三维建筑规划方案设计研究

摘要:在建筑工程建设中，规划方案的设计是一个非常关键的内容，尤其是最近几年，高层建筑、大跨度结构的不断涌现，使得传统的设计方式逐渐失去了效率，得到的设计成果存在着比较严重的对象信息丢失问题，无法满足后续应用和分析的各种需求。本文结合地理设计的内涵，探索出了一种三维建筑规划方案的设计方法，希望能够为建筑工程规划方案的设计提供一些参考。

关键词:地理设计；三维建筑；规划方案

1前言

知识经济时代，现代信息技术得到了飞速发展，建筑规划设计出现了许多新的变化，对于空间数据载体也提出了许多新的要求。在这样的背景下，传统建筑规划方案的设计方法逐渐暴露出一些不足和问题，其所形成的各种设计成果相对浅显，并不能进行更深层次的研究和应用，影响了设计的质量和效率。地理设计的出现，为建筑规划方案设计工作提供了新的思路，其能够将设计方案与地理环境影响因素模拟、数字技术应用和系统思考等结合在一起，将设计方案的视觉效果直观的展示出来，而且能够凭借良好的空间数据分析管理功能，针对最终得到的建筑规划方案进行深入评估，提出优化建议，具备良好的效果，也因此在土地利用规划，文化遗产保护等方面得到了广泛应用。

2基于地理设计的三维建筑规划方案设计

2．1设计流程

地理设计与传统设计方法最大的区别，是强调人员在整个设计过程中的交互式参与，从而为设计数据的整合以及环境状况的分析提供良好的支撑。从这一方面考虑，应该将人员的设计思路融入到信息派生中，以提升设计的效率和质量。具体来讲，主要是结合建筑施工现场的实际情况，开展一系列的分析和计算，如规划条件、自然环境等，结合分析结果，针对建筑的排布方式进设计，明确自动布局算法和约束条件，得到初步设计方案，对建筑的风格和体量进行确定，然后对得到的初步设计方案进行分析评价，做好深化设计，最终形成合理有效的规划方案成果［1］。

2．2建筑布局

建筑布局设计主要是针对建筑位置、排布等的设计，提升建筑的整体审美效果，满足人们的个性化需求。在城市化进程不断加快的背景下，城市建筑本身的平面布局形成了一定的规律，对于建筑规划设计工作也提出了更高的要求，设计人员必须立足全局，考虑各方面的影响因素，保证设计方案的合理性。建筑布局的设计主要是立足地块信息，通过排布方式、布局算法以及约束指标，形成建筑的体量与底面。应该考虑建筑布局的可行域问题，确保其处于建筑红线范围内，例如，在建筑工程规划阶段，为了保证足够的绿化面积，可以首先在规划区域内排除绿地区域，剩下的部分就是建筑主体布局的可行域，建筑规划和布局正是在这样的区域内进行。

2．3初步设计

对建筑规划方案进行初步设计的主要目的，是对相应的数据信息进行整合，形成建筑外立面和三维形态，其核心则是依照设计思想，形成研究对象的三维空间信息构造和三维模型。从目前的发展情况分析，比较常见的三维建模工具包括了CAD、3DMax等，不过其形成的成果不具备任何的语义信息和对象，想要进行修改非常困难。因此，这里采用CityEngine平台及其二次开发包，对建筑外立面的形态进行构建和展示。规则制定:对于建筑规划方案的设计而言，规则制定的主要目标，是为建筑设计提供参考，确保规划方案的合理性和可操作性。具体来讲，需要结合建筑的设计需求，进行相应的分割，结合CityEngine中的形状规则函数，在软件系统中自动生成对应的模型。规则制定的内容并不复杂，仅需要考虑以下两点:(1)建筑的基本形态，可以通过各种不同的空间规则函数的相互组合迭代来实现;其次是建筑附属设施，包括房檐、烟囱、百叶窗等，这些设施的造型复杂，基本上无法通过系统提供的规则脚本进行构建，可以结合专业的建模软件，针对不同的设施进行逐一建模，然后以通用格式导出，然后在规则脚本中，将平面几何形态替换为实体模型，增加模型的真实感和细节;三是纹理映射，其基本原理，是立足建筑整体的树状层次结构，针对相应的叶子节点，设置合理的UV和纹理路径，得到三维建筑模型［2］。(2)规则库建立:在CityEngine中，制定出的建筑规则成果并非单一的建筑三维模型，最为关键的则是规则脚本语言从CGA文件，其能够被应用到任何建筑底面中，通过对规则参数的调整，呈现出不同的样式。而且这些建立好的建筑规则能够被重复利用，为其他建筑的规划设计提供指导。因此，建立建筑规则库，是设计人员积累设计经验的过程，也可以为交互式设计提供备选方案，意义重大。

2．4方案优化

(1)评估体系:想要确保建筑规划方案设计的合理性，就必须对其进行不断的优化改进，通过设计人员、决策人员以及用户的相互沟通，最终得到被一致认同的设计成果。想要对建筑规划方案进行优化，首先需要对方案的合理性、可行性、安全性等进行分析和评估。具体来讲，建筑规划方案的评估体系包括几个方面的内容，①空间评估，可以结合GIS和GPS技术，进行二维层面的常规分析以及三维层面的分析，在三维环境中得到直观的效果反馈;②安全性评估，主要是结合地质地形信息等因素，评价规划方案的安全性;③经济性评估，计算得到相应的经济指标，与所处区域的规划条件进行对比，从而得到指标量上的评价结果;④环境影响评估，主要是采用GIS叠加分析技术，针对建筑周边的水系、道路、实地等生态因子进行叠加，做好生态敏感性分析，通过对建筑规划方案的全面评价，得到定性定量的指标结果，为进一步的优化设计提供参考和对比的依据。(2)实时优化:在建筑规划方案自动布局以及初步设计环节，采用的是交互式设计的方法，形态的构建是通过自动布局算法和CityEn-gine规则引擎实现的，其中的每一个环节和步骤都能够确保设计结果对象语义和几何形态的一致性，能够为成果的实时条件提供支撑。在对规则脚本进行编写的过程中，相关技术人员应该从建筑本身的需求出发，制定相应的规则参数，包括建筑高度、建筑层数、屋顶样式等，然后通过改变这些参数值的方式，实现建筑形态的随意变化，从中选择出最佳的建筑规划方案［3］。

3结语

总而言之，在建筑工程领域，规划方案的设计是一个非常关键的环节，对于设计人员的专业素质、设计经验以及创造精神要求较高。针对传统设计中存在的问题和缺陷，将“以人为本、因地制宜”思想作为核心的地理设计更加强调人的主观能动性，能够对地理信息数据、工具和方法进行充分利用，形成完善的空间方法体系。因此，基于地理设计，进行三维建筑规划方案的设计，不仅能够对设计成果的语义信息进行充实，还能够有效提升设计效率，推动建筑行业的健康发展。

参考文献

［1］薛梅，邱月，唐相桢．基于地理设计的城市三维空间形态设计方法［J］．规划师，2015，31(5):49－54．

［2］何兴富，谢征海．基于地理设计的三维道路设计系统研究与实现［J］．地理信息世界，2013(6):72－76．

［3］管雯君，陈汭新．基于地理设计理念的新型城市设计思路探索［J］．土木建筑工程信息技术，2015，7(4):87－90．

作者：江乐昱 单位：都昌县建筑设计院