gis技术海绵城市 海绵城市的技术要点

海绵城市建设可视化分析？

目前的雨水管理通过地下管网将雨水迅速排离场地，直接排入接收水体或集中的雨水处理设施，或者由雨污综合管网排入污水处理厂。这种将雨水集中排放的做法引发了下游洪泛，河岸侵蚀，河道污染，栖息地破坏等一系列问题。海绵城市的雨水管理技术通过从源头处理雨水径流，模拟蒸散、下渗、径流排放的自然过程，结合景观规划及策略性的场地设计，解决上述问题，不仅将雨水由废弃变为资源化利用，而且创新性地将地下排水转向地面，形成可视化景观，将传统的人工基础设施采用了生态化的设计和改造，增加了场地的趣味性及价值。

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这种生态雨水管理理念是人与环境生态关系的产物，既遵循了自然水循环法则，又能满足人类发展需求，主要采用径流减缓、散播、渗透的策略，综合机械和生物的方法，结合雨水收集、运输、过滤、蓄存、下渗、利用的关键步骤，形成具体的径流流速控制、雨水滞留、雨水蓄存、雨水过滤、雨水渗透、雨水水质处理技术，通过系统规划和场地中的综合运用，使开发后场地水文特征与开发前保持一致，并创造出使人产生愉悦体验的景观空间形态。

1海绵城市建设的可视化内涵

“可视化”在维基百科中的定义为：可视化是指用于创建图形、图像或动画，以便交流沟通讯息的任何技术和方法。在历史上包括洞穴壁画、埃及象形文字等，如今可视化有不断扩大的应用领域，如科学教育、工程、互动多媒体、医学等[1]，将测量、计算获得的数据信息转换为直观的图形、图像。文中将这一计算机领域的常用术语引入海绵城市雨水管理当中，内容涵盖数据信息图像可视化、场地景观水文功能可视化2个层面的内容。旨在通过可视化的手法完善现状调查评估、场地设计及施工建设、项目运行管理体系。首先，在数据信息可视化层面，对于设计、研究人员来讲，将地形地貌、水文环境等数据信息通过GIS、SWMM等软件录入并得出有助于规划设计方案前期分析的图形资料；对于政府、开发商和公众而言，结合城市公共信息平台建设，建立起政府、开发商、公众等相关利益人群之间的沟通平台。

通过数字模型和信息化技术，一方面建立起可查询可视化的项目资料库，另一方面通过智能终端提供项目活动信息查询，以及客观的公众参与的时空行为研究，通过各类社交网络获取并分析公众主观的意见，作为项目规划设计的基础资料或者后期运行维护的参考依据。其次，在场地景观水文功能可视化层面，强调水文循环过程或水处理过程的景观可视化，提升场地审美体验，促进公众教育。为保障水文功能可视化的景观感知效果，设计过程中需要融入生态美学的原则，以期创造出集合生态、文化、感知于一体的可持续景观。雨水管理可视化尺度范畴涉及城市-社区的系统规划，以及邻里-场地尺度的设计，着力于对自然资源的保护、土地利用及人工基础设施的结合，具有整体性、系统性的特征，以期建立发挥整体水资源管理、调控功能的绿色空间网络。

(1)城市-社区尺度：主要是指流域内汇水和排水的战略系统规划，对其中自然汇水、储水区域的生态保护及修复，以及对系统的雨水基础设施规划。例如对自然河道、湖泊、湿地、河漫滩、生态敏感区、林地，以及城市森林、绿色廊道、城市蓝绿线等进行保护性规划，将上述大尺度开放空间作为绿色网络进行综合规划，平衡开放空间和城市土地使用利益间的冲突，维护水体功能以及生态系统的连通性。

(2)邻里-场地尺度：主要包括建筑、居住区、停车场、街道、市政公共空间的雨水景观规划设计。绿色雨水基础设施在场地和城市的尺度之间，通过分布式的网络连接，逐层消减、处理流向接受水体的径流(见图1)。这些设施的设置，能够增加景观中的生物多样性；能够减少径流，促进下渗，蓄水泄洪；能够阻止水体污染传播；能够建立起健全的分布式水文网络[2]。通过雨水基础设施规划可将生态效益传递到城市中。在城市-社区尺度下的景观能够提供至关重要的生态服务；在邻里-场地尺度下的生态效果相对薄弱，但因处于人的感知领域，其美学性更强，设计结合自然，能提供休闲、审美的多功能场地，创造户外锻炼、社交联系的机会，改善人类健康，促进社会公平。

2海绵城市建设的可视化原则、价值

2.1遵循生态美学三原则

贾苏克•科欧(JusuckKoh)在关注生态学、现象学和文化的基础上，致力于将建筑、景观和城市设计综合起来，研究建筑和景观的设计理论与美学[3]。在对传统形式美学扩展，以及吸收东方建筑美学基础上，他提出了“包括性统一”、“动态平衡”、“补足”美学生态范式三原则。

(1)包括性统一：将客体或对象置于一个具体的“语境”中，将之视为这个整体语境中的一部分，强调它与人、场所的统一[3]。作为可持续景观的一部分，海绵城市可视化景观的营建中需要考虑雨水管理技术与可持续景观其他技术措施的融合，多种技术措施与场地属性、人文环境、公众需求、景观流线、景观节点、景观空间构成要素的融合，才能创造出包括性统一的多元化多功能景观。

(2)动态平衡：该审美原理既指向源自创造“过程”的定性不对称，也指向隐含在审美“形式”中的形式不对称[3]，体现了一种“过程”的秩序化。海绵城市可视化景观需要平衡降水期、非降水期及寒冷天气多种气候状况，降水期景观将雨水收集、运输、过滤、蓄存、下渗、利用的径流路径、形态、处理过程进行形象地动态可视化展现，亦可具有互动性，使雨水基础设施的选取、组合配置在满足功能性的前提下，形成具有秩序感的构成形式，并保障干燥期和寒冷气候良好的景观效果。

(3)补足：“补足”观念应用到景观设计中，就是让自然和景观来补足人类与建筑，也就是麦克哈格所倡导的“设计结合自然”思想[3]。海绵城市可视化景观中采用自然材料或再生材料、选取当地植被及运用可再生能源可以达到节省材料及节能的效果，而且可以将自然的象征意义带入公众意识中。把空间(景观)与文化内涵相融合的过程，就是使人们适应场地、建构场所、形成场景的过程[4]，通过场地、场所、场景构建，将传统元素或地域文化植入景观，补足现代生态景观缺失的主题感、历史文化感、集体记忆及认同感，将人与环境视作一个系统，使人工环境、自然环境和公众感知相互关联。

2.2融合四类景观价值

哲学范畴的价值，是对功利、道德、审美以及政治、法律、历史、社会活动、宗教和科学技术等具体价值共性的最高概括和抽象，成为“价值一般”。即泛指在主体认识和改造客体的实践中，客体对于主体的某种意义[5]。价值观则是价值目标和尺度、准则的表现，反映了人们判断事物价值的评价标准。在信息时代，景观的价值观逐渐转为生态、社会、艺术、文化的综合体，景观的评价标准也呈现为可持续论的观点，即在保障人类发展的同时，也要协调能源和资源的循环再生以及生物和文化多样性。这种价值观的形成伴随自然和人类社会关系的转变，反映了当今时代人类环境伦理道德范畴的发展，也为当代景观实践提供了价值参考和方向。

海绵城市可视化景观建设产生于上述价值观语境，在将高效用水、节水的生态原则和生态技术用于城市景观时，需要协调对自然的强调和对人的需求的满足，将艺术价值、社会价值及文化价值融合起来，形成优秀的海绵城市景观设计。在瑞典马尔默与城市雨水建设相关的出版物中，PeterStahre曾指出开放式排水系统有多重价值，包括美学、生物、动物、生态、野生生物、休闲娱乐、公众关系、教育、环境、经济、技术价值。文中将国外针对于雨水景观的评估搜集整理，可作为价值评定原则，借鉴用于指导国内海绵城市景观建设。在英国的可持续排水系统(Sustainableurbandrainagesystems)规章中，将水质、水量和景观舒适性并行用于排水规划评估。其中景观舒适性倾向于提供开放空间及野生生物栖息地，并包括社区价值、资源管理、空间多功能性、教育、水景、栖息地营建、生物多样性规划。美国的可持续土地设计开发评价体系(SustainableSitesInitiativeTM，简称SITES)针对场地初步选址、现状评估规划、场地设计、场地施工、运行和维护等方面建立了景观评分系统，并提出了相应指导原则。在场地设计阶段，SITES将场地降水管理、减少景观灌溉用水、基流下方降水管理、减少户外水使用、将功能性的雨水水景设计为舒适性景观、恢复水生生态系统作为场地水系统评价因子，并赋予相应分值。上述价值和评估标准运用于项目实践中，通过水资源保护和水生态设计，如在场地中将雨水进行地下水补给，或净化、收集用于灌溉、装饰性水景补充水等生态技术途径，进行水质、水量的管控及栖息地营建以保障其生态价值；通过提升场地的吸引力及满足公众的视觉美感、空间体验、社交联系等方面实现其艺术、社会、文化层面的价值。

3可视化运用于海绵城市场地景观

3.1可视化的技术措施

雨水基础设施集合了工程和生物作用，根据雨水水文控制步骤和技术产生了从硬质工程化到软质生态化的一系列环境友好型的可视化景观设施。按照水质和水量处理的功效由小到大，依次形成相应的雨水基础设施单元要素。这些要素可用于不同的尺度范围及用地类型，既可以单体形式存在，又可依据场地条件，将不同处理程度的适用设施综合运用形成网络，提供高级别的水质处理功能，从更大程度上减少径流量。文中将可视化的雨水设施单元要素加以整合，并对其功能特性做了详细的阐述(见表1)。可视化的雨水基础设施可以用于不同用地类型，形成具有生产力和可再生的多样化、多功能城市景观，使之不断更新城市生态系统功能。

居住区、公园、广场等雨水基础设施可以设计为地下水补给和雨水收集再利用的生产场地。艺术化地设计雨水网络，将建筑屋顶和地表径流收集用于景观浇灌，还可以配合采用生物系统及机械设备等更高级别的净水设施，使集水用做水景使用、建筑中水系统等非饮用水质要求的用水。公园可以在边缘区设计种植沟、过滤带、植被树池、雨水花园、透水铺装等对周边建筑、街道、场地边缘雨水加以处理，内部场地可以设计硬质或者软质的水景用于公园内部雨水处理、利用，如建造渗水池、袖珍湿地、人工水池等景观设施。街道可设计为公共街道花园，在满足机动车、步行、自行车通行及地面停车的功能基础上，通过最小化不透水铺装使用，结合有引流作用的路缘石，结合生物洼地的作用，形成道路雨水网络，进行雨水分流排泄。停车场结合透水铺装、生物洼地、雨水花园等设施，形成生态停车场。

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物联网对海绵城市起到了哪些方面的作用

物联网主要应用于智慧海绵城市建设。

所谓智慧海绵城市是在海绵城市的建设中融入“自然和谐、智慧宜居、协同发展”的智慧城市建设理念，通过IoT、大数据、GIS、云计算等信息化技术手段，把智慧管廊城市和各类能源、绿色设施协同起来，实现海绵城市的精细化管理，打造出宜居舒适的生活环境和实现城市的可持续发展。

物联网主要有四大关键技术：RFID、传感网、M2M和两化融合

物联网把新一代IT技术运用在海绵城市建设中，主要是把感应器嵌入和装备到道路、桥梁土壤、绿地、建筑、供水系统、河道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

“15分钟生活圈” | 多元复合城市设计的未来

查普门泰勒近年来的大型城市设计项目中均运用了“15分钟生活圈”的设计原理，该理念将如何改变全球城市设计的未来也一直是业内的热点话题。在本文中，查普门泰勒上海分公司副董事徐一淳女士将为大家剖析“15分钟生活圈”在城市设计中的重要性，并与大家分享查普门泰勒如何将其原理应用到中国快速迭代的城市设计中。

“15分钟生活圈”的概念

“15分钟生活圈”是一个多元复合城市设计概念，正在全球范围内受到广泛关注，并且在日本，美国，澳大利亚，加拿大，法国，荷兰和其他国家的城市规划中都曾得到实施，我们可以预测，这一概念将在未来几年中得到进一步的传播。

社区配套设施：体育中心，雄安规划项目

“15分钟生活圈”的本质是创造一个可以使人们通过15分钟步行就可到达大部分服务设施与休闲娱乐场所的社区环境，运用合理城市设计提升场所的可达性并以此促进更多区域内的交流。

社区配套设施：湿地公园，无锡规划项目

“15分钟生活圈”的设计包括绘制一系列从不同能级核心向外延伸的同心圆，半径分别为5，10，和15分钟的步行距离，并将不同的城市基础设施合理安排在其相应的生活圈中心附近，使其为周边提供服务。

例如，在步行5分钟的街坊生活圈里，需要为居民提供日常服务，比如便利商店，幼儿园、配有健身设施的街头绿地等；在步行10分钟可达的邻里生活圈中，通常会布设小型公园、小学、卫生服务站等开放式服务型邻里中心，形成一个宜居型慢活邻里圈；而在步行15分钟的社区生活圈中心，则倾向于为居民提供相对更大型综合的服务设施，比如大型体育娱乐设施中心，艺术文化设施中心。

“十五分钟生活圈”概念

近日，来自法国与哥伦比亚籍的教授Carlos Moreno先生对这一概念做了进一步推广，促使“15分钟生活圈”受到了巴黎市长的采纳。Carlo先生的愿景与战后传统的城市规划方式相反，即在同一区域混合尽可能多的不同用途城市服务，侧重于多功能空间和建筑的设计。然而这一想法并不新奇-自1900年代初的新都市主义运动以来，它就曾以多种形式出现。在郊区扩大范围之前，曾经那个没有汽车与铁路的时代，15分钟步行可达的城市圈概念或许在无形中就已形成。

白云湖规划项目（与土人合作）社区规划效果图

“15分钟生活圈”发展的主要驱动力之一是社会平等：使越来越多的人可以体验到富有认同感的高质共享生活方式。这个概念的普及是因为它有益于健康，即合理的适行城市设计可为人们减少上下班的长途通勤以及购物或接送孩子的行程。这样可以腾出更多休闲时间，促进体育锻炼，同时，步行的倡导还可以减少碳排放，正如Edward Glaeser教授在《城市的胜利》里所提到的，集约多元的混合发展也可大量节省城市建设成本，实现城市建设的健康环保。

白云湖规划项目（与土人合作）空间规划前后对比

完美的实现“15分钟生活圈”将需要拥有一个理想的居住核心，周围的服务设施将根据人们从家的步行距离向外辐射。但考虑到城市人口众多，尤其是在中国（大部分住宅空间与办公场所的用地比率为2：1），以居住为核心来实现“15分钟生活圈”较为困难。所以现实中往往以附带重要交通站点的商业商务区作为核心区来评估“15分钟生活圈”的覆盖程度。通常以TOD为“15分钟生活圈”核心，在核心区周围的一公里内通过居住结合其他服务设施的方法实现10分钟和5分钟的生活圈全覆盖。

“15分钟生活圈”的应用

近4年来，查普门泰勒在中国的所有大型城市总体规划项目设计中都受到15分钟生活理念的影响，该理念在社会、环境、经济可持续性与人文方面与查普门泰勒的设计愿景非常吻合，“15分钟生活圈”的发展对创造全新的城市环境很有意义。

在最近一个获胜总体规划项目中，我们运用了更加复杂的“15分钟生活圈”概念，我们在首要核心区设计了一个半径为两公里的城市圈，并在两公里的圈上设计了数个次级城市核心，以通过数个一公里为半径的“15分钟生活圈”来确保其最大覆盖率和最小重叠率。该手法智能地最大化利用城市的基础设施价值，并为居民提供了最佳的城市生活体验。

GIS分析系统

由于现实城市的复杂性而不能完美运用城市设计原理是设计师经常会遇到的问题，现实中并不是每一个城市设计都可以完全覆盖步行“15分钟生活圈”，每一个城市设施与功能的设计在不同项目中发挥的作用也是不一样的。城市设计需要根据项目地理环境、人口、历史或其他元素来进行独一无二的设计，可以说，“15分钟生活圈”并没有一个固定的模板。

GIS分析系统

我们在大多数总体规划项目中都会使用GIS分析系统，对生态覆盖率，地形景观，交通可达性，基础设施以及其他方面进行数据的研究和输出。这一科学的方式可以协助保证“15分钟生活圈”的相对服务均好性，为城市设计提供准确的理性数据支持。

雄安规划项目商业区效果图

在其他几个项目中，我们利用基于GIS的“15分钟生活圈”设计方法在中国河北省雄安新区城市总体规划设计的国际竞赛中斩露头角，为昝岗组团和雄东区打造了技术先进且环境可持续化的设计，同时在保护历史文化遗址的基础上提供了一个新旧融合、快慢呼应的活力复合新城。

雄安规划项目公园效果图

项目设计对场地的生态特征进行了定量分析，同时运用分流手法改善水系统，用与水为友的态度创建一个将城市雨水管理系统和自然水过滤系统结合在一起的海绵城市管理解决方案。引导出300米见绿，500米见园，1000米见森林的景观结构，保证了15分钟生活圈内多层级多场所的自然环境。其结构性布设的中央公园、雨水花园、城市绿轴和社区公园等丰富景观将蓝绿与城市深入渗透，自然漫入城市，相亲相近，相生相息。

同时，该项目以人为本，充分考虑了各个年龄段，不同社会阶层，族群与不同健康水平的人群的身心健康。项目空间布局可以确保在步行距离内提供教育，商业，医疗，公共交通，文化和体育共融的开放街区，形塑出活泼多元富有烟火气的市井街道，促进不同界别的人产生交流和合作。

“15分钟生活圈”的实践问题

与其他国家相比，中国在这方面并没有显著的困难，因为中国的国情与社会观念，在国家各个地区通常都有来自不同社会背景的人力资源。

成都祁隆规划项目效果图

然而，在中国，关于城市组团设计是否应该以收入与财富为标准一直是行业内的饱受争议的问题。从微观角度来看，这类分级确实在小范围内存在，可以理解为聚落式的群体心理。但是在宏观层面上，城市及城市中的基础设施的设计应该是相对规律且均匀排布的，意在相对公平公正的为所有社会阶层的所有人群提供服务。

成都祁隆规划项目效果图

在世界范围内，设计原则总会遇到现实中的实际问题，这也是任何规划项目设计都不应带有假设的原因。查普门泰勒的每一个城市设计都以该地区的本土文化为导向，不将自我认识强加到场地中。我们经常通过合理的利用或强化当地特色及已建设施来塑造城市，这既保育了地区文化，又获得了似曾相识但却更富魅力，浓缩城市性格，给人强认同感、亲切感和归属感的城市环境。

COVID-19与“15分钟生活圈”

“15分钟生活圈”的好处是在流行病期间降低病原体传播的能力。如果人们在自己居住的步行可达区域可得到生活所需的一切，则前往其他区域的活动需求就会减少，从而可以有限地控制当地的疫情爆发（或至少减慢病原体传播的进程）。

COVID-19终有一天会成为过去，但流行病常常在每一代人中都会出现。可以说，COVID-19的出现加速了“15分钟生活圈”的发展趋势，同时也向智能城市和多功能城市设计迈进了一步，虽然在危机出现之前这些概念就已经得到了行业的认可。

“15分钟生活圈”的未来

在中国政府的大力支持与推动下，15分钟生活圈和智能城市的概念都将成为未来城市设计中不可缺少的考虑因素。我们预测，未来的中国城市规划设计将会在实体城市设计中自然地融合数字城市，以快速识别城市中的行为需求并迅速通过无缝式设计及管理满足需求，实现弹性生长的永续城市。

多层城市空间规划效果图 成都

与城市规划相关的人工智能软件发展如今已经可以通过分析大量项目区域背景的大数据，快速计算出新的城市所需（或不需要）的元素，定量计算出最佳设计决策，作为最终设计的辅助参考。

智慧城市规划效果图 雄安

智慧的“15分钟生活圈”将逐渐演变，成为未来的新常态。对于设计师，运营商，规划师，公众和政府而言，最重要的是确保建筑物可以灵活的适应未来城市及其需求。在雄昝总体规划项目的设计中，我们将这一原则放在了首位。项目的设计具有极强弹性，并能够轻松应对快速变化的居民需求，社会和经济发展需求，其中包括交通方式，产业，地区的景观生态，技术，建筑功能和用途的变化，使设计具有强大的自适应性和灵活性。

“15分钟生活圈” 与城市的融合

就项目本身而言，查普门泰勒主要负责场地内“15分钟生活圈”的布设，但是为了从区域角度为居民和用户提供最佳体验，我们也对场地周边进行分析。例如，如果场地外已建有一个大型运动基地，在我们的城市设计中应避免重复设计类似的服务设施。

重庆两江协同创新区规划

在大型的城市规划中，15分钟生活圈的概念并不是设计的全部。这类的规划项目通常有其自身的逻辑与目标，并且需要确保所有的组团可以相互融合，15分钟生活圈需要与总体规划结构相辅相成，并且，在设计中需要以更大尺度的规划要求为核心。例如，不能在每一个15分钟生活圈的规划中设计大型活动空间，例如音乐厅；而是根据总体规划的逻辑或整个城市的需求来进行规划。

重庆两江协同创新区规划 湖边小镇效果图

因此，“ 15分钟生活圈”设计将始终以更大层面的环境因素为导向，包括综合考虑环境方面的绿色走廊和水路等。需要多样的元素来展现每个城市的特色。

组团城市的设计在大型规划中是很常见的，组团间一般由城市绿轴分隔。不同的组团将对应不同的“15分钟生活圈”特色，一般会系统性的在城市主轴线和组团的交织点设计音乐厅，体育场，文化中心，演艺厅，创智中心和博物馆等城市设施。

查普门泰勒与“15分钟生活圈”

查普门泰勒处在“15分钟生活圈”概念发展的最前沿，对其原理有着深入研究并在诸多项目中予以实施。我们积极支持“15分钟生活圈”的发展，我们的设计充分考虑项目建筑环境和社区的规模和需求，致力于改善人们的生活。

文化中心与公园效果图 襄阳智慧城市

在过去的几年中，我们持续在众多城市设计中应用“15分钟生活圈”原理，致力于发展我们在该领域的强大专业知识。在履行社会责任的同时为人们居住的城市带来积极变化。查普门泰勒的价值观，创造力和技术能力与15分钟生活圈愿景完美契合，将为城市提供一个多彩纷呈的未来。