省建筑设计院｜百家争鸣 数字湖南——2021年度湖南省数字化十大优秀案例

一、公司简介

湖南省建筑设计院集团有限公司（以下简称HD）成立于1952年7月，前身为湖南省建筑设计院有限公司，是一家管理体系健全、技术实力雄厚、设施装备完善的大型综合性设计研究企业，是全国建筑业技术创新先进企业、湖南省高新技术企业，获得商务部第一批授予对外经营权、湖南省海外领事保护重点服务单位，连续多年荣获省市“守合同重信用单位”称号，荣获国家“守合同重信用企业”、“全国建筑设计行业诚信单位”、省“诚信经营示范单位”荣誉称号。六十多年来，HD完成设计和工程总承包等各类项目12000余项，业务遍及国内24个省（直辖市）、澳门特区以及海外42个国家。

HD现有在职职工1857人，拥有湖南省工程勘察设计大师4人，正高及高级职称390余人，中级职称520余人，一级注册建筑师、一级注册结构工程师、注册规划师及注册设备、电气工程师260余人。同时拥有注册监理、造价、岩土、咨询师等专业注册人员50人，专业技术人员占在职职工总数的90%以上。

近年来HD不断加大科技创新研发投入，2020年公司各项研发投入为7381.09万元，占企业年度总收入的9.33%。“十四五”期间HD将深入贯彻国家“十四五”规划与湖南省“十四五”规划文件精神，深入把握双循环新发展格局及我省“三高四新”战略等机遇，持续加大数字科技研发投入，充分发挥数据要素驱动作用，促进以数据为核心的经营生产于技术服务创新，全面实现BIM设计，深入开展CIM、GIS、大数据、人工智能等的集成应用，全面加快创新升级发展，推动业务、市场与能力的协同进化，致力建设“全国一流、具有国际竞争力的科技型设计咨询集团”。

HD始终以设计精品工程为己任，以保持技术领先为目标，荣获国际、国家、部省级科技进步奖、优秀工程设计及咨询奖640余项，自主知识产权80项，自主研发科技成果197项，主编（参编）国家、省级技术规范（标准）107项。HD将肩负“构筑时代，设计未来”的使命，致力于向社会提供高品质的技术和工程管理服务，最大程度地满足客户的价值需求。

二、数字化转型方案概述

（一）项目实施背景

早在2014年，大数据便已经写入中央政府工作报告。目前国家已明确提出实施国家大数据战略，建设“数字中国”和“智慧社会”。我省近年来不断强化行业大数据信息化的发展要求，鼓励企业开发支撑大数据应用的新架构、新方法，建设面向行业和用户群的大数据服务平台。与此同时，十九大明确提出实现空间治理能力现代化的建设目标，空间规划作为空间治理的有效手段，承载着空间治理目标、要求等重要内容。习近平总书记指出：“城市规划在城市发展中起着重要引领作用，考察一个城市首先看规划，规划科学是最大的效益，规划失误是最大的浪费，规划折腾是最大的忌讳”，为空间治理路径指明了方向。自然资源部副部长庄少勤提出，新时代的国土空间规划将是“可感知、能学习、善治理、自适应”的智慧规划。

在提升国土空间治理体系和治理能力现代化水平的要求下，“规划引领，智慧前行”的智慧城市发展理念不断强化。如何从传统规划向定量化、精细化、立体化的智慧规划转型，以保障规划的合理性、提高规划的科学性是城市建设行业面临的主要难题，未来城市将注重以规划为纽带，形成整合建筑、市政、交通等行业的发展模式。

应对行业发展需要,湖南省建筑设计院整合历年来积累的大量规划、建筑、市政三大板块数据资源，研发了基于GIS+BIM+大数据的湖南设计大数据平台，发挥数据联动效益，实现数据集成共享，以支撑规划、建筑、市政板块项目的精细设计，解决不同板块数据资源难以协同共享的问题。

（二）项目实施方案

1、建设目标

（1）以多源数据为基础，实现信息整合与共享应用

平台整合各部门多源数据，建设成集基础地理、规划、建筑、市政设计、经济统计、社会运营等多范围多领域的时空大数据库，提供数据服务接口和功能服务接口，实现公司内部信息的共建共享，为公司其他业务系统提供基础技术支撑。

（2）以技术创新为驱动，推动城市建设工作应用创新

平台以技术创新为驱动，基于大数据分析、BIM+GIS、分布式计算等技术，实现对国土空间中各类主体的变化情况和变化趋势进行感知，利用智慧分析模型辅助规划决策，通过常态化、动态化、精准化的数据捕获，及时发现问题，明确治理方向和重点，实现规划编制、审批、实施、监督、评估闭环管理，推动规划设计工作机制的创新，有效提升公司规划设计工作的效率和质量。

（3）以平台为依托，支撑项目统一管理与方案评审

全面调查各部门的业务现状，梳理出规划设计、建筑设计和市政设计三大板块的业务联系，并针对各个部门的不同应用需求对信息资源统一梳理，建立统一的标准资源库和数据规范，使各板块业务的项目数据落于一张图，形成公司规划、建筑、市政三大板块业务协同的场景，支撑项目的统一管理和方案评审，实现业务协同，满足公司多方位、多层次的业务需求。

2、建设思路

湖南设计大数据平台基于需求与目标双轨驱动，以满足不同层级用户需求、不同业务功能需求、实现规划专项目标为研发思路，以“数据汇聚、板块联动、精细设计、智慧决策”为建设目标，以集成规划、建筑、市政项目与社会经济大数据的数据库为基础，充分运用大数据技术、分布式计算、BIM+GIS技术赋能智慧规划编制工作。该平台定位为数据集成与共建共享平台、技术创新与智慧规划平台、产品培育与业务协同平台。其中数据集成与共建共享平台可汇集了多项目多源数据，是数据共享池，可以快速便捷地为设计师提供项目编制所需的空间编制数据；技术创新与智慧规划平台是基于大数据和深度学习技术，构建智慧规划分析体系，可以为设计师提供在线规划要素模拟；产品培育与业务协同平台可为规划编制项目打造业务协同评审的办公模式，设计方案完成后可以上传系统，在线对比验证。

3、平台架构

平台采用分层设计、B/S架构的思路，遵循层次化设计思想，结合高内聚低耦合模块设计与高效集成服务技术，在逻辑上分基础设施、数据资源、应用支撑、业务应用、系统访问五个层，建立以“三套基础体系+一个平台+N个业务应用的‘3+1+N’”架构。以数据、标准规范为基础，建立多源时空数据库，构建一套智慧规划分析模型，搭建一个集数据集成与管理、展示与分析的智慧规划大数据设计平台，同时建立一套科学合理的维护机制。具体内容如下：

（1）三套基础体系是指一套标准规范体系、一套多源大数据支撑体系、一套配套运行管理体系；

（2）一个平台是指在三套基础体系上搭建的一个大数据平台：平台统一管理规划、建筑、市政项目数据、社会经济大数据，并进行二三维一体化项目展示，实现产业集聚、人口流动、职住平衡、城市交通、城镇体系、公共服务、城市用地等智慧分析模型，并实现设计方案的三维可视化分析与评审；

（3）N个业务应用是面向公司业务中需要的多个空间智慧分析与智能模拟应用场景。

4、平台功能

湖南设计大数据平台以“融合，智慧，协同”作为核心理念，并满足平台对项目情况统计分析和展示的需求，设计构建了多源数据、智慧分析、项目分布、方案评审和后台管理五大功能模块，并在平台首页提供了可视化大屏展示界面。

图1 平台首页展示图

图2平台功能设计图

（1）数据融合功能

针对设计人员面临的数据获取难、关联性不强、数据不直观、数据归口格式不一等“信息孤岛”问题，采取“融合”措施，搭建数据集成与开放共享平台。首先，梳理现状地理数据、整合规划编制数据，形成基础地理信息、规划编制成果数据库，实现基础空间数据的共享。其次，采购全省手机信令数据、企业法人数据等，实现全省市县人口变化、经济产业发展格局精准刻画。最后，盘活业务经营数据，整理历年开展项目，形成项目一张图，以项目工程号为纽带，串联业务全生命周期，实现项目的精准定位和图档信息查询。通过上述措施，形成面向全省的，集规划、建筑、市政设计、经济统计、基础地理、社会运营等数据的多源时空大数据库，研发多源数据模块，通过平台以“一张图”形式发布，实现公司内部空间数据的共建共享。

多源数据模块主要实现多源数据的浏览、查询和共享，具体包括数据资源目录、专题图层目录、地图窗口、区域定位、图层加载、数据下载、数据裁剪下载、图层浏览、分屏、测量、图层控制和图例控制功能。

图3-1数据展示

图3-2多屏对比

图3-3属性查询

图3-4 范围上传

图3 多源数据功能模块图

（2）智慧分析功能

针对规划编制项目数据处理难、数据分析难、模型不会用、规划方案靠拍脑袋决定等问题，采取“智慧”措施，搭建技术创新与智慧规划平台。首先以项目需求为依托，通过搭建智能分析模型库和指标库，实现算法集成，让规划设计人员从复杂的数据分析中释放出来；其次根据算法模型研发分析模块，形成可扩展、可优化、可编辑的智能分析模式，支撑规划设计全过程量化分析与规划决策。在模型集成上包括空间分析、交通分析、设施分析、用地分析、场地分析等方面。同时，为保障运算效能，平台在数据计算方面，采用Hadoop+Spark架构，让设计人员通过简单的数据输入输出，在1min内容完成一项复杂、计算量庞大的大数据分析，实现大规模数据的快速计算和实时响应，提升智慧规划分析效能。智慧分析功能模块具体包括分析目录、参数设置目录、效果预览和结果导出功能。

图4-1 流动OD分析

 图4-2 区域影响腹地分析

图4 智慧分析功能模块图

（3）方案协同功能

针对多部门协同作业难、方案评审验证难等问题，采取“协同”措施，搭建产品培育与业务协同平台。通过结合三维地理信息技术（3DGIS）技术和建筑信息模型（BIM），建立三维城市空间，对地上地下和各种规划要素进行数字化表达，形成多业务协同的场景，为城市的运行和规划发展决策提供可靠支持。平台提供了方案添加、方案浏览、方案编辑、规划前后比较、方案三维渲染、专家评论互动、限高分析、视域分析、漫游功能、三维测量等三维分析工具等功能。通过业务协同和数据协同，实现多源数据的综合展示和各类业务场景的综合应用。

图5-1 方案上传

图5-2 视线分析

图5-3 视域分析

图5-4 漫游环视

图5 方案评审功能模块图

（4）其他功能模块

此外平台还配置了项目分布与后台管理模块。项目分布模块可实现多年项目情况的集中管理，从不同层面展示项目市场分布情况及市场格局，具体提供包括项目点空间可视化、统计排序和筛选查询等功能。后台管理模块是对湖南设计大数据平台进行综合管理的模块，可以方便管理、发布、维护平台的内容，而不再需要硬性地通过代码进行维护。具体包括全局监测、用户管理、数据服务管理、功能服务管理、配置管理、系统日志管理功能。

（三）平台特色

平台具备集成多层级海量数据基础、提供高效率数据运算能力、搭建可拓展业务分析模块、实现全方位数据增强设计等优势，具体有以下特点：

1、大数据驱动规划设计手段的创新与转型

利用大数据技术识别和获取空间信息，创新了空间规划多源数据获取方式和技术手段，扩展数据来源和途径；通过构建算法进行高效的数据逻辑处理，改变数据挖掘技术，实现数据驱动。平台基于大数据技术，建立了智能分析模型库和指标库，构建了智慧规划分析体系，高效、精准地辅助规划设计，推动了传统规划设计行业技术和思维的转型。

2、 BIM+GIS技术融合转变业务协同机制

通过结合建筑信息模型（BIM）和三维地理信息技术（3DGIS）技术，建立二三维一体化城市空间，实现了建筑和场景的数字化表达，形成多业务融合的协同场景，实现成果数据和项目管理有机融合。从设计院业务运营角度，拓展性地实现了规划、建筑、市政板块业务联动，促进跨行业、跨领域的业务一体化发展，推动行业变革。

3、分布式计算提升智慧规划分析效能

平台引入分布式计算技术支撑行业海量数据并行计算，同时使用多种计算资源执行多个指令、跨节点运行，支撑多用户并发访问、强计算密度分析、快速实时查询响应，大大提高了平台的计算效率，高效地完成基于海量数据的复杂模型分析，提升智慧规划分析效能。

（四）项目实施的经济和社会意义

1、经济效益

平台投入使用前，公司建筑、规划、市政三大板块的项目实施与管理相对独立，平台通过数据集成与信息化管理整合公司内业务，节约大量的人工和管理成本。按公司每年项目合同额10亿元计算，平台预计为各类项目在数据获取、模型分析、方案评审等环节节约生产成本3000万元。

2、社会效益

（1）辅助方案设计

平台汇聚公司内规划、建筑、市政与社会经济大数据，针对人口、产业、公共服务等专题采用大数据分析形成更科学的分析结论，为设计方案的编制提供更全面和精细的参考依据，并对不同的设计方案建立BIM模型，为方案评审提供立体可视化的分析能力，提高各类设计方案的可靠性。

（2）推动行业发展

平台运用多源时空大数据进行智慧分析，使规划决策从依靠传统的统计数据进行定性设计向采用新型的多源大数据进行定量设计转变，使规划行业向更精细、更智慧的智慧规划转变。

（3）优化城市资源配置

平台基于城市公共设施布局、交通网络联系、产业企业分布等模型分析成果，辅助规划方案编制，提高社会公平与城市资源的配置的合理性，促使城市资源分配的效益最大化，促进城市的产业经济、市政管理、社会民生等方面协调发展。

3、推广前景

在数据应用发展的推动下，大数据已逐步成为城市发展的智慧引擎，在提升产业竞争力和推动商业模式创新方面发挥着越来越重要的作用。随着物联网、云计算等新信息技术的应用、发展与普及，数据收集、储存挖掘与分析技术的提高，大数据发展真正实现从量变到质变的突破，数据的价值将得到极大凸显最终成为推动城市发展的创新驱动力。从外在的形态描述到内在的机理解释，大数据为驱动城市发展提供了新动力，也为制定和总结城市发展模式以及实现智慧城市提供了可能性。

大数据在空间规划行业的前景极为广阔。新一轮空间规划编制提出新要求，要构建全域数字底图，实现“量化规划”和“数字规划”的建设目标，规划编制模式将从定性分析转向定量分析、从经验判断转向科学决策。

湖南设计大数据平台一期工程项目通过整合数据资源，构建多源时空大数据，面向规划、建筑、市政三大板块的多个场景应用，实现规划设计向“可感知、能学习、善治理、自适应”的智慧规划转型。依托湖南设计大数据平台一期工程，将信息化手段相继应用于《长株潭都市圈划定》、《永州市国土空间规划实施评估》、《蓝山县国土空间规划实施评估》、《古丈县一区一线划定》、《衡山县生态红线调整优化》、《文昌阁片区有机更新》等一些列项目，为各市县开展新一轮国土空间规划提供了有力支撑。依托湖南设计大数据平台一期工程，大大提升了公司的科学研究能力，自平台开展建设以来，共计发表论文5篇，获奖3项，接待省厅领导30余次。

（五）后续规划

在数据应用发展的推动下，大数据已逐步成为城市发展的智慧引擎，在提升产业竞争力和推动商业模式创新方面发挥着越来越重要的作用，从外在的形态描述到内在的机理解释，大数据为驱动城市发展提供了新动力，为实现智慧城市提供了可能性。面向规划变革的挑战，通过整合数据资源，构建多源时空大数据，面向规划编制多场景业务应用研发大数据平台将是传统设计院摆脱现实困境，实现规划设计向“可感知、能学习、善治理、自适应”的智慧规划转型的重要措施。后续公司将进一步开展湖南设计大数据平台的升级改造工作，强化在建筑、市政等领域的创新模块研发，集成广泛的BIM数据，打造面向城市规划、建设、管理于一体的智能化服务大数据平台。