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一、引言

四合院雜亂的現(xiàn)狀給管理和規(guī)劃帶來(lái)了很多困擾，現(xiàn)有的管理手段已不能全面解決這些問(wèn)題，主要困難如下:2)整體展現(xiàn)保護(hù)區(qū)內(nèi)院落和胡同風(fēng)貌情況困難。目前，反映保護(hù)區(qū)內(nèi)風(fēng)貌的手段主要有影像、實(shí)地拍攝的照片和風(fēng)貌分類色塊(即基于對(duì)院落和建筑風(fēng)貌的分類，用不同顏色色塊表現(xiàn)各院落和建筑風(fēng)貌情況)，但各種手段都無(wú)法讓規(guī)劃研究人員和決策者直觀全面了解各院落的真實(shí)情況。對(duì)于影像，由于樹木的遮擋和飛行高度的限制，不能清楚反映各院落的肌理;對(duì)于實(shí)地拍攝的照片，因?yàn)閿?shù)量有限，只能反映部分代表性院落的情況;對(duì)于風(fēng)貌分類色塊，因?yàn)榉诸愑邢蓿瑹o(wú)法全面描述各個(gè)院落復(fù)雜的情況。3)歷史變遷研究困難。目前，在四合院內(nèi)插建了許多高程建筑，采用二維地圖只能反映院落格局的變化，無(wú)法反映建筑高度的變化和空間形態(tài)的變遷。4)規(guī)劃效果表達(dá)困難。目前，規(guī)劃方案的審核多采用規(guī)劃效果圖的方式，但由于四合院的環(huán)境復(fù)雜，規(guī)劃效果圖制作人員往往很難在效果圖中還原建設(shè)項(xiàng)目現(xiàn)狀，以及周邊院落和臨近胡同的現(xiàn)狀情況，導(dǎo)致效果圖和實(shí)施后效果差別較大。針對(duì)以上問(wèn)題，本文對(duì)利用三維地理信息系統(tǒng)輔助四合院保護(hù)的方法和思路進(jìn)行探索和研究，并將相關(guān)成果在“東四南歷史文化保護(hù)區(qū)保護(hù)規(guī)劃”和“鐘鼓樓廣場(chǎng)恢復(fù)整治”項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。

二、技術(shù)路線

結(jié)合目前四合院管理、保護(hù)、規(guī)劃中存在的各種困難和歷史文化名城保護(hù)區(qū)保護(hù)規(guī)劃研究的需求，本文提出了一套利用三維地理信息系統(tǒng)輔助四合院保護(hù)的思路。基于多時(shí)期、多分辨率大比例尺地形圖、影像圖，以及文物保護(hù)專題數(shù)據(jù)、規(guī)劃專題數(shù)據(jù)、房產(chǎn)專題數(shù)據(jù)、風(fēng)貌普查數(shù)據(jù)，構(gòu)建二三維一體化的現(xiàn)狀庫(kù)、歷史庫(kù)和規(guī)劃庫(kù)，并以此為基礎(chǔ)，搭建舊城歷史文化保護(hù)區(qū)三維規(guī)劃管理系統(tǒng)，為在三維環(huán)境下研究四合院的生長(zhǎng)與沿革，探討四合院的規(guī)劃和保護(hù)，直觀呈現(xiàn)四合院的未來(lái)創(chuàng)造條件。

三、現(xiàn)狀、歷史、規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

1．現(xiàn)狀三維庫(kù)的建立按照《三維地理信息模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)范》(CH/T9015—2012)的分類，以四合院為主體的歷史文化保護(hù)區(qū)現(xiàn)狀三維庫(kù)中主要包括:建筑要素模型、交通要素模型、植被要素模型、場(chǎng)地要素模型和其他要素模型。主流的三維建模手段包括:基于航空攝影測(cè)量、基于實(shí)地外業(yè)測(cè)量和三維激光掃描。由于歷史文化保護(hù)區(qū)多集中于空域管制嚴(yán)格的二環(huán)以內(nèi)，因此基于航空攝影測(cè)量和機(jī)載三維激光掃描進(jìn)行三維建模均不可行。本文采用了基于大比例尺地形圖，結(jié)合地面三維激光掃描技術(shù)、航空攝影測(cè)量等多手段采集建筑物高程的方法進(jìn)行三維建模。為支撐保護(hù)規(guī)劃研究和四合院管理，各建筑需擁有相關(guān)的屬性，其中包括:建筑建成年代、產(chǎn)權(quán)登記情況、建筑風(fēng)貌和院落風(fēng)貌所屬類別等信息。2．規(guī)劃三維庫(kù)的建立規(guī)劃三維模型的制作要素應(yīng)包括建筑和景觀兩大類。對(duì)于不同保護(hù)原則的四合院，三維模型制作工藝也不盡相同。對(duì)于以修繕維修為主的院落，規(guī)劃三維模型應(yīng)保留現(xiàn)狀三維模型的坐落位置和主體結(jié)構(gòu)，制作主要依據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)現(xiàn)狀三維模型進(jìn)行修改。對(duì)于新建及完全改造的四合院，應(yīng)按照規(guī)劃設(shè)計(jì)總平圖、立面圖和效果圖制作規(guī)劃三維模型。對(duì)于部分改造的四合院，規(guī)劃模型制作需結(jié)合現(xiàn)狀三維模型和規(guī)劃總平圖共同制作。規(guī)劃三維建筑信息應(yīng)包括規(guī)劃院落對(duì)應(yīng)的模型生產(chǎn)日期、整治原則、設(shè)計(jì)單位、模型制作單位、方案名稱和規(guī)劃方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如容積率、綠地率、建筑面積、用地面積等信息。

四、舊城歷史文化保護(hù)區(qū)三維規(guī)劃管理系統(tǒng)開發(fā)

舊城歷史文化保護(hù)區(qū)三維規(guī)劃管理系統(tǒng)緊密結(jié)合歷史文化名城保護(hù)區(qū)保護(hù)規(guī)劃研究和四合院管理中對(duì)地理信息的需求，除提供三維地理信息系統(tǒng)常有的三維瀏覽、信息查詢、通視分析等通用功能外，還定制開發(fā)了歷史變遷、風(fēng)貌分類展示、規(guī)劃方案比選、規(guī)劃項(xiàng)目管理、違法建設(shè)管理等功能。系統(tǒng)基于CityMaker三維開發(fā)平臺(tái)搭建，服務(wù)器端采用CityMakerServer+Java開發(fā)，客戶端采用HTML+JavaScript+ActiveX控件(CityMakerPlug-in)開發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理采用MySQL。

五、應(yīng)用展示

1．研究四合院肌理和尺度的變遷四合院是一種靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)的居住模式，可根據(jù)家庭人口特點(diǎn)和生活習(xí)慣組織和改造院落空間。研究四合院的變遷歷史有助于對(duì)歷史文化保護(hù)區(qū)歷史沿革和發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行研究。20世紀(jì)50年代時(shí)該院還保留了院落格局;60年代，院內(nèi)逐漸插建了多層現(xiàn)代建筑，原有院落格局被破壞;80年代，院落加建密度進(jìn)一步增高，院落環(huán)境進(jìn)一步惡化，已經(jīng)完全失去原貌;2000年后，院落進(jìn)行了整體改造，院落空間進(jìn)行重組，逐步形成了圍合的院落空間和舒適的氛圍，實(shí)現(xiàn)了地塊的自我更新和完善。2．研究四合院改造方案舊城歷史文化保護(hù)區(qū)三維規(guī)劃管理系統(tǒng)為直觀表達(dá)規(guī)劃意圖、研討規(guī)劃方案搭建了平臺(tái)。規(guī)劃人員在進(jìn)行方案審核時(shí)，可將四合院改造方案直接插入到系統(tǒng)中，模擬建成后的效果，分析推敲規(guī)劃方案與周邊現(xiàn)有建筑的關(guān)系。3．評(píng)估保護(hù)區(qū)風(fēng)貌及歷史價(jià)值目前，建筑風(fēng)貌評(píng)估主要依靠史料研究、現(xiàn)場(chǎng)踏勘、居民訪談等手段。基于該系統(tǒng)，評(píng)估人員可首先利用該系統(tǒng)對(duì)保護(hù)區(qū)歷史沿革和現(xiàn)狀有一個(gè)總體和直觀的認(rèn)識(shí)，減少史料調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)踏勘的工作量。同時(shí)，規(guī)劃人員可將評(píng)估結(jié)果在系統(tǒng)中直觀呈現(xiàn)，為后期的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。4．輔助違法建設(shè)管理利用舊城歷史文化保護(hù)區(qū)三維規(guī)劃管理系統(tǒng)，執(zhí)法人員發(fā)現(xiàn)違法建設(shè)后，可直接到三維環(huán)境中找到相應(yīng)的位置，填寫記錄表單，上傳現(xiàn)場(chǎng)照片。事后，管理人員不僅可以直觀了解違法建設(shè)在全市的分布，同時(shí)還可有效管理違法建設(shè)查處情況。

六、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一年多的努力，利用三維輔助四合院保護(hù)規(guī)劃研究技術(shù)路線已試驗(yàn)成功，相關(guān)成果已在“東四南歷史文化保護(hù)區(qū)保護(hù)規(guī)劃”和“鐘鼓樓廣場(chǎng)恢復(fù)整治”項(xiàng)目中得到應(yīng)用。下一步將繼續(xù)挖掘三維在舊城地下空間管理中的應(yīng)用，為舊城保護(hù)提供地上地下一體化的研究環(huán)境。（本文來(lái)自于《測(cè)繪通報(bào)》雜志。《測(cè)繪通報(bào)》雜志簡(jiǎn)介詳見.

作者：李揚(yáng) 馮學(xué)兵 賈光軍顏涯單位：北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院北京市規(guī)劃委員會(huì)