文中介绍了福建省福清市黄官岛的数字海岛概念设计,针对\"未来数字海岛\"的发展概念,从不同使用情景出发,提出\"多情景规划\"设计概念,重在体现未来黄官岛的智能化与数字化如何与规划设计结合,对数据支持下的智慧海岛设计进行了有益的探索。国家自然科学基金面上项目(41671141);;\n福建省自然科学基金项目(2015J01226);;\n中央高校基金项目(20720170046);;\n厦门市科技局项目(3502Z20183005);;\n厦门大学大学生创新创业训练计划项目(2018X0282

吕一平

张品文

李渊

洪嘟嘟

高小涵

黄竞雄

Xiamen University Institutional Repository

城市建筑 城乡规划·设计  2019 年 2 月第 16 卷总第 309 期Urbanism and Architecture88情景交融人岛共生——黄官岛数字海岛概念设计方案李渊，黄竞雄，吕一平，高小涵，洪嘟嘟，张品文（厦门大学建筑与土木工程学院，福建厦门　361001）摘要：文中介绍了福建省福清市黄官岛的数字海岛概念设计，针对“未来数字海岛”的发展概念，从不同使用情景出发，提出“多情景规划”设计概念，重在体现未来黄官岛的智能化与数字化如何与规划设计结合，对数据支持下的智慧海岛设计进行了有益的探索。关键词 ：数字海岛 ；多情景规划 ；数字开发 ；概念设计 ；未来海岛［中图分类号］ TU238.2    　 ［文献标识码］ BScenario Blending and Ecological Island —— Huangguan Island Digital Island Concept DesignLi Yuan, Huang Jingxiong, Lv Yiping, Gao Xiaohan, Hong Dudu, Zhang Pinwen(School of Architecture and Civil Engineering, Xiamen University, Xiamen Fujian 361001, China) Abstract: This paper introduces the concept of “Digital Island” in the digital island concept design of Huangguan Island, Fuqing City, Fujian Province. In view of the development concept of “Digital Island in the Future”, the designer proposes the concept of “Scenario Planning” from different usage scenarios, focusing on how the intelligent and digitalization of Huangguan Island can be combined with planning and design in the future, and takes an useful exploration of data-supported design of the smart island.Key words: digital island; scenario planning; digital development; concept design; future island1背景1.1 基地条件黄官岛位于福建省福清市龙田镇，是东壁岛的附属岛屿。东壁岛位于龙田镇东部，地处福清市东部、福清湾南部，北望马祖岛，东接海坛岛，南距大陆 4km，距福清市中心 22km。由于岛上独特的旅游资源，东壁岛旅游风景区为国家 3A 级风景区，东壁岛山利村为首批“省级传统古村落”、第五批“省级历史文化名镇名村”。作为附属岛屿的黄官岛是方案的基地，位于东壁岛东北部，全岛长 310m，宽 150m，海岸线长 818m。目前岛屿开发方案以旅游为主，已建成部分基础设施、休闲会所和数十栋度假别墅。此外，黄官岛已列入国家“生态岛礁”项目库，海域水质较好，水深较浅，岛上植被覆盖率达 70%。1.2 设计要求主办方力图将黄官岛设计为“零能耗、无排放、自给自足的数字海岛”。要求针对高端商务人群、家庭旅游人群、学者等几类人群进行规划设计，重点是海岛未来的智慧化和数字化建设，包含智慧旅游和高端会议两个方面。能够采用的设施包括但不限于智能基础设施、智能住宅、高端会议设备等。1.3 设计思考通过对规划背景的初步研究，了解到黄官岛作为国家级特色小镇东壁岛的一个主要附属岛屿，结合数字中国战略、蓝海经济战略、海洋与海岸带发展战略，实现功能升级和互补，零能耗、无排放的国家级数字海岛示范区是它未来的发展目标。它的具体实施路径以及目标人群的行为分析成为此次概念设计的关注点。结合无人机航拍与实地踏勘发现，黄官岛目前的能源依附性仍较强，包括水电的海底传输 ；垃圾处理也较为粗放，主要手段为人工捡拾燃烧和直排大海 ；在亲水活动空间和配套设施上暂不成熟，趣味性、体验性较低。针对这样的现状和发展预期，提出多情景规划 [1,2]（Scenario Planning）的概念 ：通过空间和时间上的弹性利用，以数字化手段作为技术支撑，并且拟结合东壁岛进行更宏观区域的联动开发，达到人岛共生、产能平衡的效果。1.4 设计概念1.4.1概念引入多情景规划是对系统未来发展的可能性和导致系统从现状向未来发展的一系列动力、事件、结果的描述和分析，目的在于增加应对措施的弹性和对不确定事件的应变能力，从而及时、有效地指导实践行动。根据设计构思，未来的黄官岛主要面向三类服务对象，其应用场景包括 ：①会议类 ：承办政、商、学等各类会议 ；②度假类 ：家庭出游、疗养 ；③观光类 ：混合实景观光、游艇观光等。在设计概念中包括了低、中、高三类消费群体，以多情景规划概念设计不同的场景应对未来的多种可能性是方案的特点。基金项目 ：国家自然科学基金面上项目（41671141）。福建省自然科学基金项目（2015J01226）。中央高校基金项目（20720170046）。厦门市科技局项目（3502Z20183005）。厦门大学大学生创新创业训练计划项目（2018X0282）。作者简介 ：李渊（1979-），男，博士，副教授，研究方向 ：空间信息技术与建筑、规划与文化遗产保护。城市建筑城乡规划·设计  2019 年 2 月第 16 卷总第 309 期Urbanism and Architecture 89移动云端服务无线 APInternet别墅 1 别墅 2 别墅 3数据中心数据库交换机摄像头 人脸识别传感器 智慧家居1.4.2概念支撑在设计方案之前，通过旅游承载力 [3] 分析（见图 1）、人群行为和太阳能源潜力分析（见图 2）、可达性分析对多情景规划概念进行了预研。结合黄官岛无居民海岛的特性以及主办方的规划意向，以 100 人 / 日作为规划的承载量，该承载量下的黄官岛能够为访客提供最为优质的服务，同时避免了对岛屿自然环境的破坏，实现了真正的人岛共生。2 设计方案东壁岛与黄官岛的交通工具仅有渡船。因此，从交通优化开始，进行多情景规划设计，并结合前期分析数据进行数字设计以及开发模式的策划，最终形成“未来数字海图 1　旅游承载力分析（图片来源 ：作者自绘）图 2　人群行为分析与能源分布示意（图片来源 ：作者自绘）图 3　设计成果图（图片来源 ：作者自绘）图 4　航线提升分析（图片来源 ：作者自绘）岛”的概念设计方案（见图 3）。2.1 航线提升策略东壁岛与黄官岛的现有航线并未充分利用该地区的自然风光，且受潮汐限制，每日运营时间有限。方案在保留原有码头的基础上，重新规划航线。为充分利用东壁岛的空间资源，特增设环岛游线（见图 4）。数据分析发现，增设环岛游线后能有效提升东壁岛和黄官岛岛内空间的可达性，并满足不同情景的需求。此外，在通勤线路的选择上，计划连接黄官岛的商业潜力发展区和东壁岛的古村景观节点，充分挖掘区域潜力的同时提升游览的趣味性。2.2 空间提升策略结合航线提升策略，方案对黄官岛内部进行了人群行为的模拟分析。分析结果显示，现有的会所并未起到汇集人流的作用，参观者较为均匀地分布在环岛的木栈道上，商务人群仍缺乏一个集中的会务场所。因此，在设计方案中布置了一个汇集客流的中心区域，毗邻规划的直升机场可供会议使用。此外，人流分析结果显示，滨水会所的客流密度预计较之前会有一定的增加，该分析结果可作为游憩设施和环卫设施的布点参考。2.3 分期开发方案综合前述分析结果，方案设置了商务情景、度假情景和观光情景三类主要的场景，设置了直升机停机坪、数字商务会所、智能家居别墅。结合岛内垃圾转运困难的实际情况以及旅游观光的规划要求，方案设置了无人机物流装图 5　智慧物流结构图（图片来源 ：作者自绘）图 6　数字海岛网络拓扑设想（图片来源 ：作者自绘）图 7　零能耗建筑设计（图片来源 ：作者自绘）GPS 模拟真实空间轨迹乔木覆盖率达 50%   灌木覆盖率为 40%焚烧与向外海排放为垃圾处理主要方式两个码头为主要交通载体空间承载力 800 人通过海底电缆供应水电生态承载力 900 人 经济承载力 50 人 夏至日 日出   夏至日 9：00   夏至日 12：00   夏至日 15：00人群行为分析 太阳能源潜力分析图例 0 ～ 1 000 000 000   1 000 000 001 ～ 2 000 000 0002 000 000 001 ～ 3 000 000 000 3 000 000 001 ～ 4 000 000 000 4 000 000 001 ～ 5 000 000 000 5 000 000 001 ～ 6 000 000 0006 000 000 001 ～ 7 000 000 000 7 000 000 001 ～ 8 000 000 0008 000 000 001 ～ 9 500 000 000春分日 12：00  夏至日 12：00  秋分日 12：00   冬至日 12：00游艇码头 游艇码头玻璃观光栈道小型别墅群A 会所主楼 国际会议厅 小型别墅群 B集成高度 集成高度集成低度 集成低度东壁岛智能配送中心无人机分管仓无人机配送航线接待数控中心智慧海岛——黄官岛快递运送快递运送智慧物流中心云端处理（服务）淡水运送垃圾运送粮食运送果蔬运送终端App通过 5G 物联网，实现物流信息的实时监控更新，打破岛内外的物流信息隔阂现状，利用无人机、物流管道等进行岛内外的物流配送。 物流终端处理（空间信息配送处理）1. 光伏电池板吸收太阳光后，将太阳辐射能转换成直流电。3. 所发的电力既可以直 接 存 储 在 蓄 电 池中，又可以通过逆变器并入电网。2. 光伏逆变器将直流电转换成交流电。4. 电网对电能进行调度使用。传统跟踪算法东升电流SUN2000西落智能控制算法、自学习持续优化信息高效光伏组件由于背面发电贡献，白背板背景下，双面单瓦发电能力可提升 23%；配合跟踪可达到 30% 以上。PERC 双核 双面发电组件SPLITMAX 切半组件基于更低的串阻和组件内耗，在相同环境，切半组件工作温度低 2℃左右；1 个月左右发电量数据收集显示，切半组件单瓦发电能力高 0.6%。双面发电组件 + 跟踪系统5%~15% 10%发电量增益：1+1 ＞ 2 传统天文算法得到当前角度+ 择优算法进行策略选择+ 积累及自学习迭代（AI）供电、通信、算法融合闭环跟踪，实现双面最优角度提高发电量和成本最优的排布方案专业的系统设计能力双面组件 发电增益跟踪系统 发电增益20%~30%直流电  发电量增益系统端算法优化集成城市建筑 城乡规划·设计  2019 年 2 月第 16 卷总第 309 期Urbanism and Architecture90卸平台（见图 5）、智慧监控辅助中心以及隐形观景玻璃廊道。设计分期开发方案如下 ：前期 ：面向全球商务人群，以便捷性、体验性为目标，规划直升机坪、豪华游艇游线以及集会议、休闲、运动于一体的智能化会所，居住需求则落实在东壁岛，以游艇别墅的形式分担空间压力。中期 ：面向省域休闲度假人群，以舒适性、定制化服务为目标，提供不同景观和形式的漂浮别墅、海边别墅、山间别墅等度假场所。远期 ：面向全国范围的旅游观光人群，配合东壁岛温泉酒店、商业服务、古民居文化等旅游活动的开发周期，提供只供游览的跨区隐形观光桥，海上区段能在涨潮和落潮时分别观赏到海洋风光、岛屿风光以及5D虚拟情景，增强趣味性。2.4 数字开发模式根据未来海岛的设计背景，规划为无人机物流装卸平台、智慧监控辅助中心设想了岛屿的数字后端接口，并将视频监控、定制化设计等相关技术手段汇集到用户端的 App上，进行管理与服务的对接，并且针对国际上先进的 MR 技术、无人机的物流运输系统等智慧手段进行探索与应用。整体数字开发模式的设想囊括了全息观景、MR 商务、数控中枢神经（见图 6）、能耗自循环系统 [4]（见图 7）和智慧家居五个层面。3 结论设计方案的最后，测算区域范围内的项目投入产出（见图 8），进行设计可实施性的验证，并且计划引入事件策划和短视频平台等宣传手段，这是目前旅游开发较为有效的推广模式。方案主要结合智能技术手段与人的空间行为分析，提供了一个未来数字海岛示范区概念式的多情景发展设想。参考文献[1] 赫磊，宋彦，戴慎志．城市规划应对不确定性问题的范式研究 [J]．城市规划，2012，36（07）：15-22．[2] 章征涛，宋彦，阿纳博•查克拉博蒂．公众参与式情景规划的组织和实践——基于美国公众参与规划的经验及对我国规划参与的启示[J]．国际城市规划，2015，30（05）：47-51．[3] 李渊，付航．鼓浪屿人流承载力分析——基于行为数据和文化遗产保护视角的研究[J]．中国文化遗产，2017（04）：69-77．[4] 石峰，王绍森．被动式建筑热环境调节策略分析——2013年中国国际太阳能十项全能竞赛评述 [J]．新建筑，2014（01）：127-131．图 8　可行性分析（图片来源 ：作者自绘）前街道建设评估亟须研究的新课题。希望本文能为街道建设评估起到借鉴、参考作用。参考文献[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部．住房城乡建设部关于加强生态修复城市修补工作的指导意见 [EB/OL]．（2017-03-06）[2018-08-16]．http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201703/t20170309_230930.html．[2] 吴左宾，李虹，张雯，等．城市双修视野下乌兰浩特老城区街道体系优化策略 [J]．规划师，2018，34（05）：53-59．[3] 马修•卡莫纳，史蒂文•蒂斯迪尔，蒂姆•希斯，等．公共空间与城市空间——城市设计维度（原著第2版）[M]．马航，张昌娟，刘堃，等，译．北京 ：中国建筑工业出版社，2015.[4] 阿兰•B•雅各布斯．伟大的街道 [M]．王又佳，金秋野，译．北京 ：中国建筑工业出版社，2009．[5] 扬•盖尔，拉尔斯•吉姆松．公共空间•公共生活[M]．汤羽扬，王兵，戚军，译．北京 ：中国建筑工业出版社，2003．[6] 刘建国，张文忠．人居环境评价方法研究综述 [J]．城市发展研究，2014，21（06）：46-52．[7] 牛强，鄢金明，夏源．城市设计定量分析方法研究概述 [J]．国际城市规划，2017，32（06）：61-68．[8] 翟宇佳，徐磊青．城市设计品质量化模型综述 [J]．时代建筑，2016（02）：133-139．[9] Saelens B E,Sallis J F,Black J B,et al.Neighborhood-Based Differences in Physical Activity:An Environment S c a l e  E v a l u a t i o n [ J ] . A m e r i c a n  J o u r n a l  o f  P u b l i c Health,2003,93(09):1552-1558.[10] R. Ewing,O. Clemente.Measuring Urban Design:Metrics for Livable Places[M].Washington,D.C.: Island Press,2013.[11] L i  Y . S t r e e t  l e v e l  u r b a n  d e s i g n  q u a l i t i e s  f o r walkability:Combining 2D and 3D GIS measures[J]. Computers Environment & Urban Systems,2017,64:288-296.[12] Leslie E,Coffee N,Frank L,et al.Walkability of local communities:using geographic information systems to objectively assess relevant environmental attributes[J].Health & Place,2007,13(01):111-122.[13] 郭金维，蒲绪强，高祥，等．一种改进的多目标决策指标权重计算方法[J]．西安电子科技大学学报，2014，41（06）：118-125．[14] 祝志川，张君妍，张国超，等．基于熵值修正AHP赋权的综合评价模型与实证[J]．统计与决策，2018，34（13）：47-51．[15] 黄佳．商业步行街共享空间环境设计与研究 [D]．华中科技大学，2010．（上接第 87 页）造价成本 产生效益技术投资为主要成本，实体建设为次要成本，维护成本增多。以黄官岛发展契机带动东壁岛房产、商业及其他景点效益，形成小岛带大岛，大岛补小岛的利益格局。时间成本人力成本能源成本维护成本新建建筑及设施   漂浮别墅  太阳能板  数字系统  隐形桥   其他 观光旅游  中高端度假 高端会议   效益结构成本占比其他地点  商业 房产东壁岛      黄官岛

情景交融人岛共生——黄官岛数字海岛概念设计方案

https://dspace.xmu.edu.cn/bitstream/handle/2288/176431/%e6%83%85%e6%99%af%e4%ba%a4%e8%9e%8d%e4%ba%ba%e5%b2%9b%e5%85%b1%e7%94%9f_%e9%bb%84%e5%ae%98%e5%b2%9b%e6%95%b0%e5%ad%97%e6%b5%b7%e5%b2%9b%e6%a6%82%e5%bf%b5%e8%ae%be%e8%ae%a1%e6%96%b9%e6%a1%88.pdf?sequence=1&isAllowed=y

情景交融人岛共生——黄官岛数字海岛概念设计方案

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Xiamen University Institutional Repository