引言：隨著數(shù)學規(guī)劃向智慧規(guī)劃的邁進，傳統(tǒng)的CAD二維繪圖、3DMax三維建模等設計工具無法滿足更深層次的應用和分析的需求。這些技術面臨一些挑戰(zhàn)，例如，它們不僅能夠將幾何面片集合轉化為可視化的圖像；設計流程必須在多個平臺上進行，而且還要應對用戶及其決策者的多次變更，這大大提高了溝通的難度，降低了設計的效率。因此必須尋找新的技術來支持這些轉變，實現(xiàn)真正的智能化規(guī)劃。地理設計作為一種創(chuàng)新的設計和規(guī)劃方式已經(jīng)被廣泛采用，它通過模擬、系統(tǒng)思考、數(shù)字技術等多種手段，有效地把握地理環(huán)境的影響，實現(xiàn)更加精準的設計。它不僅可以通過圖像、文本等表現(xiàn)形式，讓人們更加清晰地看到設計方案的實際情況，而且可以利用其強大的空間數(shù)據(jù)管理與分析功能，實現(xiàn)多次、快速的影響評估，從而持續(xù)改善設計方案的質(zhì)量。以ESRI公司JackDangermond、加利福尼亞大學圣塔芭芭拉分校的M.FGoodChild教授、哈佛大學CarlSteinitz教授、GeoDesign科技公司總裁MichaelFlaxman等一大批杰出的學術專家在地理、規(guī)劃設計領域的學術研究與實踐的推動下，取得了顯著的成果。近年來，地理設計的概念被廣泛應用于各種領域，如土地利用、生態(tài)環(huán)境和文化遺產(chǎn)的保護等領域。隨著技術的不斷改進，ESRI公司的城市引擎軟件已經(jīng)取得了長足的進步，它能夠以腳本引擎的形式實現(xiàn)規(guī)則的設計，并且可以迅速模擬出建筑物的外觀特征。因此，本文首先分析了三維建筑規(guī)劃方案中的設計流程，然后分析了建設的布局，接著進行了初步設計，最后對方案進行了優(yōu)化。希望通過本文的研究，對今后的設計有一定的幫助意義[1]。1.設計流程地理設計注重以人的視角來探索和分析各種可能的因素，并通過綜合考慮各種數(shù)據(jù)和外部環(huán)境來實現(xiàn)最佳的設計效果。在此基礎上，將設計過程中最重要的設計靈感轉化為信息生成，提高了設計效率，豐富了語義信息的設計結果。這篇文章的目的是通過提供一個三維的解決方案，讓設計師能夠快速構思出一個有效的解決方案。將使用交互式設計來模擬一個三維地理空間環(huán)境，綜合考慮三維空間、規(guī)劃條件、自然和社會經(jīng)濟條件等，根據(jù)地塊特征來制定最佳的布局。最后對這個解決方案進行詳細地設計分析與評估。經(jīng)過精心的構思，在專業(yè)的建筑中進行更加精細的室內(nèi)模型設計，最終建立內(nèi)外融合，創(chuàng)造出具有語義和幾何的三維規(guī)劃作品。因此通過深入分析，提出一種新的三維建筑規(guī)劃方案設計流程和方法，以滿足當前的需求，并將其應用到實踐中。2.建筑物自動布局為了達到最優(yōu)的使用效果，采取自動化的建筑布局設計，以便在不影響網(wǎng)站整體外觀的前提下，營造出協(xié)調(diào)而又美觀的視覺氛圍。在此過程中，綜合考量各種因素，從基礎結構到細節(jié)構思，都進行精心的調(diào)整[2]。通過對地塊的分析，可以確定建筑物的平面布局。這種布局需要考慮三個主要因素：排列方式、限制條件和布置算法。通過這些因素，可以確定建筑物的底部和整個空間的大小。（1）地塊，為了實現(xiàn)最佳的空間布局，地塊的規(guī)劃必須包括多項指標，例如土地性質(zhì)、容積率、綠化率等，以便更好地控制建筑物的分布。此外，還須充分考慮地塊的自然特征，例如坡度、坡向和高程、日照條件、風向等，促使空間合理利用。（2）建筑布局可行域，在建筑布局的過程中，必須保障所有的空間都被納入規(guī)劃的范圍之內(nèi)，以便實現(xiàn)最佳的空間利用效果。比如，當需要提高綠化率時，就應該在規(guī)劃的區(qū)域內(nèi)設置中庭、草坪等綠化空間，以此來提升整體的景觀效果。（3）排布方式，建筑空間的排布方式是一個重要的考慮因素，它不僅要考慮美觀、日照和通風，還要考慮約束指標，包括自然環(huán)境因素，如地形地貌、日照、風向、視線和水源等。此外，還需要考慮經(jīng)濟人文因素，如建筑物的規(guī)模、建筑材料的使用壽命、建筑結構的穩(wěn)定性、建筑物的安全性、建筑物的抗震性、建筑物的耐久性等。規(guī)劃要求和其他輔助因素，如區(qū)域經(jīng)濟狀況、人口密度、開發(fā)難度等，都是影響項目成敗的重要因素。（4）布局算法，研究表明，當前，許多算法都能夠自動地根據(jù)建筑的可行性，在一定的區(qū)間范圍內(nèi)構建出合理的建筑布局。其中：①鑲嵌式算法，它把建筑物抽象為一系列的點，并且根據(jù)它們的尺寸大小，采用Voronoi圖，以最接近的原則來劃分出平面；②砌磚式算法，它模擬工匠砌磚的過程，通過設定最低水平線和最高輪廓線，來實現(xiàn)對建筑物的精確規(guī)劃，從而達到優(yōu)化空間結構的目的③利用遺傳算法模擬生物進化的自然選擇原理，通過反復迭代和優(yōu)化，可以有效地實現(xiàn)對齊基準底面的布局，從而達到最佳的結果[3]。（5）建筑底面，建筑物的底部是空間布局信息模型的重要組成部分，它反映出建筑物的位置、大小、方向和基礎高度，并且可以用來決定建筑物的外觀。（6）建筑體量，建筑空間布局還反映出建筑物的體積，因此，它也可以用來決定建筑物的總重量。通過測量建筑物的尺寸，并結合容積率、其他空間參數(shù)，可以評估出該建筑物的布局是否符合規(guī)劃要求[4]。3.初步設計在這篇文章中將建筑規(guī)劃方案的設計分為兩個階段：首先，將使用建筑規(guī)則引擎來確定建筑的初始形態(tài)和風格。然后，將使用BIM模型來對建筑進行深入的設計。充分利用三維數(shù)字城市和測繪地理信息技術的優(yōu)勢，重點關注外立面的整體效果和景觀設計。最后，讓專業(yè)的建筑師來對內(nèi)部的精細結構進行深度設計，并將其轉換為BIM成果實現(xiàn)建筑物的內(nèi)外一體化集成應用。3.1城市引擎規(guī)則制定建筑規(guī)劃方案初步設計的主要目的是整合相應的數(shù)據(jù)信息，形成建筑物的外觀和三維形狀。通過cad、3dmax等現(xiàn)代化的三維建模技術，可以有效地將研究對象的三維空間信息構造及模型轉化為可操作的實體，從而提高了規(guī)劃設計的精度，同時也減少了人為操作的需求，使得規(guī)劃設計更加便捷、可靠[5]。通過ESRI公司的城市引擎平臺和二次開發(fā)包，可以實現(xiàn)對建筑外立面形態(tài)的創(chuàng)新性構想，并且可以實現(xiàn)實時的交互式調(diào)整。城市引擎平臺是支持先進的三維建模技術，它利用規(guī)則和屬性來構建出高效、精確的建筑物外觀，它不僅可以根據(jù)用戶的需求，快速、自動、大規(guī)模地創(chuàng)建出建筑物外立面三維模型，而且還具有靈活的可變性，它的關鍵步驟是設計出一套完善的建筑物形態(tài)規(guī)則，以便更好地滿足用戶的需求。3.2建筑規(guī)則制定通過對建筑規(guī)劃設計方案的研究，制定了一套完善的規(guī)則，旨在幫助建筑師更好地實現(xiàn)其設計目標，同時也使規(guī)劃具備良好的可操作性。此外，還需要根據(jù)不同類型的建筑，如城市發(fā)動機，對其進行有效的分割，并利用先進的軟件技術，創(chuàng)造出精準、高效的模型。規(guī)則的概念其實很簡單，只需要關注兩個方面即可。首先，建筑的基本形態(tài)是能通過多種空間規(guī)律，可以有效地利用季節(jié)變化的特點，并且，建筑物的附屬設施，如屋頂、煙囪和百葉窗，也具有極高的復雜性，無法僅憑系統(tǒng)提供的規(guī)則就可以完成。針對這種情況，可以使用專業(yè)的建模軟件來一個一個地創(chuàng)建模型，并將它們按照一定的標準格式導出，還可以使用平面幾何來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的腳本實體提升模型的逼真度。此外可以使用紋理映射來處理建筑物的表現(xiàn)，它的基本原理是利用建筑物的樹狀層次結構，為每個葉子節(jié)點設定適當?shù)腢V值和紋理路徑。通過三維建模技術，可以獲得完整的三維建筑圖像[6]。因此，建筑規(guī)則能夠被重復利用,為其他建筑的規(guī)劃設計提供指導。因此,建筑規(guī)則制定為設計人員進行設計過程提供強有力的理論支撐，經(jīng)驗的過程,意義重大。3.3建筑規(guī)則庫的建立在城市引擎的過程中，生成規(guī)則的結果不是單一的建筑物三維模型，最重要的是規(guī)則腳本語言CGA文件，CGA文件具有極高的實用價值，它能夠根據(jù)特定的規(guī)則參數(shù)，創(chuàng)造出各種各樣的建筑風格。此外，CGA文件還具有可重復使用的特性，能夠滿足各種場合的需求，使得城市建筑物的設計更加靈活多變。通過構建一個完善的建筑規(guī)則庫，不僅能夠幫助積累豐富的設計經(jīng)驗，而且還能夠為交互式設計提供多種可調(diào)整的參數(shù)，以滿足不同的需求。構建一個完善的城市建筑規(guī)則分類體系，以滿足不同類別和風格的要求，實現(xiàn)多種形式的建筑規(guī)則，并且通過相應的參數(shù)來實現(xiàn)交互式設計更好地滿足各種需求。4.方案優(yōu)化隨著現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展，知識經(jīng)濟時代的到來給建筑規(guī)劃設計帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的建筑規(guī)劃設計方法已無法滿足當今社會的需求，因此，許多新的、復雜的空間數(shù)據(jù)載體需要被開發(fā)，以滿足現(xiàn)代社會的需求。地理設計的發(fā)展可以讓人們更好地利用地理環(huán)境的特征、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的思維來制定有效的建筑規(guī)劃。它可以直接顯示設計的視覺效果，并依賴于良好的空間數(shù)據(jù)分析管理功能，為最終的方案提出優(yōu)化建議[7]。4.1評價體系具體而言，建筑規(guī)劃方案評價體系包括多個方面。在建筑規(guī)劃方案設計中，需要設計人員、決策者和用戶之間進行有效的溝通，以保障模型的可靠性、可操作性和可持續(xù)性。為此，必須建立一套完善的評估體系，以便從空間、經(jīng)濟、安全等多個角度對方案進行全面地評估和分析。一般來說，建筑規(guī)劃方案評估體系涵蓋了多個維度。（1）空間評價，利用GIS分析技術，實現(xiàn)二維層面的常規(guī)分析，如拓撲分析、疊加分析等，以及三維層面的視域、日照、天際線等分析，在三維地理環(huán)境下直觀獲得效果反饋；（2）安全評價，基于地上地下一體化的地質(zhì)、工程數(shù)據(jù)集成，可以進行進一步完成地質(zhì)災害和工程安全性評估；（3）經(jīng)濟評價，通過實時的數(shù)據(jù)分析，可以準確估算出地形因素、容積率、綠化率等經(jīng)濟指標，并將其與城市和農(nóng)村的規(guī)劃要求相比較，從而更好地滿足市場需求。（4）環(huán)境影響評價，利用GIS疊加分析技術，綜合評估建筑規(guī)劃方案建成后可能帶來的生態(tài)影響，包括但不限于水系、濕地、道路、氣候等，并進行相應的生態(tài)敏感性評估，從而獲得客觀準確的評價結果，為建筑規(guī)劃的優(yōu)化提供有力的依據(jù)。（5）景觀評估，旨在根據(jù)不同的環(huán)境條件，如尺寸、顏色、外觀等，以及其他可能的因素，綜合考慮后，最終確定最佳的方案[8]。4.2實時優(yōu)化通過采用交互式設計方法，可以實時調(diào)整和動態(tài)構建建筑規(guī)劃方案，從而使其具有更高的效率和準確性。這種方法不僅可以保證設計結果的幾何形態(tài)和對象語義的一致性，而且還可以有效地支持實時調(diào)整，從而使得建筑規(guī)劃方案的前期環(huán)節(jié)更加高效、精準。當設計規(guī)則腳本時，會為建筑物設置一系列的參數(shù)，例如建筑高度、建筑層高、屋頂樣式和建筑外墻顏色。可以通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)來實現(xiàn)建筑的三維形態(tài)的實時變化，通過調(diào)節(jié)這些參數(shù)來達到三維形態(tài)實時效果。5.深化設計及建筑室內(nèi)外一體化展現(xiàn)在建筑工程領域，深化設計是一個關鍵環(huán)節(jié)，要求設計師具有綜合的素質(zhì)、和工作經(jīng)驗。對于傳統(tǒng)的建筑室內(nèi)設計要具有創(chuàng)新精神，及時找到其中需要優(yōu)化的問題和缺陷，充分利用地理信息數(shù)據(jù)、工具和方法，并且以人的主觀能動性為核心，來完成建筑室內(nèi)外一體設計。以下體現(xiàn)了深化設計及建筑室內(nèi)外一體化的部分內(nèi)容。5.1基于BIM的建筑物室內(nèi)深化設計建筑深化設計是指通過深入的設計，可以更好地理解和利用建筑空間，為人們提供舒適的生活環(huán)境。這一過程包括了場地規(guī)劃、布局和外觀設計等步驟。BIM技術的出現(xiàn)，使得建筑設計的效率和質(zhì)量大大提高。它是一種用于建筑物的三維數(shù)字化技術，可以幫助建筑師更好地理解建筑結構，并且能夠更快地完成建筑設計。隨著數(shù)字城市的發(fā)展，BIM技術正在逐漸取代傳統(tǒng)的二維建筑設計圖紙。根據(jù)前期的規(guī)劃，對建筑的外觀、高度和樓層進行了詳細的分析，并在此基礎上進行了更加精細的設計。這些細節(jié)涵蓋了建筑的基本尺寸、入口、陽臺和屋頂?shù)牟季郑瑥亩鴮崿F(xiàn)了整個建筑的美觀和舒適。通過分析現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和場地情況，可以制定出一個完整的建筑方案。在設計過程中，會考慮到建筑物的采光和通風情況，并對方案進行優(yōu)化[9]。因此，基于地理設計的三維建筑規(guī)劃設計不僅豐富了設計成果的語義信息，而且有效地提高了設計效率，促進了建筑業(yè)的發(fā)展。5.2建筑室內(nèi)外一體化展現(xiàn)在深度設計的過程中，將建筑的空間信息轉換成構件信息模型，并從中提取出它們的位置坐標、形狀。這些信息會被轉換成三角面片的結構，并使用唯一的ID編碼來連接它們。這樣，就能夠在三維地理環(huán)境下，讓建筑的室內(nèi)外都能夠得到完美的呈現(xiàn)。通過將室外表面模型和室內(nèi)建筑構件模型完美結合，使得它們的幾何特征和語義信息完全一致，從而實現(xiàn)三維數(shù)字城市的微觀、精細的應用，也為實現(xiàn)基于室內(nèi)空間的智慧城市的發(fā)展提供了可行的解決方案。6.平臺研發(fā)通過對傳統(tǒng)的三維地理環(huán)境下的建筑規(guī)劃方案交互式設計模型的改良，創(chuàng)建了一個新的平臺，其結構由四層組成，其中（1）數(shù)據(jù)層，負責收集和處理基礎空間信息、建筑規(guī)范、建筑結構部件等，以及其他相關的數(shù)據(jù)。（2）引擎層，由三種不同的引擎組成：一種是專為三維數(shù)字城市而設計的，另一種是二次開發(fā)的，以滿足不同的需求。（3）服務組件層，由多種服務組件組成，它們可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫、交互、三維展示以及指標的計算，為應用層提供更加完善的服務。（4）應用層，是一個完整的三維數(shù)據(jù)庫，它包含多種功能，如瀏覽、分析、查詢、布局、設計、評估，以及各種界面和功能，可以滿足不同的需求。它可以幫助規(guī)劃設計人員在三維地理環(huán)境中進行交互式的建筑規(guī)劃，包括但不限于：建筑的布局、形態(tài)設計、實時的評估以及交互式的調(diào)整，還可以將室內(nèi)外的元素融合在一起，并且可以對室內(nèi)構件進行信息的查詢和分析。通過改變傳統(tǒng)的設計流程，能夠更加直觀地展示信息，避免