城市地下空间规划 从地平线下挖掘新经济

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  无论是城市地下空间规划的新理念,还是城市地下空间规划新技术,都有助于城市地下空间规划深挖地下空间的新的方法及经济新潜力。
  实践证明,地下空间的开发利用,是人类摆脱发展进程中新的生存空间危机,解决城市空间饱和、用地不足、交通拥挤、环境污染、防灾抗毁等难题不可或缺的重要方式。
  近年来,越来越多的国内外相关研究提出,地下空间是一种宝贵的新型国土资源。积极开发利用地下空间,已成为世界各国大城市的发展趋向,是拓展城市空间的重要途径。与此同时,地下空间规划,尤其是城市地下空间的规划,也正在得到越来越普遍的重视。
  未来,伴随着城市地下空间的日益深层化、网络化、系统化,城市地下空间规划将会更加注重安全性、信息化和可持续发展。相应地,城市地下空间规划的编制正在发生革命性的变化,而许多相关的新的分析方法及技术手段也越来越有效地被应用于城市地下空间规划。
  毫无疑问,无论是城市地下空间规划理念的革新,还是城市地下空间规划技术和方法的升级换代,都有助于城市地下空间规划深挖地下空间的经济新潜力。
  未来地下空间的发展趋势对地下空间规划的新要求
  当今国内外大城市都在对地下空间进行有序、合理、经济、高效的开发利用,城市地下空间正在愈来愈广泛地被应用于商业、仓储、交通、物流、防空、防灾、环保、能源、生物、信息、居住、娱乐、体育、文化、科教实验等功能领域,并已取得一定成就,积累了丰富的经验。
  地下空间所能容纳的功能,除了目前已经开发利用的功能以外,还可以容纳许多城市功能及设施。地下空间规划领域的权威综合多国地下空间的发展趋势,提出:地下空间未来发展有深层化、网络化、系统化三大特点。
  之所以说深层化发展是城市地下空间发展的重要趋势,是因为地下空间资源作为宝贵的不可再生资源,一旦开发利用很难再进行功能的重新调整,因而,对地下空间合理有效地竖向布局设计极为重要,尤其是在未来地下空间开发设施种类繁多的情况下,地下空间的开发深度会不断增加。深层化也是伴随城市功能地下化过程中的网络化功能及系统化功能发展演变而来的。
  无论是市政功能的设施,还是交通功能的设施,相应地,都有了其地下空间网络化的发展。比如纽约在城市地下250米深处建设了城市给水管网以保证城市的供水。再如巴黎拉德芳斯(La Défense)的地下交通网络,很好地实现了人在地上、车在地下的地下空间开发理念,有效地缓解了城市交通的压力。
  城市地下空间系统化的发展也是显而易见的。就拿城市地下空间的系统化体现得最为明显的市政公用功能的方面来说。作为城市生活必不可少的“生命设施”, ——市政设施,目前在城市中的分布区位主要在地面+15米的区间内,与人群经常活动的城市空间存在着竖向的交叉,从而会在景观、环境上对生活造成一定的影响。将市政设施进行系统化的地下发展,能够减少这些设施对城市地表空间的占用,将这些设施地下化后所空闲出来的土地,能够为居民生活营造更多的公共开敞空间。
  在城市地下空间系统化、网络化、深层化发展这样的大背景,客观上对城市地下空间规划的要求变得更加严格,未来城市地下空间规划将会更加注重安全性、信息化和可持续发展。
  首先,在地下空间吸引着大量诸如商业、交通等公共活动的同时,其安全及环境问题越来越被各方面所关注。地下空间具有相对封闭的特点,使得安全保障及应急处理问题变的更为困难复杂。当大型城市地下综合体,步行街等公共活动聚集的内部出现某种灾害时,对人员和财产的危害远远大于地面设施。因此,城市地下空间的规划未来必须更加注重安全性。
  其次,现代信息化、数字化的技术,不断地为地下空间的规划提供更加有效的、更加科学的途径。通过城市地下空间规划的信息化更好地把握地下系统的运动状态和规律,对地下各种设施关系进行调控,实现系统最优化,使城市地下空间成为有利于人类活动及可持续发展的新空间。
  而随着信息技术与计算机图形输入技术的不断改进和智能化,地下空间规划过程中所需的地质、现状、条件等诸多数据将数字化,使其获取变得更加容易、更加方便。可以采用遥感图像直接作为背景进行设计,而各种地下管线的资料由于数据库的建立而更加方便的查询。
  还有,在国际国内强调城市可持续性发展的条件之下,未来城市地下空间规划也将注重与可持续性发展的协调。在规划上,城市地下空间得以可持续发展,有赖于地下空间资源、社会活动、经济活动、生态环境等多因素不断地进行内部的和外部的相互作用,并且达到一定的和谐统一。
  所以,城市地下空间规划上的可持续性发展将在经济性方面,体现对地下空间开发对城市的经济价值效益;在环境性方面,反映地下空间对城市地面负面环境影响的控制和改善;在社会性方面,突出地下空间规划过程中的城市管理能力和决策能力、以及地下空间规划公众参与。
  因此,在综合资源利用、社会经济发展、生态环境保护等各方面,构建地下空间规划可持续发展协调,并知道城市的建设,有利于实现地下空间资源的适时、适度、有序开发。
  城市地下空间规划编制的发展趋势
  当前,城市地下空间规划行业纷纷在地上地下协调、地下各专项系统之间协调、前瞻性与实用性的统一、规划实施措施、建立动态规划机制等方面加强理论研究,规划理论本身也正朝着综合化、定量化、实用化及探究本质等方向良性发展。
  同济大学地下建筑与工程系教授、城市地下空间研究会理事长束昱就特别指出,顺应规划理念转变与革新的持续加快,城市规划包括城市地下空间规划,就应实现从“目标规划”转变为“过程规划”。
  城市规划领域——当然包括城市地下空间规划——一直存在一个误区,即无论是城市隶属的地方政府还是当地社会,甚至包括规划部门及规划师,都一直把城市规划的“未来空间架构”作用放在第一位,在上报审批的城市规划文本里,绝大部分的篇幅是理想蓝图的描绘,而对于如何使任务和目标得以实现,或理想蓝图是否能实现,以及使之实现的行动的顺序与实行的过程,规划的编制者们并不十分关心,规划实施章节的编制草草了事,也不作为规划审查的重点。   近些年,城市规划“新概念”强调:规划(Planning)作为一项普遍活动是指编制一个有条理的行动顺序,使预定目标得以实现。即强调城市规划一方面是指需要实现的某些任务,更重要的是指为实现任务而采取的实施顺序与手段。因为城市的发展是一个由多因素影响的动态变化过程,对城市的发展变化的认识也不可能是一次完成的,因此,城市规划也必须是一个连续的过程,而不是一次性的规划方案的设计。
  城市地下空间规划从规划属性上与城市规划一脉相承,传统城市规划观念的误区也应在地下空间规划中引起重视,同时,由于地下空间自有的隐蔽性、建设的不可逆等特点,决定了地下空间规划的管理与实施较地面规划更加复杂,更需要花费时间与精力去研究分期实施的方法及配套政策,建立弹性与连续性的动态规划机制。
  相关学者呼吁应充分认识到:地下空间规划“不仅仅是蓝图,而是面向需求的公共政策体系”,“不仅仅是追求终极理想方案,而是一种过程”,只有这样才能全面提高地下空间规划的科学性与实用性,推动地下空间管理机制的建立健全。
  关于城市地下空间规划编制方法的新进展,束昱将其概括为基于更加重视规划编制实施、基于控制与引导的平衡、基于城市的上下的和谐。
  规划编制乃是编制主体针对城市规划过程中已经发生、正在发生和将要发生的问题,收集信息、判断性质、选择方案、制定政策等一系列活动过程,同时规划编制也是一个不断通过实践来实现规划目标的连续动态过程,因此,广义的规划编制,是一个以实施为导向的规划“编制—实施”统一体。
  目前,重规划轻实施的城市地下空间规划编制机制,必须要向实施和编制并重、互补的机制转变。而实施型规划的深化,重点又体现在近期建设规划、年度建设规划制度等的完善上,包括提升近期建设规划地位,完善近期建设规划的内容。在滚动编制近期建设规划的同时,进一步通过编制年度建设规划进行细分、深化,以保证实施型规划的完整传递,以及与相关部门年度计划的衔接协调。最后,还应将近期建设规划和每年的年度建设规划予以公布,实现规划自身以及社会公众对规划实施情况的监督、反馈。
  城市地下空间规划编制的另一个发展趋势是控制与引导的平衡。规划控制是城市规划直接干预城市开发的主要手段,也是保障法定的城市规划之规范功能能够正常发挥的有效手段。控制的作用体现在满足一些基本空间环境的标准上,如日照、通风,以及由此而来的体量、高度、间距、后退等。然而,由于控制对象涉及人的因素,无形中导致了控制作用的发挥,不可避免地具有复杂性、不可预见性,同时还须符合法理要求。
  对此,通过制定相应的政策和一些激励措施,来鼓励和引导城市开发符合城市规划是积极有效的方式。如通过“空间开发权”来激励“利诱”开发商提供地下空间等以促进公共利益,提供可供选择的空间形态以强调整体特色等。这在今天已经是城市设计研究的重要内容和成果。城市设计方法在规划编制中的运用,正是将规划控制与引导(Planning Control and Guide)结合在一起。也就是说,规划控制之中,控制与引导是一体的。
  着眼于城市的上下和谐,则是城市地下空间规划编制的另一大发展趋势。面对城市这一复杂的巨大的系统,“和谐”的地下空间利用规划意味着应当本着实践理性、务实求真的态度,以系统整合、多元共生为原则,挖掘地下空间的潜在价值,探索地下空间的发展规律,实践地下空间资源的集约利用,寻找解决城市问题的有效方法。
  上下和谐的地下空间规划编制需明确城市地下空间的发展方向,协调地面、地下设施直接的关系,本着上下空间功能对应原则,拓展城市空间容量,改善城市功能和环境,实现城市和区域的可持续发展
  城市地下空间规划相关技术手段与分析方法的新进展
  城市规划和建设中涉及的问题,往往是多因素的复杂系统,系统的优劣是多因素的综合结果。而各因素又常常是互不相容的,如建筑密度高,经济效果好,但同时往往环境质量较差。面对大量的类似的复杂的问题,就必须逐渐摆脱经验阶段的许多盲目性,自觉地采取科学的解决方法。通过对城市有关大量资料、数据的整理加工,进行系统分析,可以揭示城市各经济要素的内在联系和发展规律,预测城市的发展,为规划提供科学的依据。
  地下空间规划是城市规划的重要组成部分,规划的编制也是一个完整的、复杂的系统过程,充分运用基于系统工程的分析方法,尤其是层次分析法,将复杂的问题分解为若干层次的子系统,在比原问题简单得多的层面上进行分析、比较、量化、排序,然后再逐级地进行综合,使地下空间规划更具合理性和科学性。
  关于城市地下空间规划相关技术手段的新进展,业内权威比较推崇地理信息系统(GIS)、VISSIM行人仿真模块儿、CDA软件、BIM平台的运用。
  GIS在城市地下空间规划领域的运用
  GIS(Geographic Information System或 Geo-Information system)称为“地理信息系统”或“地学信息系统”。GIS自诞生至今,其应用领域已经由自动制图、资源管理、土地利用发展到与地理位置相关的水利电力、环境保护、金融保险、地质矿产、交通运输等多个领域。在地下空间领域采用GIS技术和方法解决规划设计、工程管理、地下交通及其相关的问题,与其他传统的方法相比,具有无可比拟的优点,如:快速灵活性、客观定量性、强大的分析模拟能力等。
  在地下空间的规划与设计当中,首先建立一个地理数据库,然后可用GIS进行各构筑物的规划、选址等。GIS具有计算机辅助设计的功能,能为设计人员提供车道、交叉路口等的设计工具,为地下空间的优化设计提供方便,大大提高了规划的工作效率,使规划研究人员从繁重的设计工作中解脱出来,将主要精力投入于方案的综合比选分析中。同时,GIS可结合虚拟现实技术使方案的筛选、优化显得非常形象、直观,直接用计算机就可对模型图进行各种修改(如各构筑物位置的布局、规模的大小、与其他构筑物的连接方式等),且非常简单明了,可提高规划设计的速度和质量。GIS在规划设计中主要解决了信息管理、提供分析工具并满足决策的要求。另外,GIS还能很好地解决项目涉及的地下管线、环境分析等问题。   在城市地下空间的开发中,建设单位要在工程尚未进行施工设计之前,评估该工程是否具有修建的社会价值、经济价值及技术价值,并且要评估该工程完成后的城市景观、工程与环境的协调情况。利用GIS可以直观地表达地下空间建(构)筑物的形状、规模及其与地上建(构)筑物的位置关系,更清楚地表示新建地下建(构)筑物与既有地下建(构)筑物(如既有地铁、地下商业街、地下停车场等)的位置及通道连接关系。因此,GIS在地下空间规划设计中的应用有助于辅助进行工程评价,可以使工程设计人员和管理人员对所规划的设计方案建成后的情况在规划设计阶段就有一个形象、直观的了解,为领导决策和设计人员的设计工作创造有利条件。
  VISSIM行人仿真模块儿在城市地下空间规划领域的运用
  作为VISSIM的一个模块,VISSIM行人仿真模块在交通工程、设计评价、工程展示,以及城市规划中都有着极大的应用。
  该模块采用在行人仿真领域广泛使用的社会力模型,适时地模拟实现行人和车辆的动态交互行为。同时,创新性地允许用户自定义部分人的行为,比方红灯时过街等不遵守交通规则的行为。因此,很大程度提升了仿真的准确性。
  在地下交通枢纽(轨道站点)、地下综合体、地下公共空间可应用行人仿真模块进行纯行人交通,行人与车辆的动态交互模拟,以及行人的违法行为模拟,验证地下交通规划方案、地下人行疏散系统规划方案等是否可行。
  CDA软件在城市地下空间规划领域的运用
  通过对区域的实地调查和资料收集,结合规划区的实际情况,制定分析指标体系,利用Auto-CDA软件和Arcgis软件,建立多指标数据库并确定各指标的分值,建立评价模型,分析地下空间资源评价结果,最终划定地下空间资源“四区”,以指导城市地下空间资源的可持续开发。
  通过CDA软件、GIS技术与控规编制方法、步骤和实施管理结合,通过各类数据相互关联和转化,搭建本次工作的数据标准平台,为规划贬值与决策提供所需的数据、模型分析、指标研究、优化方案,并实现规划蓝图快捷化、智能化的输出和转化。
  BIM在城市地下空间规划领域的运用
  基于BIM平台,结合城市整体的发展方向和发展思路,将城市地下空间规划融合到城市总体规划中。通过BIM与GIS平台相结合建立的BIM模型,不仅能够立体、真实地表现规划者的规划思路,而且能够详细展示建筑的内部信息。
  另外,结合数字城市的规划信息,BIM强大的数据收集能力和协同能力能够准确表现地上和地下设施的现状和变更,从宏观上协调配合城市的整体规划。同时在微观上,可以运用BIM技术模拟分析城市地下空间微环境,包括光照分析、噪声分析、建筑群热工分析等方面来保证人员的舒适度。从宏观和微观两方面着手规划,有利于城市地下空间开发与地面建设相协调,与各个基础设施相协调,形成城市地下空间系统。
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