基于GIS视廊分析的建筑高度控制研究—以大蜀山周边城市设计为例

基于 GIS视廊分析的建筑高度控制研究—以大蜀山周边城市设计为例
摘要：随着近年来城市的快速发展，大蜀山森林公园从1991年以前一直处
于城市的远郊，此后便不断被城市所包围，在合肥市城市总体规划（2011-2020）中已完全融入城市西部组团中心区，成为城市公园。

大蜀山与城市空间关系的演变，使得以大蜀山为核心的景观形象受到严峻挑战，对大蜀山周边建筑进行高度
控制势在必行。

该文介绍圈层控制和ARCGIS视廊分析的控制方法确定大蜀山周
边待更新地块的建筑高度，通过对大蜀山周边一山四湖区域及周边建筑进行视廊
分析、天际线分析确定控制高度指标、并建立scketchup模型检验、修正建筑高度，控制结果的合理性，大蜀山项目的实例验证，说明了该方法的合理性及易操
作性，为山体周边城市地块更新、建筑高度控制及视廊分析专题研究提供了新方法、新思路。

关键词：ARCGIS、视廊分析、建筑高速控、大蜀山
引言
随着近年来城市的快速发展，蜀山森林公园从1991年以前一直处于城市的
远郊，此后便不断被城市所包围，在合肥市城市总体规划（2011-2020）中已完
全融入城市西部组团中心区，成为城市公园。

大蜀山与城市空间关系的演变，使
得以大蜀山为核心的景观形象受到严峻挑战，对大蜀山周边建筑进行高度控制势
在必行。

大蜀山概况
大蜀山主城区唯一山体，制高点海拔289米，大蜀山周边的用地依托用地现状，以工业
和居住用地为主，区域内的居民和产业工人也是公园的主要服务人群。

周边
规划有城市主干道、环城高速，现状均已建成，远期规划的地铁2 号线近期将会
启动建设，远期将会形成公园周边边界的公共交通网络，带来市域范围内的更广
大的游人。

1.11大蜀山旅游接待人数
大蜀山作为合肥独居特色的旅游资源，是“新合肥十景”中唯一一山为特色
的景点，必
须在保护大蜀山资源的基础上，整合山体及其周边的景观旅游资源，使其综
合效益最大化，建设以大蜀山、董铺水库和大房郢水库“两山一水”为基础的蜀
山风景区，打造独特的旅游吸引物，形成合肥市的旅游名片。

大蜀山高峰期日接待量超过7万人次，是滨湖国家森林公园的1.2倍。

年均
游客量超过500万人次，是滨湖国家森林公园的1.4倍。

1.12 大蜀山周边高端人才的聚集地
2017年合肥获批综合性国家科学中心与北京、上海同为我国三大国家科学中
心之一，合肥争创“世界一流高科技创新高地”。

合肥是全国三大综合性国家科
学中心之一，对标北京、上海。

合肥滨湖科学城，是合肥综合性国家科学中心的
重要载体，规划面积491平方公里。

滨湖科学城是合肥综合性国家科学中心的重要载体，其中包括三个组成部分：1、在高新区布局建设国家实验室核心区和成果转化区；2、围绕中科院合肥物质
研究院建设大科学装置集中区；3、依托中国科技大学、合肥工业大学、安徽大
学建设教育科研区。

大蜀山片区正处于国家科学中心各部分的环绕中，科学中心是大蜀山片区的
产业基础，大蜀山片区是科学中心的环境支撑。

现状空间问题
大蜀山周边6公里以内形成一山四湖的山水格局，大蜀山东有天鹅湖，南有
柏宴湖、西有王咀湖、北有董铺水库。

大蜀山与周边四湖视廊关系受到高层建筑冲击，高层建筑对大蜀山的山体景
观产生阻挡。

影响了山体与建筑形成的天际轮廓线，导致大蜀山周边原有的自然
山体景观特色缺失。

从现状照片可见，对大蜀山视廊产生影响的主要是高层建筑。

部分高程建筑高度影响观赏大蜀山的城市景观效果，已经对大蜀山的山脊线产生
遮挡，部分高建筑布局未考虑错位布局，从远处看建筑组合成一堵很宽的实墙，
面宽较宽，严重影响大蜀山的视廊景观效果。

研究方法
以圈层式建筑高度控制和多重视廊叠合控制的方式，科学确定视廊内关键地
块的建筑限高（如图1和如图2）。

图1建筑高度控
制方法图2研究方法
3.1圈层高度控制方法
大蜀山山脚及小范围内建筑高度采用圈层式建筑高度控制方法，即核心景观
建设控制区禁止建设，生态景观廊道控制区高度控制在18米，向外圈层控制再
33米以内。

3.2多点视廊视线分析法
大蜀山山体以外范围的建筑高度采用多点视廊视线分析法。

利用ARCGIS10.4
的ARCSCENE扩展模块3D可视性分析，确定视点、观察角度范围及可见山体的百
分比进行天际线无障碍分析（如图3），生成一个冠状覆盖区，用于显示可见范围，即生成观察点视线所达到的区域天际轮廓线（如图4），将生成的建筑高度
栅格模型与现状地形栅格模型相减，即为满足视廊区域要求的建筑控制高度。

在
软件中查询功能即可确定每一个城市更新地块需要控制的高度。

图3：来源于ARCGIS帮助文件图4：来源于ARCGIS帮助文件
同时为了验证建筑控制高度是否满足视廊控制高度，本次设计运用GIS与scketchup相结合的方法，验证结果是否达到了预期的效果，建筑高度是否合理、对不满足要求的地块高度进行修正调整，最终确定地块高度控制结果。

大蜀山周边建筑高度控制
4.1 确定分析条件
ARCGIS视线分析所需数据条件的前期准备，首先利用地形数据、建筑信息生
成地面栅格表面和建筑多面体；其次合理选取关山点、眺望点。

大蜀山周边四湖
选取四个最佳观察视点，主要包括公园的公共空间、主要道路交叉口，即四个带
高程的点要素，为了模拟人体视点高度，设置点要素的高程值高于所在位置地形
表面高程1.6米；然后根据每个视点的现场照片确定各个视点位置可见的大蜀山
百分比，其中，天鹅湖能看见35%的大蜀山山体（如图5），科学岛位置能看见30%的山体（如图6），柏宴湖能看见65%的山体高度（如图7），王咀湖能看见50%的山体高度（如图8）。

最后确定各个视点可见大蜀山的角度范围，天鹅湖可
见范围角度约30度，柏宴湖可见范围角度约60度，王咀湖建设量已达饱和状态
无城市更新地块本次研究无需考虑，科学岛可见角度约60度。

图5视廊—天鹅湖图6视廊—科学岛
图7视廊—天鹅湖图8视廊—科学岛
4.2视线分析
在ARCTOOLBOX的3d分析扩展模块，搜索并利用视线分析天际线工具，依次
输入前期确定的分析条件，如观察点、地形表面、建筑多面体、观察角度、输出
文件，等待运行结束即生成天际线3D折线，代表从各视点的视线能达到的区域。

本步骤考虑四个视点的选取会增加重复劳动的工作量，效率低下，在操作是使用ARCGIS的模型构建器工具，只需更换初始数据即可很快生成全部天际线折线，这
样可达到节约用时，减少重复工作量的目的。

根据各视点生成的3D折线，综合考虑确定的山体可见范围百分比确定建筑
限高面，将生成的折线高度按照可见百分比下降高度后生成栅格数据，利用GIS
中栅格计算器，将建筑限高面的栅格高程值减去地形表面的栅格高程值，即为所
见区域的建筑高度控制栅格表面。

有了此栅格表面就能直观地判断视线控制区域
内的建筑高度的分布，利用查询工具可查询任一更新地块建筑高度区间值（如图9、10、11）。

图9天鹅湖视点35%山体可见图10柏宴湖视点65%山体可见图11科学岛
视点30%山体可见
4.3建筑高度结果验证、修正
大蜀山周边四湖区域城市更新地块较多，本文选取其中一个柏宴湖与大蜀山
之间待更新地块为例，查询计算结果中待更新地块所在建筑高度，确定研究区域
待更新的地块高度区间值，，为确保柏宴湖视点65%可见，建议拟建地块高度控
制在20-22.9米之间。

利用schetchup建立山体及确定地块建筑高度模型，以颜色区分现状建筑及待更新建筑，方便检查。

分析结果如下图所示，可以验证柏宴湖视廊区域待更新地块建筑控制高度（如图12、13、14）。

图12 大蜀山65%山体可见图13更新地块图14scketcup模型验证修正
地块西侧为已批待建地块，开发极限高度23.95m。

东侧为现状小区，极限高度21.6m,待更新地块市交警大队地块高度为22.2m。

分析结果基本符合设计预期值。

结语
本文针对传统建筑高度控制方法很难验证建筑高度是否合理的情况，提出了一种基于ARCGIS的三维场景模拟运算建筑高度的控制方法，并通过schetchup 来验证高度的合理性。

本方法中用arcgis工具箱中的可视性分析，可通过模型构建器循环使用，避免了更换视点引起的重复性工作，同时从三维的角度分析弥补了传统方法仅通过平面考虑建筑高度不足的问题。

本文重点介绍圈层控制和ARCGIS视廊分析的控制方法确定大蜀山周边待更新地块的建筑高度，通过对大蜀山周边一山四湖区域及周边建筑进行视廊分析、天际线分析确定控制高度指标、并检验、修正建筑高度控制结果的合理性，大蜀山项目的实例验证，说明了该方法的合理性及易操作性，为山体周边城市更新、建筑高度控制及视廊分析专题研究提供了新方法、新思路。