(1)核心技术研究
对研究团队现有的城乡规划政策决策支持模拟模型和算法进行了深化研究,建立并验证了基于人口密度和土地利用结构的土地利用支持系统1套。将研究成果分为以下两部分:
--城乡规划政策决策深化研究:以东亚各国地方城市,福建省地方城市作为研究对象,以居民的主观感知作为中介变量来研究城市环境、建筑环境对于居民体育活动的影响,以及建筑环境对居民步行的影响。另外,对金泽市空置历史建筑再利用的实际情况和存在的问题提出了改进措施。代表论文有《Study on the impact of the objective characteristics and subjective perception of the built environment on residents' physical activities in Fuzhou, China》、《Study on the impact of historic district built environment and its influence on residents’ walking trips: A case study of Zhangzhou ancient city’s historic district》、《The Construction of Water-Sensitive Urban Design in the Context of Japan》以及《延焼リスクの観点から見た歴史的密集市街地における防災施策に関する研究−金沢市を対象とした事例研究−》等。
--集成土地利用支持系统:团队成员基于研究团队现有的国土空间规划的政策决策支持模拟模型和算法,建立并验证了基于人口密度和土地利用结构的土地利用支持系统1套。发表论文《Construction of Urban Planning Supporting System Using Genetic Algorithm Responding to Urban Decentralization: Case of Kanazawa City》,通过研发建立集中式中心城区开发模式、分散式中心城区开发模式和维护型中心城区开发模式三种发展模式。在三种不同开发模式的指导下,使用遗传算法进行计算和分析人口恢复、土地利用混合程度、中心城区土地利用专业化程度等三个指标,在此基础上,开发了土地利用规划支持系统。另外,团队成员在地震、海啸、火灾等灾害模拟与避难疏散方面也进行了深入研究,先后发表了《A GIS-Based Model for Integrating Risk Estimations of Residential Building Damage and Shelter Capacity in the Case of Earthquakes》、《Improvement of Evacuation Modeling by Considering Road Blockade in the Case of an Earthquake: A Case Study of Daitoku School District, Kanazawa City, Japan》等论文,模拟灾害发生时的受灾情况来提供合理的疏散避难决策。
(2)数据库建设
建设了面向空间规划的时空大数据库和数据收集体系,用于实时感知城市的人口、产业、及其空间活动的时空特征、规律和问题。另外,建设了基于国家统计数据和行业地理信息数据的数据库,形成了以下成果:
--在多维度和使用场景,对数据库和数据收集的体系进行构建:团队成员从多个不同的维度和使用场景,对数据的体系进行了回顾和梳理,分别从如何利用不同平台时空大数据构建数据库(《Design of a smart visiting service management system for personal information collection in order to integrate tourism management into an isolated island》)、时空大数据中个人隐私数据的使用情景与法规(《Review on Data Sharing in Smart City Planning Based on Mobile Phone Signaling Big Data: From the Perspective of China Experience: Anonymization VS De-anonymization》)等,对时空大数据库的数据来源、如何构建跨平台数据库、如何处理其中的个人隐私等关键问题,进行了系统的研究和梳理,并刊发在国际重要刊物,取得了一定的反响;
--建设国家统计数据和行业地理信息数据的数据库,并形成了相关科研成果:《基于“人—地”关系的传统村落空间特征解析——以闽南盆地型宗族聚落为例》、《闽三角地区城镇空间扩张对区域生态安全格局的影响》、《县级城市居住街区空间形态地域特征的时空差异研究——以庆城县、武安市、长兴县、连江县、金堂县为例》;《基于产业价值区段法的城市功能体系研究——以福建省为例》、《多维消费流视角的海峡西岸经济区城市网络结构》、《基于FLUS模型的江西省国土空间开发模拟与评估》、《基于共享单车轨迹的购物中心短距离辐射范围识别——以北京市购物中心为例》、《中心性与对称性:多空间尺度下长三角城市群人口流动网络结构特征》、《基于多源数据的城市街道绿化品质测度与规划设计提升策略——以福州主城区为例》;
(3)应用软件系统开发
近年来,虚拟空间可视化是智慧城市、智慧设施的重要基础和表现形式之一,围绕“实体空间时空大数据收集-数据库集成-分析挖掘建模-虚拟空间可视化-规划支持应用模拟-空间规划政策决策”这一目标,团队承接相关科研项目,并结合实验室设备开发了一种混合现实应用软件系统HoloDesigner,主要包括以下内容:
--承担日本重要科研项目一项:日本学术振兴会基础研究项目C,19K04750,零能耗住宅节能性能可视化混合现实工具研发,2019/4-2023/3,24万元,在研,主持;
--开发了一种实用型虚拟空间&规划支持应用模拟软件:在近两年围绕设计和开发一种新型混合现实(MR)工具,在《Automation in Construction》(影响因子7.7)和《Applied Sciences》发表了两篇学术论文:《HoloDesigner: A mixed reality tool for on-site design》、《Using mixed reality (MR) to improve on-site design experience in community planning》,前者提出了一种名为HoloDesigner的混合现实(MR)工具,以用于虚拟设计对象的交互式现场3D可视化,HoloDesigner可以成功渲染现场3D可视化以及实时交互,以控制真实周围环境中的3D模型;后者则提出一套MR设计支持系统(MR-DSS),从应用系统的层面,实现设计对象的交互式现场3D化,并在一个典型的社区规划的现场设计场景中进行了一项设计实验,有16名参与者参加并论证其可行性和体验性。这套软件开发及系统的构建,有效的解决了MR在现场难以实时运作的缺陷,更好的支持虚拟空间的设计并对现场规划的及时反馈不足的问题进行了补足;
--对空间可视化的使用途径和使用方法进行了理论和实践论述:近两年,发表了《Virtual reality with the integrated automatic presentation scrip for improving concepts understanding of Urban Design-a case study in Tatsumi region of Tokyo Bay zone, Japan》论文,通过招募志愿者,通过主观数据和定性访谈,验证了VR与脚本视频在提高用户对城市设计概念的理解的实际价值,论证了虚拟空间可视化技术的使用场景及价值。
(4)实践应用服务
通过结合实验室在大数据与相关模型算法、虚拟现实可视化技术等的优势,对福建黄官岛、广西恭城等地区提供空间优化提升以及智慧化的解决方案,构建智慧社区、智慧康养、智慧校园。主要包括以下成果:
--对福州市建成环境进行空间评价和提升研究:在2021年以《The influence path of community environment and residents' health in the case of Fuzhou, China》对福州社区环境与居民健康的影响路径进行了进一步的探讨。
l以黄官岛项目为代表,提供一体化的智慧社区解决方案:以福清黄官岛为核心,通过智慧设施的应用与智慧服务相结合、技术平台的搭建及全域数据和信息的综合应用,推进海岛景观、建筑、公共空间、人类活动的效率,提供有机的无缝连接和一体化的智慧社区解决方案,相关的实践以《Design of a smart visiting service management system for personal information collection in order to integrate tourism management into an isolated island》为题,2020年发表在《APPLIED SCIENCES-BASEL》上。
--以广西恭城项目为代表,为地方发展提供设计咨询服务:受广西桂林市恭城政府邀请,恭城瑶汉养寿城(国家级可持续发展实验区、桂林市十四五规划重点发展项目)为当地发展和智慧园区建设提出相关意见,提出人体健康与建筑环境间的重要关联,进行相关实践的同时还设立的专题展览,并对整个园区的空间规划与建设的可视化进行了论证,提出系统的智慧建筑逻辑,全流程展示“智慧构建——智慧建筑——智慧规划”的逻辑链条,结合IoT设备实现智慧空间。实验室还为福建省地方城市提供规划决策专家咨询、技术人才培训等服务。
--结合虚拟现实技术,实现智慧校园平台构建:在设计多种类型的虚拟智慧校园场景的基础工作上,进行各类型虚拟智慧场景的实际实施的智慧产品资料等的收集,编写实际操作运行的脚本文件、构建3D模型来将虚拟的人、财、物、学、研、管理过程通过Unity 3D等软件现实化地展示,构建了一个更加高效、便捷、智能、灵活的校园系统。