1、三维街景数据在特大城市街区道路环境现状评估中的应用以北京市为例 关丽 丁燕杰 陈品祥 熊文 刘璇 冯学兵 北京市测绘设计研究院城市空间信息工程北京市重点实验室 北京工业大学建筑与城市规划学院 摘 要： 从特大城市街区单元的道路环境问题入手, 在明确了三维街景数据获取方式与特点的基础上, 设计了基于三维街景数据的城市区域街区单元的评估模式。这种借助于倾斜摄影测量和车载移动设备的三维街景数据, 将大大提高城市区域评估的效率和准确率, 并高效扩大评估的范围。本文基于这种最新的城市区域评估模式, 利用街区道路环境现状评估模型对北京市典型区域实现了街道环境的评估。通过对街区单元的道路环境现状评估结果发现
2、, 基于三维街景数据的特大城市街区单元道路环境现状评估模型对于提高评估效率和准确率具有大幅帮助。同时发现, 北京市机动车占道、绿蔽缺乏、栏杆恶劣、街道失落的情况仍很严重, 街区单元道路环境的改善任务仍很重。研究成果将为城市精细化管理和城市设计提供数据支撑, 为城市形象改善提供坚实基础。关键词： 三维街景数据; 街区单元; 城市现状评估; 道路环境; 作者简介：关丽 (1980) , 女, 博士, 高级工程师, 主要从事遥感与 GIS应用方法等方面的研究。E-mail:收稿日期：2017-03-02基金：城市空间信息工程北京市重点实验室研究课题 (2016102) Application of
3、3D Streetscape Data in Block Street Environment Assessment of MegactityTake Beijing as an ExampleGUAN Li DING Yanjie CHEN Pinxiang XIONG Wen LIU Xuan FENG Xuebing Beijing Key Laboratory of City Spatial Information Engineering, Beijing Institute of Surveying and Mapping; School of Architecture and Ur
4、ban Planning, Beijing University of Technology; Abstract： This paper starts with the problem of the street environment of block unit.Based on making clear the acquisition mode and characteristics of 3D streetscape data, the paper designs the assessment model of regional block unit based on 3D street
5、scape data.The 3D streetscape data, with the aid of oblique photogrammetry surveying and mobile equipment, will greatly improve the efficiency and accuracy of urban regional assessment, and expand the assessment scope.Based on the latest urban regional assessment model, with the street environment a
6、ssessment model of the current situation, this paper analyzes the street environment assessment of current situation in the typical area of Beijing.Through the street environment assessment of block unit, we find that in the megacity street environment assessment model of block unit based on 3D stre
7、etscape data has greatly help to improve the assessment efficiency and accuracy.At the same time, motor vehicle lane, green shade deficiency, bad railings and street lost situation are still very serious in Beijing, the street environment improvement of the block unit is still a heavy task.The resea
8、rch results will provide data support for urban fine management and urban design, and provide a solid foundation for the improvement of city image.Keyword： the 3D streetscape data; block unit; urban current situation assessment; street environment; Received： 2017-03-02目前, 特大城市的街区单元道路环境问题很多, 包括机动车占道、
9、绿蔽缺乏、栏杆恶劣、街道失落等。对于街道单元环境现状的有效评估, 是量化街道环境问题的有效解决方式, 明确城市在该方面问题的严重程度, 以方便后续的街道环境改造和升级。因此, 要解决街道单元环境问题, 首先要做好街道环境的评估工作1-3。街道环境评估方面, 国内学者有较为丰富的研究, 多集中在商业街区、居住区、开放式广场公园等城市地区4-6。潘海啸等提出了鼓励街道中多样化的活动是提高街道吸引力的重要的方法7;卓健介绍了欧洲城市机动性概念及人性化交通建设6;有作者整理了日本小城市居民在滨水环境的主要行为模式, 提出应在特定区域兼顾特定人群需求;有作者介绍了完整街道政策;有作者介绍了绿色街道景观设
10、计层次与步骤;有作者介绍了澳门的微绿地设计实践。有作者曾指出, 人行道越狭窄, 孩子玩耍时对于车行道的骚扰就会越多7-9。这些研究主要基于理论层面, 但目前仍没有发现基于三维街景数据探索街区单元道路评估模式的研究。本文基于三维街景数据实现了全新的北京市街区单元道路环境的现状评估研究。1 三维街景数据的获取与评估应用模式三维街景数据由于其高定位精度、纹理可视化强、可测量等特点, 广泛应用于城市精细化管理的各个专业领域。在明确三维街景数据的获取原理基础上, 将详细论述三维街景数据在城市街区单元道路评估中的应用模式。1.1 三维街景数据的获取方式三维街景数据的获取方式总体上可分为基于车载激光扫描技术
11、、基于倾斜摄影测量技术和地空一体化混合建模技术等 3种模式, 技术成果如图 1所示。图 1 不同技术手段获取的三维街景数据 下载原图(1) 基于车载激光扫描技术。车载激光扫描技术是通过将激光扫描仪置于移动平台之上进行作业的方式10-12。(2) 基于倾斜摄影测量技术。基于倾斜摄影测量技术获得的三维街景数据, 是从高空俯瞰的模式获得的数据, 主要用于获取城市道路和建筑顶部及侧部的纹理13-15。(3) 地空一体化混合建模技术。地空一体化混合建模技术属于三维街景模型的数据处理技术, 是将基于倾斜摄影测量技术获得的俯瞰纹理与基于车载激光扫描技术获得的平行视觉纹理进行一体化拼合处理, 通过高精度对接,
12、 最终形成自动化三维建模手段。此种技术由于对车载激光扫描技术要求高, 目前仍处于试验阶段。1.2 三维街景数据的应用模式在明确三维街景数据的获取方式之后, 三维街景数据的应用模式就比较明显。在没有应用三维街景数据的城市区域评估模式中, 往往是采用基础地理数据+外业人工属性获取的方式去获得城市区域的现状, 耗费大量人力物力。当引入三维街景数据之后, 取代了外业人工核查的方式, 节省了人力物力。同时, 快速更新的三维街景数据可对基础地理数据进行更新和校核。图 2 基于三维街景数据的城市区域评估模式 下载原图2 街区单元道路环境现状评估模型街区单元道路环境现状评估模型是为了解决在街区这个层面上道路环
13、境的现状评估问题, 主要指街道环境评估模型。街道环境评估模型将街道分为城市道路和非城市道路, 非城市道路包括居住区道路、胡同等, 对于城市道路和非城市道路采用不同的评价指标体系。本文重点评估城市道路, 包括人行道宽度、自行车道宽度、机动车占道停车等几个指标, 街道环境评价模型指标体系见表 1。表 1 街道环境评价模型指标体系 (城市道路) 下载原表 3 应用案例本文选择典型区域进行街道网络道路环境的评估试验, 通过试验结果看到北京市街区单元道路环境还存在需要改善的空间。对北京市某区域道路路段的人行道宽度、自行车道宽度、机动车占道停车情况、机非隔离形式、人行道绿化遮蔽率等 5方面内容及 9项指标
14、进行评估。通过评估了解本区域内街道网络的环境情况。其中, 以人行道断面宽度和人行道有效通行宽度为例, 讲述详细评估过程。3.1 数据处理基于三维街景数据和倾斜摄影测量数据, 通过内业测量得到人行道断面宽度和人行道有效通行宽度。首先, 基于倾斜摄影测量数据得到初步宽度, 然后通过三维街景影像数据进行阴影的核实, 去除由于树木遮挡造成的宽度误判情况, 其他指标采用同样的办法进行采集和判断。这相对于传统的外业核查方法, 节省了大量的人力物力。3.2 指标计算对人行道断面宽度和人行道有效通行宽度进行统计评估, 得到指标计算结果, 如图 3、图 4所示。根据人行道断面宽度评价结果, 若参照人行道断面宽度
15、不小于 1.5 m的最低建设标准来看, 则北京中心城各区中除大兴区外均高达 50%以上, 其中, 最高的为石景山区, 其次为海淀区, 最低的为大兴区;若参照人行道断面宽度不小于 3.0 m的常规标准来看, 则北京市中心城各区均低于 41%, 其中最高为丰台区, 其次为西城区, 最低为大兴区。根据人行道有效通行宽度评价结果, 若参照人行道有效通行宽度不小于 1.5 m的最低建设标准来看, 则北京中心城各区中除大兴区外均为 40%以上, 其中, 最高的为石景山区, 其次为海淀区, 最低的为大兴区;若参照人行道通行宽度不小于 3.0 m的常规标准来看, 则北京市中心城各区均低于 30%, 其中最高为
16、东城区, 其次为石景山区, 最低为大兴区。从结果分析看, 对于人行道断面宽度指标, 参照人行道断面宽度不小于 1.5 m的最低建设标准来看, 则北京市中心城区的城市道路人行道断面宽度达标率为66.7%, 旧城 (二环内) 和外围区 (二环五环内) 差别不大。若参照人行道断面宽度不小于 3.0 m的常规标准来看, 则北京市中心城区城市道路达标率仅为18.5%, 偏低, 其中旧城比外围区稍高。对于人行道有效通行宽度指标, 若参照人行道有效通行宽度不小于 1.5 m的最低建设标准来看, 则北京市中心城区仅有不到半数 (48%) 的城市道路人行道有效通行宽度能够达到 1.5 m以上;若参照人行道有效通
17、行宽度不小于 3.0 m的常规标准来看, 则北京市中心城区城市道路达标率仅为 5.3%, 偏低。图 3 人行道网络有效通行宽度评估 下载原图图 4 人行道宽度评估分区结果 下载原图自行车道宽度、机动车占道停车等方面的指标的评估图和分区结果图如图 5、图 6所示。从结果分析看, 北京市总体街区单元的道路环境现状仍有待改善。图 5 道路环境指标评估 下载原图图 6 道路环境分区结果 下载原图4 结语本文从特大城市街区单元的道路环境问题入手, 在明确三维街景数据获取方式与特点的基础上, 设计了基于三维街景数据的全新城市区域街区单元的评估模式。这种借助于倾斜摄影测量和车载移动设备的三维街景数据, 不仅
18、提高了城市区域评估的效率和准确率, 而且高效地扩大了评估范围, 实现了区域评估的同步性和实时性。最后基于这种全新的数据, 利用街区道路环境现状评估模型对北京市典型区域实现了街道环境的评估。通过对街区单元的道路环境现状评估结果发现, 基于三维街景数据的特大城市街区单元道路环境现状评估模型对于提高评估效率和准确率具有革命性变化。同时, 这种城市区域的评估模式还可用于城市区域其他专题的评估, 具有广阔的发展空间。参考文献1金键, 郭孜政.城市居住区交通稳静化措施研究J.交通运输工程与信息学报, 2006 (3) :42-45. 2钱政华, 丁建明.城市交通宁静化措施与影响分析J.华东公路, 2009
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