快速定位到该特定场景所处位置。
2、动画导航图 0-2动画导航✧支持预定义场景漫游的路径，实现预定义动画导航；✧系统允许用户自己定义动画导航线路，增强系统和用户互动；✧生成的动画路径可在本地保存。
3、视频输出定义好的动画路径可加载背景音乐导出成AVI视频文件。
图 0-3视频输出4、图片输出当前的场景内容能够输出为通用格式的图片文件。
图 0-4图片输出3.10三维实体创建功能系统将提供三维建筑、立体，以及动态三维模型的创建功能。
包括：1、加载三维模型；2、把外部文件的三维模型导入到系统中，支持多种数据格式；3、建筑物建模，便捷高效的即时建模工具，建筑物顶部纹理可利用系统中的影像，建筑物四周纹理从外部纹理库中导入，支持平顶房屋和脊形房屋建模；4、加载多边形立体模型；5、加载正六面体模型；6、加载圆柱体模型。
图 0-5三维实体创建功能3.11规划数据加载功能系统可以直接支持规划数据，包括矢量、模型，文字，图表进行本机加载。
数据加载可以按规划方案，也可以按数据类型进行加载。
图0-6规划数据加载功能3.12二三维联动✧实现三维场景与导航图的关联联动。
在三维场景中的操作，导航图中显示当前视点的位置和方向，实现导航图与三维场景互动的交互式功能。
点击导航图窗口某点，三维视点自动切换到该点位置，并自动居中。
✧能够实现鹰眼图的定制管理。
图0-7鹰眼导航3.13规划方案对比对于同一报建项目的的多个方案，可进行双屏或多屏关联比较，用户根据实际的使用环境自定义多屏的数量，实现从不同角度、不同方位来观察各个规划设计方案，比较不同方案对城市景观，对周围建筑的影响，以直观的方式评估各个方案的优缺点，便于使用者分析和判断最优化的方案。
图0-8规划方案对比✧对于方案的审批意见，可以批注的方式添加到场景内容中去；✧批注以批注标签的方式显示在场景中，鼠标单击该标签，则显示批注内容；✧创建批注时，由用户指定位置，批注内容上传到服务器数据库中，由数据服务平台统一进行调度管理；✧客户端将批注作为一个独立的图层进行管理；✧批注也支持查询统计功能；✧系统登录用户可删除和编辑自己的批注，对于其它的批注可进行只读操作。
3.14同屏比对系统要求为建筑规划提供空间信息不分析服务功能。
可实时动态地对建筑物高度、角度、色彩等迚行调整。
实现多方案比较分析。
对同一位置的多个建筑方案的切换、比较。
