應用CIM都市資訊模型於都市規劃模擬分析之研究 -以高雄旗津再發展為例

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(1)國立高雄大學創意設計與建築學系研究所碩士論文. 應用 CIM 都市資訊模型於都市規劃模擬分析之研究 -以高雄旗津再發展為例 The Application of City Information Model for Urban Planning and Simulation: A Case Study of Kaohsiung Cijin Redevelopment. 研究生：林廖嘉宏撰指導教授：陳怡兆中華民國一○八年六月.

(2) i.

(3) 應用 CIM 都市資訊模型於都市規劃模擬分析之研究 -以高雄旗津再發展為例指導教授：陳怡兆博士國立高雄大學創意設計與建築學系研究所學生：林廖嘉宏國立高雄大學創意設計與建築學系研究所摘要目前都市計畫及營建工程的平面作業，並無法及時處理 3D 資訊整合、複雜面向及全面決策支援系統的規劃設計問題。因此，朝向最適化規劃設計的做法，包括建築施工採 BIM 管理、都市規劃設計、營建工程管理與維護等，將變得更加重要。都市資訊模型是一套整合現有都市規劃、3D 資訊及決策支援系統的有效工具，在未來的想像議題上，將可有效、快速地模擬出不同地區規劃、工程及各種情境的結果。本研究是應用 CIM(city information model)都市資訊模型整合官方數據、其他相關軟體及專家訪談的方式，並以高雄旗津再發展為例的都市規劃模擬分析模式，該方式及成果將可提升實務推動的分析效果，改善規劃設計作業的時效性。CIM 模擬不同情境，可快速處理都市規劃、營建工程、及大型建設決策的問題，對於都市行銷，亦可獲得良好的成效。. 關鍵字：CIM 都市資訊模型、模擬分析、都市規劃、決策支援. i.

(4) The application of city information model for urban planning and simulation: A case study of Kaohsiung Cijin redevelopment Advisor: Dr. Yi-Jao Chen Department of Creative Design and Architecture National University of Kaohsiung Student: Liao Chia-Hong Lin Department of Creative Design and Architecture National University of Kaohsiung ABSTRACT Although urban planning still relies on 2D plenary map data today, the paper and digital cartographic information and data respectively used in early stage and recent years have a gap with realistic 3D spatial data. In other words, the traditional and conventional cartographic system cannot timely solve problems derived from 3D information integration, complex dimensions and the comprehensive decisionmaking support system. Therefore, an optimal approach, such as Building Information Modeling (BIM) for the management of constructions and application of decision-making resources, is recommended. The acquisition of building management and maintenance information; completion of all types of urban planning targets; and multi-dimensional integration are becoming even more important to human due to their functionality and availability. Urban information modeling is an effective tool integrated with current urban planning and 3D information and decision support systems. Concerning visualization of the future, it can effectively and quickly produce simulations of different regions and situations. As the first in Taiwan, we have adopted CIM (city information model) software, official data and other software in this study. Besides, we also established an urban planning system framework based on the Cijin redevelopment project, enabling the users to have more ideas in urban planning when using the aforesaid software. For example, use CIM to simulate Cijin after the redevelopment based on various scenarios; provide a solution for quickly handling urban planning and political decision issues. With respect to urban marketing and information, the users are expected to receive good results therefrom. Keywords: CIM (City Information Model), Simulation Analysis, Urban Planning, Decision Support. ii.

(5) 謝誌本研究得以順利完成，首要感謝陳怡兆教授的耐心指導及鼓勵，讓我經歷一段充實與感恩的資訊學習歷程，謹於卷首致最深的敬意及謝意。修業期間，感謝陳啟仁教授課業指導，及擔任口試委員時的細心指正，給予我專業知識的啟發與傳授；口試期間，承蒙林祐正教授的教導及擔任口試委員時的建言，在此謹深致謝忱。在校期間，感謝所裡完善的課程規劃和所內老師曾梓峰教授、陳逸杰教授、馬瑜嬪教授、吳文彥教授、蘇志勳教授、及土木與環境工程學系系主任吳明淏教授於都市計畫、文化遺產、建築設計、土木工程及防救災相關專業知識的教導，及林小姐在行政事務上的協助；同門又綺、寶緯及彥瀚的鼓勵及研究所同學關懷之情；都發局鄭明輝副總工程司、李文志正工程司、工務局熊從傑秘書、交通局陳志鶴簡任技正於論文訪談的協助；弟弟嘉聖、姊姊素蕙、姊夫明能及外甥新璋的關心，特別是俊佑及西諺等學弟妹們電腦軟體的幫忙以及一些不斷給予我支持的每一個人，一併致上由衷的謝意。求學之路，母親大人、太太婉菁的體諒及兩位女兒妍均及秉蓁的陪伴，在冗長學習過程以及論文撰寫時刻，沒有給予壓力、默默地支持我，是我得以順利完成學業的原因之一。感謝每一階段遇到的機緣，博士後再讀碩士專班，遇到許多志同道合的朋友，一路走來多人協助，在此一併致上謝忱。林廖嘉宏. 謹誌於. 國立高雄大學創意設計與建築學系研究所中華民國一Ο八年七月. iii.

(6) 目錄摘要………………………………………………………………………………Ⅰ ABSTRACT…………………………………………………………………………II 謝誌………………………………………………………………………………Ⅲ 目錄………………………………………………………………………………IV 圖目錄……………………………………………………………………………Ⅵ 表目錄……………………………………………………………………………Ⅸ 第一章導論………………………………………………………………………1 1.1 研究動機與目的…………………………………………………………1 1.1.1 研究動機…………………………………………………………1 1.1.2 研究目的…………………………………………………………3 1.2 研究範圍、流程、方法及限制……………………………………………3 1.2.1 研究範圍…………………………………………………………3 1.2.2 研究流程…………………………………………………………4 1.2.3 研究方法及限制…………………………………………………5 第二章相關理論及文獻探討…………………………………………………8 2.1. 都市發展、規劃與資訊應用之問題…………………………………8. 2.2 建築規劃設計與電腦輔助設計之發展………………………………11 2.3 都市資訊模型應用在都市規劃之方式………………………………16 2.4 整合決策機制之決策輔助系統………………………………………22 第三章都市資訊模型建構及應用方式 ……………………………………… 28 3.1. 都市規劃與資訊需求分析……………………………………………28. iv.

(7) 3.2 都市資訊模型建模方式………………………………………………30 3.3 UC-WIN/ROAD 之軟體應用方式…………………………………………32 3.4 驗證分析及模擬比較方式……………………………………………37 第四章旗津再發展應用都市資訊模型之案例模擬分析 ……………………39 4.1. 旗津現況分析…………………………………………………………39. 4.2. 都市資訊模型應用在旗津之都市規劃設計…………………………42. 4.3. 都市資訊模型模擬分析………………………………………………75. 4.4. 都市規劃決策支援與驗證…………………………………………85. 第五章結論與建議……………………………………………………………96 5.1 結論……………………………………………………………………96 5.2. 建議……………………………………………………………………97. 參考文獻…………………………………………………………………………98 附錄一旗津地區車流量組成彙整及計算……………………………………109 附錄二現況車流量情境計算方式及說明……………………………………110 附錄三防災及降低交通衝擊對策情境模擬車流量及人潮情形……………111 附錄四設置國際觀光旅館之交通衝擊情境模擬車流量及人潮情形………113 附錄五驗證分析及最適化規劃設計之專家訪談……………………………114 附錄六應用 CIM 於都市規劃模擬分析之操作程序………………………117. v.

(8) 圖目錄圖 1.1 研究範圍及相關建設示意圖……………………………………………3 圖 1.2 研究流程示意圖…………………………………………………………4 圖 2.1 高雄市都市計畫地理資訊系統示意圖…………………………………9 圖 3.1. CIM 之模擬及分析作法如流程圖………………………………………30. 圖 3.2. CIM 都市發展模組示意圖………………………………………………30. 圖 3.3. UC-win/Road 軟體應用流程及相關外掛插件示意圖…………………33. 圖 3.4. BIM/CIM 進行綜合解決方案連結示意圖………………………………33. 圖 3.5. UC-win/Road 軟體應用及地形資訊建模流程示意圖…………………34. 圖 3.6. UC-win/Road 軟體道路資訊建模流程示意圖…………………………35. 圖 3.7. UC-win/Road 軟體編輯製作模型流程示意圖…………………………36. 圖 3.8. UC-win/Road 軟體應用模型模擬流程示意圖…………………………37. 圖 3.9 三維場景建物模型簡化流程圖…………………………………………38 圖 4.2.1. 旗津地區都市資訊模型分析模組建構示意圖……………………43. 圖 4.2.2. 旗津地區道路系統示意圖…………………………………………46. 圖 4.2.3. 高雄市 35 路公車行駛路線示意圖…………………………………50. 圖 4.2.4. 高雄市渡輪歷年運量、營收成長趨勢圖…………………………52. 圖 4.2.5. 旗津地區規劃構想位置圖…………………………………………53. 圖 4.2.6. 旗津地區防災救難中心規劃構想圖………………………………53. 圖 4.2.7. 旗津地區觀光旅館構想圖…………………………………………54. 圖 4.2.8. 都市發展局旗津地區觀光旅館構想圖……………………………54 vi.

(9) 圖 4.2.9. 高雄港務公司旗津地區跨港大橋構想及設計圖…………………54. 圖 4.2.10. 旗津地區二港口跨港大橋構想及設計斷面圖…………………55. 圖 4.2.11. 旗津地區二港口跨港大橋設計高度圖…………………………55. 圖 4.2.12 旗津地區跨港纜車構想圖……………………………………56 圖 4.2.13. 沉埋過港隧道道路橫斷面圖……………………………………66. 圖 4.2.14. 過港隧道旗津端引道橫斷面圖…………………………………66. 圖 4.2.15. 高架道路橫斷面圖………………………………………………67. 圖 4.2.16. 跨港大橋道路橫斷面圖…………………………………………67. 圖 4.2.17. 旗津跨港纜車路線圖……………………………………………69. 圖 4.2.18. 纜車沿線廊帶寬度示意圖………………………………………71. 圖 4.3.1. 高雄北旗津位置圖…………………………………………………75. 圖 4.3.2. 旗津救難中心建築物全景…………………………………………76. 圖 4.3.3. 旗津救難中心建築物入口…………………………………………76. 圖 4.3.4. 旗津國際觀光旅館建築物全景……………………………………76. 圖 4.3.5. 旗津國際觀光旅館建築物入口……………………………………76. 圖 4.3.6. 旗后山上眺望旗津跨港纜車………………………………………77. 圖 4.3.7. 向西眺望旗津跨港纜車……………………………………………77. 圖 4.3.8. 旗津跨港大橋全景…………………………………………………77. 圖 4.3.9. 向西眺望旗津跨港大橋……………………………………………77. 圖 4.3.10. 旗津廟前路全景……………………………………………………77. 圖 4.3.11. 廟前路天后宮………………………………………………………77 vii.

(10) 圖 4.3.12. 旗津廟前路渡輪站…………………………………………………77. 圖 4.3.13. 廟前路警察局………………………………………………………77. 圖 4.3.14. 向東看北旗津廟前路………………………………………………78. 圖 4.3.15. 北旗津輪渡站搭船旅客……………………………………………78. 圖 4.3.16. 觀光旅館夜景………………………………………………………79. 圖 4.3.17. 海水倒灌觀光旅館情景……………………………………………79. 圖 4.3.18. 海嘯前廟前路民眾逃跑及車輛壅塞………………………………79. 圖 4.3.19. 廟前路周邊水淹 3 公尺及 6 公尺…………………………………80. 圖 4.3.20. 廟前路周邊水淹 9 公尺……………………………………………80. 圖 4.3.21. 海嘯淹沒廟前路情景………………………………………………80. 圖 4.3.22. 民眾至救難中心避難………………………………………………80. 圖 4.3.23. 逃難時跨港大橋發生車禍…………………………………………80. 圖 4.3.24. 纜車輸送避難人員…………………………………………………80. 圖 4.3.25. 廟前路旁 12 公尺避難高台………………………………………80. 圖 4.3.26. 公車至旗津接送避難人員…………………………………………80. viii.

(11) 表目錄表 2.1 建築設計運算與電腦輔助設計的發展相關文獻一覽表………………11 表 2.2 模擬都市(SimCity)軟體發展歷程一覽表……………………………20 表 2.3. UC-win/Road 與其他分析、建模軟體差異分析一覽表………………22. 表 4.1.1 旗津地區自然環境發展潛力與限制一覽表…………………………40 表 4.1.2 旗津地區觀光遊憩資源綜整表………………………………………40 表 4.2.1 基地鄰近地區主要道路實質設施……………………………………46 表 4.2.2 旗津地區平常日路口交通流量表……………………………………47 表 4.2.3 旗津地區假日路口交通流量表………………………………………48 表 4.2.4 旗津地區主要路段平常日交通流量表………………………………48 表 4.2.5 旗津地區主要路段假日交通流量表…………………………………49 表 4.2.6 旗津地區主要路段平常日車種組成表………………………………49 表 4.2.7 旗津地區主要路段假日車種組成表…………………………………49 表 4.2.8 高雄市車船處渡輪航線、航程與班次一覽表………………………51 表 4.2.9 高雄市公共車船管理處渡輪運量統計一覽表………………………51 表 4.2.10 海嘯規模表…………………………………………………………56 表 4.2.11 海嘯時序列表………………………………………………………58 表 4.2.12 國人國內旅遊重要指標統計………………………………………61 表 4.2.13 國內旅遊平均每人每次每項花費…………………………………62 ix.

(12) 表 4.2.14 國內旅遊平均每人每次每項花費(住宿分類)……………………62 表 4.2.15 高雄市渡輪「鼓山-旗津」航線人次…………………………………63 表 4.2.16 高雄市主要觀光遊憩區遊客人次…………………………………63 表 4.2.17 義大亞洲廣場商業大樓整體尖峰小時衍生人旅次分析表 ………64 表 4.2.18 義大亞洲廣場商業大樓開發後各類型車輛旅次統計表…………65 表 4.2.19 渡輪搭乘人次統計表………………………………………………65 表 4.2.20 纜車車站開發規模彙整表…………………………………………70 表 4.2.21 纜車車站開發規模彙整表…………………………………………70 表 4.2.22 纜車場站及支柱用地面積表………………………………………71 表 4.2.23 自動循環式系統容量分析表………………………………………72 表 4.3.1 情境模擬及對策說明一覽表…………………………………………81 表 4.3.2 各方案分析說明彙整一覽表…………………………………………82 表 4.4.1 公務主管專家背景及人數表…………………………………………85 表 4.4.2 應用 CIM 最適化效益因素驗證評分表………………………………90 表 4.4.3 使用性關鍵效益因素驗證評分表……………………………………91 表 4.4.4 及時性關鍵效益因素驗證評分表……………………………………91 表 4.4.5 差異性關鍵效益因素驗證評分表……………………………………92 表 4.4.6 整合性關鍵效益因素驗證評分表……………………………………93 表 4.4.7 關鍵效益因素前五名驗證評分表……………………………………94. x.

(13) 第一章導論人類生存發展的過程，大致可分成新石器時代的農耕定居、前工業革命帶來的都市形成、工業革命及現代社會後現代主義反省的4大轉變(Pacione, 2009)；扁平世界的全球化策略，更讓都市的發展與資訊關係更為密切。因此，若能將都市發生的各種人地關係，以及產生的複雜空間結構，在人類生存的環境之中，有系統地表明或不同情境模擬，將可讓原本毫無意義的資訊數據與人類專業判斷結合，對未來智慧都市推動將會有所幫助。本研究應用都市資訊模型(CIM；City Information Modeling，以下簡稱CIM) 的設計觀點，並藉由UC-win/Road軟體的人潮、車流及防災模擬效果，嘗試說明都市規劃設計決策時，所可能遇到的困難及解決方式，這樣的結果是有意義的，即便它未必真實，但是，它以3D模型及公共建設、車流模擬呈現的效果，將有利於政府部門決策，提升實務推動的分析效果，及讓民眾較容易瞭解建設的推動。. 1.1 研究動機與目的 1.1.1 研究動機都市規劃是非常細膩及複雜的作業，不僅包括靜態環境，還包括動態對象，如人員、公司、組織、環境資源和交通流等，如何充分利用令人眼花繚亂但有用的數據，對大量的資源進行分類，並整理所需的項目、組織這些資訊，提取有用數據，顯然利用 CIM，將會是個很有效的方法，特別是應用在都市規劃模擬及防災分析的層面上。都市計畫主要是利用二維的平面書圖資料，常會看到的是平面的圖資及數據，與現實的三維空間有所落差，亦即無法處理 3D 資訊整合、複雜面向及全面決策支援系統的規劃設計問題；基本上，規劃所採用的資訊工具跟不上理論應用及政治決策。因此，本研究嘗試建議軟體工具應朝向最適化規劃設計的做法，包括建築設計、建築管理維護資訊取得、各種都市規劃目標的完成、多面向建設及防災的整合等，讓未來應用資訊工具的功能，能變得更加重要及有效率。都市規劃領域的虛擬現實軟體目前有 sketchup、Esri CityEngine..等，可 1.

(14) 從無到有的創造都市環境，並且分層次、易於理解的規則，依照用戶需求改變內容；在產生網絡子系統時，土地使用和住房是最耗電腦運算的步驟，因此，可使用 CityEngine 產生交通網和建築物來創造都市。但是，這些軟體雖然可以進行三維都市建模，卻無法具體且準確的編輯都市活動中的主體-交通流；而 CUBE、 VISSIM 等交通規劃軟體，雖然可以模擬交通流，但是沉浸感不足，且無法勝任複雜、精細的都市規劃任務(馬思群、張旻昌、蔣坤、林寶聚、張偉龑、劉業華、李恩實，2015)，而 CIM 採取 UC-win/Road 與建築專業性設計軟體的配合，顯見可做這方面的應用、發展、模擬及整合。本研究採用 Forum 8 公司開發的 UC-win/Road 軟體，具有地形輸入、道路定義、道路和交通流產生、建築模擬及仿真模擬等五大功能，是利用電腦三維虛擬實境的軟體，除了可快速在電腦上進行都市規劃設計外，還可以根據相關資料編輯所需要的交通車流，並利用腳本工具及駕駛模擬功能來檢驗所做的未來都市規劃，就成本、速度、駕駛模擬及方案變更容易度而言，皆具有很好的效果；特別是在道路的車道數、交叉口、曲線及綠化等合理性的道路設計上。因此，本研究若能整合資訊流程，尋求一套 CIM 專屬化的標準作業程序，以都市系統設計的專業方式，提出一個學術與實務整合的操作架構、模型，將有利都市規劃、模擬分析及海嘯防災的可視化及資源配置，並讓更多學習者有機會不斷的踏入研究。在研究範圍的設定上，因為高雄旗津地區有土地使用、交通、觀光及防災(特別是海嘯可能造成的傷害)等多項主題可討論，且較不受其他地區人口、土地使用等相關因素之影響，在電腦應用上可獨立規劃該地區，故將以旗津地區為模擬範例；若作為一個地區規劃的模擬示範，應該也會有較佳的說明及模擬效果。. 2.

(15) 1.1.2 研究目的一、彙整相關文獻、網路資訊及專業看法，釐清 CIM 未來可能的各種發展方向。二、整合及說明都市規劃專業與 CIM 整合的可用性及模擬分析效果。三、藉由模擬 UC-win/Road 軟體結合 3D 互動及時編修模式，說明旗津地區再發展策略及海嘯防災方案應用 CIM 的模擬分析方式，提供政府規劃其他地區之決策參考。四、利用 CIM 結合土地再開發資訊的規劃設計方式，提供未來建構智慧城市技術整合之參考，及建構電腦模擬分析的操作模式。. 1.2. 研究範圍、流程及限制. 1.2.1 研究範圍本研究在規劃範圍的選定上，受限於CIM旗津建模應用範圍、統計資料及海嘯模擬分析，本研究範圍上，以較不受土地規劃層面限制的高雄市旗津區為範圍，實際模擬(含空拍)範圍(包含建築物、交通路線等基礎設施、救援中心等套疊)則以旗津廟前路及其以北範圍繪製(建物建模範圍則聚焦在4公里＊4公里，以呈現實景、務實分析)，相關範圍及周邊建設示意如圖1.1。. 圖1.1 研究範圍及相關建設示意圖. 3.

(16) 1.2.2 研究流程本研究以 CIM 軟體應用旗津發展之系統模擬，計分為以下五個章節，研究流程如圖 1.2。第一章，緒論。闡述本研究的背景、研究意義和目的。第二章，相關理論及文獻探討。由都市發展、規劃與資訊應用的問題、建築設計運算與電腦輔助設計的發展、CIM 應用在都市規劃的方式、及整合決策機制的決策輔助系統等文獻，歸整出高雄市土地規劃及建築管理應用在 CIM 的方式及研究意義。第三章，CIM 研究及應用方法。從都市規劃與資訊需求分析，說明以 CIM、 UC-win/Road 軟體應用都市規劃、設計、建模，及驗證分析及模擬比較方式。第四章，旗津再發展應用 CIM 之案例模擬分析。首先，分析旗津現況，以 CIM 應用旗津之都市規劃設計，並以 CIM 模擬分析未來情境，及所採取之規劃方案分析、訪談驗證。第五章，結論與建議。. 圖 1.2 研究流程示意圖 4.

(17) 1.2.3. 研究方法及限制. 一、文獻回顧法本研究之文獻回顧共分為兩部分： (一)相關文獻及論文：透過搜尋、分類及分析，並由先前研究者之研究結果得知旗津地區的發展規劃。 (二)報章雜誌：透過閱讀書籍及報導等非論文之文章，深入瞭解旗津地區之發展歷程與目前概況，並尋找其發展限制及問題。. 二、CIM建置與UC-win/Road軟體模擬分析 CIM 整合後有點類似 SIMCity 軟體，但 CIM 對於真實都市輸入資訊的模擬更為真實，CIM 在語義上被視為「超 BIM」的 3D 都市模型，使用者運用該模型可將相關數據或分析工具(包括靜態或動態、空間或非空間)超連接到建築物、道路、公共場所、路燈、街道上的人(Cityzenith，2018)。CIM 為規劃者和其他在都市環境中工作的專業人士提供了新的軟體功能增強機會，特別是，將實際數據加入到規劃分析和資源分配決策的條件以及對這些決策的長期影響的評估方面 (Thompson et al., 2016)。 CIM 也可以為建築師和規劃人員提供各種方面的模擬，例如：交通、擁塞、能源、地震或颶風等自然災害的影響、防洪等(AECBytes Review , 2018）。此外，來自 Google Earth 的創建者 Cityzenith 的 Smart World CIM 平台被世界各地的建築、工程和規劃專業人士使用；建築師和規劃人員也可以使用 CIM 進行任何規模的建築、校園和城鎮規劃項目，並且可以從內容豐富的 3D 都市模型環境中，找到與他們項目相關的數據，提出任何問題及分析，與世界各地的團隊成員進行實際合作(AE Cbytes Review，2018)，然而，就都市規劃與交通流的效果呈現上， UC-win/ Road 軟體有較佳的都市模擬效果。據分析，UC-win/Road 軟體的特點如下：1.支援交通模擬（包括交通流模擬）、信號控制和人物三維動畫，且軟體內嵌有豐富的二維數據庫、三維模型庫和各種材質庫，對天氣、時間(日照)等環境的模擬簡單快捷，效果明顯，對不同風力環 5.

(18) 境條件下景物的三維描述真實貼切，相比其他三維軟體，更能貼近現實世界，給使用者及民眾一種身臨其境的感覺。2.在模型和場景的製作過程中，UC-win/Road 軟體表現出良好的兼容性。在模型的製作過程中，不僅軟體本身具有豐富的三維模型，能夠按照設計者意圖進行顏色外形的修改，而且支持外部數據導入，如 3D MAX、Photoshop 數據，針對客戶的要求構建模型。3.在 UC-win/Road 設計的三維場景中，各種模型間的相對位置明確，表達清晰。具有 photo 貼圖支持和透視功能，在表現場景中的具體工程措施時，可以非常方便地掌握工程原理的說明和流程的操作進行。4.UC-win/Road 軟體與地理坐標建立了直接聯繫，能夠具體根據經緯度和地形圖對地點進行實地模擬，在場景的瀏覽查看過程中，既可以設置飛行模式也可以設置駕駛模式。5.三維場景的最終生成為「所見即所得」模式，不需要用戶進行渲染生成等額外操作，使用快速方方便，最終產品的輸出還支援圖片和影片，方便對外說明。6.UC-win/Road 軟體具有良好的 CP 值。相對於 3D MAX、Photoshop 等軟體，UC-win/Road 擁有三維動態效果；相對於國外一些專業的三維動畫軟體，UC-win/Road 的價格適宜。7.可結合土木建築標準、3D 虛擬現實、操作簡單方便、真實場景互動(百度，2018) 因此，本研究運用文獻回顧法及 CIM 模擬海嘯及方案分析等方式，其優點如下：(一)可藉由專業及資訊整合都市不同層面的規劃、社會關聯或資訊系統分析方法，說明都市規劃不同決策所可能面對到的課題。如都市建築、交通、都市基礎建設的需求、防救災等影響，不會只有單純的電腦模擬。(二)可適用於處理防救災模擬問題及決策建議。因不少系統或資訊處理方式，其描述程式是高階非線性動態的，應用一般數學方法很難求解，而借助電腦模擬可獲得易於瞭解的資訊，有助於推廣宣導政策。. 三、研究限制 UC-win/Road 軟體主要被用來模擬交通、土木工程、土石流等技術問題，與其他軟體不同的是，其亦可做為整合都市規劃，及救援系統模擬分析的工具，在各種不同情境下，可迅速有效的模擬出不同地區的規劃結果，例如：交通擁塞、能源分析、地震或颶風等自然災害的影響等。 6.

(19) 但是，UC-win/Road 軟體做都市模擬分析時，尚需整合不同分析軟體，本研究限於經費、時間及各軟體技術的介面整合，現階段僅能以軟體本身的海嘯物件，模擬旗津海嘯來臨時，各種發展設施對人潮及車流疏散的效果，並利用研究報告數據來作分析，並無結合其他分析插件，惟其成果會利用專家訪談驗證其可視化及分析程度，以瞭解本研究限制所可能產生的影響；若有資料或軟體不足部分，亦可藉此加強或補充於後續之研究。此外，本研究雖力求完整、嚴謹及可行性，惟由於 CIM 在國內算是少見的論文，應用 CIM 在都市規劃設計之相關學術論著大部分圍繞在 GIS 或是 BIM，因此，本研究在文獻資料的蒐集上頗具困難，故利用驗證訪談中受訪者實務經驗、知識及公部門的主觀業務想法來補強，並參考林純珍(2014)的計算方式，及羅列 20 項關鍵成功因素來驗證，當然，實際上還有許多因素應予以考慮，所獲得的結果說明，未必適用於其他軟體分析的訪談驗證方式。不同層面的系統分析及成果呈現，往往會因都市各項活動複雜多變，致資訊科技尚無法完全而轉變為實體型態(如產業型態模擬或計費軟體仍無法達至本研究需求的規劃設計建設)，都市空間結構之型態因而不易精確的建構場景及評估；旗津地區有較多老舊建物及不同人口組成，且涉及交通、觀光、土地使用、環境景觀等諸多因素，亦無法僅由資訊技術之模擬，就可預測必然發生的結果。因此，本研究將會比較其他實證數據反覆修正 3D 模型圖及模擬結果，並輔以空拍貼模，讓建模更加真實，以增加實例應用的效果。此外，本研究對於空間其他阻抗因素以交通流量、工具及人潮呈現，至於沿路景點喜好、人口密度及公共設施多寡導致的車流變化不列入考慮。. 7.

(20) 第二章相關理論及文獻探討電腦系統對於都市及區域研究及分析具有很大的助益，但是，由於一般僅多用於文書處理、輔助繪圖、進行數學計算、以及資料庫的管理和查詢，對於空間分析能力的應用則幾乎闕如(林峰田，2001)。在本章節中，將說明與本研究相關的文獻，並延伸第一章的整合性說明及動機，進而提出本研究的相關特性和研究論點、可能的規劃方向，以及不同情境下旗津地區發展，如何利用 CIM 的規劃設計方式，來呈現都市規劃的成果。. 2.1. 都市發展、規劃與資訊應用之問題都市發展的研究，早期是以區位理論來說明，包括古典區位理論(Thünen 的. 農業區位論和 Weber 的工業區位論)、中地理論(以 Christaller 為代表，其基本特徵是指六邊形網路每一點，均有接受一個中地同等機會的利潤)、現代區位理論(以 WalterIsard 為主，認為利潤最大化是產業配置的基本原則)、區域非均衡發展理論(以 Perroux 為主，是指成長極主導產業部門間的關聯推動效應)、新經濟地理理論(以 Krugman 為代表，如運輸成本的減少會引發聚集經濟、外部性、規模經濟等空間聚集)等，較少有論及都市空間與資訊關聯性的理論研究。但是，城鄉發展的資訊空間形態和演化歷程，常會是都市及區域研究者須關切的課題，如 Zook 就曾分析，流動的資訊空間為何常集中在在都市，與金融、媒體、教育、健康、技術的先進服務是否有關，為何電子商務與技術革新環境、創投資本集中在都市有關等。事實上，在 21 世紀前，全球最顯著的空間發展過程是朝著都市化世界的方向快速移動，全球空間以不成比例的發展，包括都會區的區域包括都市和鄉村的混合，中心都市和四周圍大量人口的動態行為及經濟活動，資訊扮演著重要的角色(Scott,2001)。空間是經由資訊、財貨和服務、人們的動態在空間多變中流動再組織(Park, 2000），有部分學者甚至稱之為流動的空間，因此，藉由資訊工具的空間重組，將都市計畫數位化至較符合的真實現況，對於實質空間判斷及決策會有更大的幫助。因此，自從 1950 年代電腦問世以來，空間研究的相關學者即企圖利用電腦 8.

(21) 輔助規劃作業，發展出計量分析方法，期能有效提高預測及規劃的能力。然而，由於資訊與都市發展空間的研究涉及大量資料的蒐集、儲存、運算及分析，當時的電腦運算能力、資料庫、圖形分析能力均相當有限，空間模型也十分粗略，亦未能處理質性的問題，故在 1970 及 80 年代引起相當程度的質疑、挑戰與反省。到了 1980、1990 年代，決策支援系統(Decision Support Systems，簡稱 DSS)、地理資訊系統(Geographical Information Systems，簡稱 GIS)、情境模擬等各式各樣的新資訊理論及技術，相繼問世，又為計量取向的研究方法帶來新的生機(林峰田，2001)。亦即，可以有機會結合傳統的數理模型、地理資訊系統的圖形疊合、環域分析、近鄰分析、通視分析、空間統計等各種技術、以及人工智能、專家系統、決策支援系統、機器學習、類神經網路、複雜系統理論、情境模擬等方法來增強空間分析的能力(Batty,1994; Klosterman, 1994)。但是，負責市政規劃的政府部門，目前主要還是以二維空間為主，如政府部門早期使用的 MapInfo 及高雄市都市計畫地理資訊系統等(如圖 2.1)，雖然已整合空間數據，但是，仍需藉由 google earth 的立體場景做輔助說明，無較適合的工具呈現立體模型的特徵及展演。. 圖 2.1 高雄市都市計畫地理資訊系統示意圖因為，在電腦圖形學中，製作大型、複雜可視化建模的系統，雖然有著悠久的傳統，但是，大部分是用在處理簡單的圖面現象，要製作這些大場景的關鍵，卻是在簡單的元素能組合出複雜的系統，這些系統包括：森林、雲的建模；以語. 9.

(22) 法為基礎的生產模式(尤其是 L-system)，在過去的應用主要是在植物生態系統建模，現今已演變成非常複雜和強大的影視工具，並已被廣泛使用在生活資訊之中 (Yoav I H Parish and Pascal Müller, 2001)。此外，隨著文化、經濟和社會變革時間的推移，都市系統具有更高功能性和視覺的複雜性，每一個環節與都市皆會互相產生影響。若從真實都市的照片，如紐約，就會看到都市所具有的複雜性，如街道模式、建築物形式和紋理，藉由當今電腦的運算力與記憶體的容量，才能使得大面積都市建模與可視化技術成為可行(Yoav I H Parish and Pascal Müller, 2001)，都市 3D 資訊快速建模及模擬顯然已是無可避免的發展趨勢。再從高雄市都市發展文獻發現，高雄市從早期工程、制度面的研究朝向歷史層面的歸納，近十年也針對海岸的影響及政治層面做充分研究，包括戰後高雄市由中央主導經濟發展，所存在的重工業產業特質研究；在民主化的過程後，已逐漸朝向開放遊憩的水岸轉型研究等，本研究認為，高雄市旗津地區發展結構，若能藉由資訊系統加以整合考量，可較精準的說明旗津區未來發展的實務性及可行性；加上地理資訊系統以及各種資訊技術和方法的出現，已為都市及區域研究帶來了許多新的研究方法和工具，本研究若採取應用 CIM 模擬，可具有 3D 的可視性、資訊整合及互動效果，可為都市規劃設計帶來不同的思維及作法。至於有關旗津再發展的既有研究議題亦相當多元，如朝向永續觀光發展(王一誠，2010；張勛皓，2015；黃微珊，2017)；旗津海岸環境營造規劃(吳宏謀， 2015)；旗津區設計創作(龔家弘，2006)；旗津海堤安全(秦寬，2010)；其他：複合運輸之經濟(孫亭婷，2014)、醫療資源(黃瑞珍，1996)等。有關資訊應用於都市規劃者，如都市空間變之模擬(許惠雯，2003)；數位都市的理論與實踐(江綿桓， 2001）；B2B 電子商務與都市空間規劃(Sam Ock Park, 2004)；應用網際網路、無線通訊、行動式電腦等技術結合，提供空間資料輸入、前置處理、空間分析、地圖輸出等功能(Star and Estes, 1990; 林峰田, 2000; 周天穎與雷祖強，2001)等，本研究皆可參考其資料及作法，設定相關模擬場景及分析不同的決策問題。. 10.

(23) 2.2. 建築規劃設計與電腦輔助設計之發展從 CAD 的發展歷程來看，1957 年被稱為「the Father of CAD/CAM」的 Patrick. J. Hanratty，透過電腦軟體控制產品製程的方式，發展出第一套商用的數控程式系統 PRONTO (Numerical- control programming system)，正式啟動了電腦輔助設計(Computer Aided Design, CAD)的發展。1963 年 Ivan Sutherland 開發 Sketchpad，允許設計者使用圖形方式和電腦互動：設計可以用一枝光筆在陰極射線管螢幕繪製到電腦裡，實際上，這就是圖形化使用者介面的原型，直至 1974 年 2D 出現， 1980 年代，實體建模進一步增強 CAD 系統的 3D 功能。在 1993 年，CAS Berlin 開發了一種名為 NöRBS 的互動 NURBS 建模器 (NURBS 是 Non-Uniform Rational B Spline 的縮寫，可用於呈現 3D 幾何圖形)，亦即在 1990 年代，個人電腦與 CAD 系統互動密切，BIM 的發展也在此時期正式啟動。電腦輔助建築設計(CAAD)延續 CAD 系統的發展，成為國際間一個重要的新學科及研究領域，國內外各建築相關系所也先後開始陸續進行「電腦輔助建築設計」的研究，至於「電腦輔助建築設計運算與模擬的未來會是什麼？」，或許可從期刊發表時序的設計運算向度開始來思考。因為，未來根源於過去的基礎發展，從電腦輔助設計逐漸由技術條件轉變成建築專業，甚至已作為文化創意設計與工具，可提供學術界未來發展新的可能性，並開拓建築設計新的整合境界，歷年文獻分析如表 2.1 所示。編號 1. 2. 作者. 表 2.1 建築設計運算與電腦輔助設計的發展相關文獻一覽表題目名稱內容方法. George Stiny Shape and James Grammars and Gips(1971) the Generative Specification of Painting and Sculpture G Stiny and The Palladian W J Grammar Mitchell(197 8). 本文利用形狀特定規則的語法，形狀特定定義出繪畫或雕塑的幾何關係，規則的語並找出規範的形式主義，作為具法有形狀語法的主要結構組件。利用參數化形狀語法產生的帕拉參數化形迪奧別墅(Palladio's villas)平面規狀語法劃，被定義為帕拉第加風格 (Palladian style)，且該語法被應用產生出 Villa Malcontenta 的計畫，已不同於 1971 年前述文章中的利用在藝術品的試算方式，而 11.

(24) 3. Flemming, U. Syntactic (1989) Structures in Architecture: Teaching Composition with Computer Assistance. 4. Ochoa, (1998). 5. Abimbola Oluwatoni Asojo(2000). 6. Yoav I H Procedural Parish, Pascal Modeling Müller (2001) Cities. 7. 8. G. On genetic algorithms and lindenmayer systems. Pascal Mu ¨ ller, Peter Wonka, Simon Haegler, Andreas Ulme, Luc Van Gool(2006) Birg ü l Ç olakoğlu, Tuğrul Yazar, Serkan Uysal(2008). DESIGN ALGORITHMS AFTER LE CORBUSIER. Procedural Modeling Buildings. of. of. Educational Experiment on Generative Tool Development in Architecture. 是將形狀文法導入平面規劃或敷地計畫內。本文概述了電腦輔助建築構圖的教學計畫，該語法規則是向學生介紹一系列以元素詞彙為特徵的建築語言，展示這些元素是如何被放置在空間中，每種語言的練習，包括對案例的分析，使用規則的形式以及擴展規則的後續研究等。本文是介紹一種用於模擬人造二維植物形態演化的系統，所稱之虛擬基因型植物，是受到稱為 Lindenmayer 系統數學形式主義的啟發，其認為外表型態是由於基因的推導，分支結構可藉由圖形解釋。作者提出了 Le Corbusier 的設計計算方法，他運用「白色別墅」特有的組合技術，並將一些元素遞歸地發生來表現出這種特徵。 Violet-le-Duc 設計的最主要條件，是瞭解必須做什麼研究，為了表達這個想法必須有語法和語言的原則和形式。本文提出一個使用程序性做法的 L-system 來建立都市模型，其輸入各種影像地圖，如潮汐和人口密度，所採取 CityEngine 系統，能夠模擬出一個完整的都市，只需輸入比較少統計和地理的數據。本文與一般模型談的實體不同，而是談量體，CGA 可產生出具有高視覺質量和幾何細節的建築外貌，它可應用於電腦遊戲和電影的廣泛建築模型，而且是以低成本的方式產出，本文選擇以龐貝考古遺址的虛擬重建為例。. 電腦輔助建築構圖的教學計畫. Lindenma yer 系統（ L 系統）. Le Corbusier 的設計計算方法. L-system CityEngi ne 系統. CGA 架構. 本文利用伊斯蘭星座圖案說明計 CAM 技算邏輯和設計規則，推導出設計術計計算模式，其用形狀語法方法，描述了幾何形狀的各種結構，和約束性的八個尖銳伊斯蘭星系圖形，然後，再透過系統對這些形式描述進行編碼，開發特定 CAD 系統上運行的星型圖形。 12.

(25) 本文介紹了 PG3D 語法，一種建模指南的規範，旨在提供對 GIS 數據的程序建模過程的強大控制，透過現實世界數據的整合，提供適當管理設施，以處理其大數量、尺寸、格式和細節的虛擬環境。本文是空間建築形狀語法研究中，進一步描述性的想法，自一組通用元素的新形狀組合，擴展到二維和三維的空間。本文選擇在 20 世紀 70 年代初 Graph Grammars 的基礎上開發擴展，推廣 Chomsky 字符串語法，其作法是將字符串的級聯，擴展為沿著公共子結構的「粘貼」圖形。本文研究對形狀語法作為生成設計和分析工具的作用，及其對當代建築設計和理論仍有一定的影響，以及關於形狀語法新的持續的問題，以便指出其使用的進一步方向。. PG3D 語法. 本文在高精度、高效率的要求下，利用 HBIM 歷史建築資訊建模的半自動化方式，並藉由 Geometric Description Language(GDL) 編碼的外觀參數式建模應用程式語言執行，控制參數和形狀編輯，啟動 GDL 自動生成外牆與元件，最後由 3D 掃描儀測量數據調整。. 歷史建築資訊建模（ HBIM ）. CGA 形狀語法用於程序性地生成建築物，透過將形狀語法的子集，直接實現到商業標準建模程序，該方法提示了在電影和技術藝術家遊戲工作室的一種簡化工作流程管道，藉以完成相同風格的多種建築物。 Kai Liu, Junli Procedural 本文提出了一種將 CGA 形狀語法 Chen, Suo Modeling of 與外觀圖像分割相結合建築物的 Wang, Buildings Based 程序建模方法，該方法有效地分 Xiaoqiang on Facade 析了建築結構和元素，實現了立 Zhu(2014) Image 面圖像的分割方式。 Segmentation. CGA 形狀語法. 9. Pedro Brandão Silva, Ant ó nio Coelho(2011). 10. Val A Shape Stavrev(2011) Grammar for Space Architecture. 11. Bojan Tepavčević, Vesna Stojaković(20 12). 12. 13. 14. A Procedural Modeling Grammar for Virtual Urban Environment Creation. SHAPE GRAMMAR IN CONTEMPOR ARY ARCHITECTU RAL THEORY AND DESIGN C. Dore, M. SEMI-AUTOM Murphy(2013 ATIC ) MODELLING OF BUILDING FAÇ ADES WITH SHAPE GRAMMARS USING HISTORIC BUILDING INFORMATIO N MODELLING Jonathan Procedural Zweig(2014) Architectural Facade Modeling. 13. 圖形語法. 形狀語法. CGA 形狀語法.

(26) 從前述的文獻發現，電腦輔助設計之發展，已從理論走向實務，從單一走向多樣化。George Stiny 與 James Gips(1971)文章中，可以看到形狀語法引入運算規範的方式，並應用到藝術品的生成技術，直至 1977 年米契爾的「電腦輔助建築設計」則是第一本以建築設計為對象，推廣電腦應用為目的的書，他利用電腦及網路系統進行「開放設計環境」（Open Design Environment, ODE）的概念，讓具有設計知識的專家與設計，或者一般民眾一同參與提案。之後，G Stiny 與 W J Mitchell(1978)再利用參數化形狀語法產生的帕拉迪奧別墅(Palladio's villas)平面規劃，正式應用到基地規劃的建築設計，提高了建築設計的深度和廣度。基本上，本次所談論的形狀語法(Shape Grammars)，在 1980 年代已將建築設計的形式與機能概念化，瞭解設計者的推論過程，並且也藉由正規語言的方式，來進行建築設計的分析與創作。至 1990 年代，從 Flemming, U.(1989)文章中，已觀察到軟體開發的需求更為迫切，包括如何支援 CAD 系統等方向，甚至已列入重要的教學計畫，包括在 1992 年史密特開始規劃 21 世紀的校園遠景，也是如此，不管是 ETH(瑞士聯邦理工學院蘇黎士分校)動畫或虛擬都市的建置，CAAD 已引導建築從傳統的模式朝向創意、知識導向，特別是在 Lindenmayer 系統的應用上，CAAD 受到重要的啟發，從 Ochoa, G. (1998)文章中，看到 L-system 結合周遭環境所創造出的參數式魅力。 2000 年代的創新是這個年代的重點，也是全球化改變、重工業轉型的年代(大家可以看到高雄多功能經貿園區都市計畫也是在此時期公告)，從 Abimbola Oluwatoni Asojo (2000)的文章中，看到運用「白色別墅」特有的組合參數技術，並將一些元素遞歸地發生來呈現這種特徵，這種獨特的白色風格，深深地影響著歐洲的建築形式，甚至美國。90 年代 ETH 的動畫中心，終於養成了 CityEngine 系統模擬出一個完整的都市結果，並運用到美國電影的「金剛」電影，從 Yoav I H Parish 與 Pascal Müller (2001)的文章中，應該更需要警覺到學校教育與商業或實務整合的趨勢，未來透過建築參數資料蒐集、處理、分析與視覺化，以期能夠支援智慧化設計，提高都市規劃與建築設計的效率與可靠性，包括結構穩定性、音響品質、自然光源、熱環境、通風、與室內空氣品質等條件，都可視為創建系 14.

(27) 未來可研究及教育推動的方向。社會的進步，人們要求提升生活的素質、居住的舒適和環境的保護，「建築環境」便成為一個不可缺少的課題。從 Pascal Mu¨ller, Peter Wonka, Simon Haegler, Andreas Ulme, Luc Van Gool(2006)的文章中，看到已嘗試使用 CGA 來做考古遺址虛擬重建的建模方式，Birgül Ç olakoğlu, Tuğrul Yazar, Serkan Uysal(2008)則再次利用形狀語法，產生出伊斯蘭星座圖案的計算邏輯和設計規則，說明設計計算模式，將生活文化、宗教融入建築參數設計之中。 2010 年可謂電腦智慧再進化，及形狀語法再發展的年代，數位工具的特質以及以工具論為基礎的設計思考危機，讓建築設計運算與模擬覺醒到創建與現實環境相對應的必要性。從 Pedro Brandão Silva 與 António Coelho(2011)的文章中，也看到了 PG3D 語法提供 GIS 數據程序建模過程的控制，透過現實世界數據的整合，及提供管理設施來處理其大數量、尺寸、格式和細節，並利用 VR 設計語法可以彙整成一個程序建模工具，以生成非常龐大的虛擬現實都市環境。此外，空間建築形狀語法仍在持續研究中，沿用 Graph Grammars 的基礎上開發擴展，推廣 Chomsky 字符串語法，讓系統化的模擬更加強大，此由 Val Stavrev(2011)文章中，看到這種發展趨勢。在過去數十年中，數字技術對當代建築實踐、設計和理論產生了巨大的影響，CAD/CAM 技術為許多設計生產出複雜的幾何形狀，也同樣開闢了新的機會。從 Bojan Tepavčević, Vesna Stojaković(2012)文章中，看到了人造智能生成的幾何形狀，讓形狀語法在計算和視覺空間，可以表徵歷史演變的風格；同樣的， C. Dore 與 M. Murphy(2013)使用激光掃描或攝影測量數據生成數字遺產模型的新方法-歷史建築資訊建模(HBIM)，也是利用技術引導建築參數計算的作法，對比 1977 年米契爾的著作「電腦輔助建築設計」所推廣電腦應用，看到了電腦技術的缺點，但也說明了與文化合作的機會，古蹟修復的半自動化方式即可說明參數式建模與文化資產的配合。 CGA 形狀語法是由 Pascal Müller 與 Peter Wonka 創建出的一種語境敏感語法，用於程序性生成建築物，透過將形狀語法的子集，直接實現到商業標準建模 15.

(28) 程序，Jonathan Zweig(2014)舉例說明如何以數位工具配合數位思考模式，作為商業與創作的設計模式，本篇看到 CGA 形狀語法的實用性及延續性(前述 2006 年的文章亦是採用此方式)。Kai Liu, Junli Chen, Suo Wang, Xiaoqiang Zhu(2014)同樣是一種將 CGA 形狀語法與外觀圖像分割相結合建築物的程序性建模方法，作者利用 CGA 形狀語法與外觀圖像分割相結合的建築的程序性建模方法，用於大型都市 3D 重建的建築模型的規則，與 Parish 及 Müller 於 2001 發表都市的程序性建模相比較，已更為細緻化。故從前述文獻的分析，或許能作一個結論；CAD 不只是改變了建築設計的外在世界，也改變了內在的世界，改變了處理事情的方法，包括建築設計的外觀與概念，電腦正扮演著這樣的角色。誠如邱茂林(2003)所說的：「雖然工具是會演化的，是可以更好的，不過任何工具都有天生的特性，善於做某些事，以及不善於做某些事。使用工具就是能善於掌握工具的特性，使用本身就是門技術，但是，如果世界上所有的東西都被視為是達到另一個目的的工具時，便是工具主義的危機」，CAAD 亦是如此，這也是本研究在使用這門技術及學習時，應該需要注意到的方向與重點；尤其是如何利用應用 CIM 的資訊整合，協助改變現有的建築設計環境，或者如何從研究成為教育及實務等有所幫助之貢獻。. 2.3. 都市資訊模型應用在都市規劃之方式 BIM 結合了 GIS 之後，大大延長了 BIM 的生命周期，但是，智慧都市的軟. 體應用，在中國近幾年卻提出了都市資訊模型(City Information Model ing)的概念。2015 年，在上海舉辦的數位規劃實務論壇上，同濟大學吳志強院士又提出了都市智慧模型(City Intelligent Model)的說法，進一步提高對 CIM 的定義。吳院士指出，BIM 是單體，CIM 是群體，BIM 是 CIM 的細胞，要解決智慧都市的問題，僅靠單個細胞的 BIM 還不夠，需要大量細胞再加上各種連接網絡構成的 CIM 才可以。但是，在日本，卻有著完全不同的 CIM 概念。宮城大學教授蒔苗耕司在「GIS 深度應用論壇」上則提到，在日本 CIM 指的是 Construction Information. 16.

(29) Modeling/ Management；日本 BIM 對應樓宇之類的建築，而 CIM 對應非樓宇類土木工程(宋關福，2018)。當然，CIM 不僅僅是所有 BIM 模型的融合，CIM 更允許描述、設計、可視化，分析和監測都市環境，滿足各方面的需求設計和決策 Cityzenith (2018)。但有一點是共同的，BIM 和 CIM 的進一步深度應用，都離不開 GIS，有理由相信，無論 BIM + GIS 還是 CIM + GIS，都將是未來幾年的應用熱點(宋關福，2018)。近幾年來，Adams 與 Tiesdell（2010）、Tewdwr-Jones（2012）和 Batty(1994）說明未來的都市土地資訊，對於財產管理、都市消費空間整合和管理等方面相對重要；傳統上，都市規劃者面臨的挑戰即為產生有意義和及時的資訊，但是，今天都市規劃者的挑戰是如何利用這些資訊，並將其融入當代空間規劃和都市治理 (Thompson, E. M., Greenhalgh P., Muldoon-Smith K., Charlton J., and Dolník M., 2016； Stavric, 2012)。Thompson et al. (2016)在英國諾桑比亞大學時，就曾應用 CIM 來研究周邊都市空間土地、財產及消費者容受力與資訊應用上的關係；從都市規劃學科的數據建模，和可視化的開發，來進行相關的討論及探討。從 2000 年代中期開始，受建築資訊模型(BIM)及其對建築行業的成功和承諾的影響，CIM 這一術語得到了普遍應用(Beirão, Duarte, Montenegro, and Gil, 2009; Duarte, Beirão, Mon-tenegro, and Gil, 2012; Gil,. Almeida and Duarte, 2011; Gil and. Duarte, 2008; Hamilton et al., 2005; Khemlani, 2007）(Thompson, E. M. et al., 2016)。CIM 被定義為一種跨學科的整體方法，用於產生空間數據模型，包括都市數據的彙整、應用，及用於對土地的調節、財產和環境資源的需求、管理上的可視化，其目的是為了平衡多方面利益相關者的需求，以及實現都市治理的永續和宜居性。當然，理解 CIM 的最簡單方法是，如果智慧都市表示都市從模擬時代移轉到數字時代，那麼 CIM 就是這個數據及方法，實際應用在都市民眾和利益相關者之間的管理方式，以及都市規劃的作法。 Stojanovski (2013)認為，都市理論是一個龐大的知識體系，需要有一套工具可以捕捉都市主義中多樣化的觀點和表現形式，CIM 被構思和討論為具有動態關係，或互相連接的模組系統，可用於定義和重新定義空間領域。因為他認為，目. 17.

(30) 前的都市生活是一系列有時間居住和相互聯繫的空間，可移動或固定，空間的聯繫可能激發或抑制人與人之間的接觸和互動，CIM 在此領域上，顯然也有很大的應用空間可串接。惟經查國內碩博士論文的都市規劃應用性，國內「台灣碩博士論文知識加值系統」CIM 相關論文中，主要為電腦整合制造系統、電腦整合製造、電腦整合管理、熵誘導度量、土木工程資訊模型 (CIM)，並無 CIM 的論文。而由 UC-win/Road 軟體關鍵詞及論文查詢，亦無 City Information Modeling 及 UC-win/Road 的相關學術文章，顯見相關軟體整合有較大的研究空間。另外，再從華藝線上圖書館中以 City Information Modeling 關鍵詞查詢部分，計有期刊文章(CEPS 中文電子期刊、CJTD 中國大陸期刊，分別發表在測繪與空間地理信息、農業工程學報、Journal of Geographic Information System、地球信息科學學報、地理與地理信息科學、都市勘測、航測及遙測學刊、交通運输系统工程與信息、施工技術、地理與地理信息科學，分別圍繞在山坡地、住宅施工、建模、社會科學、生物農學、人文學、醫藥衛生等主題；其中與都市主題有關的文章，包括質性討論的期刊內容如林峰田(2002)從全球資訊網分佈探討城鄉規劃之資訊科技應用發表文章，及動態模擬之文章如肖立、尚濤(2001)虛擬現實技術及其在都市建設中的應用等。至於 UC-win/Road 軟體關鍵詞查詢部分，期刊文章包括 CEPS 中文電子期刊、CJTD 中國大陸期刊，其中發表於公路工程、中國科技、中外公路、科学技術與工程、重慶交通大學學報、中國科技縱橫、交通與運輸、交通科技、公路交通技術、公路交通科技、現代都市等，主題與都市規劃相關者，其中 UC-win/Road 在都市規劃中的應用發表在軟體導刊為較為相關的期刊，惟著重在車輛模擬；碩博士論文，大部分偏向景觀道路設計、路口設置安全性研究及道路幾何設計等，尚未見針對都市規劃應用之文章。若針對 CIM 關鍵詞搜尋，計有期刊、論文等多筆文章，其中涉及都市規劃文章，僅分別為吳志強等(2018)發表的轉型時期的都市智能規劃技術實踐及甘惟(2018)國內都市智能規劃技術類型與特徵研究等。再從 ELSEVIER 網站中以 City Information Modeling 關鍵詞查詢則發現，包 18.

(31) 括智慧都市治理、GIS 應用、都市運輸系統、住宅資訊建模、空氣汙染監測、文化社會科學、停車管理及旅次行為分析等多種主題；相關期刊以 SSCI 期刊 Cities 為例，涉及都市、資訊及建模，內容含括智慧都市建構、都市空間建模、都市規劃及決策、生物多樣化分析、港市動態發展..等，議題相當多元，CIM 之探討題主要仍在 BIM 和 GIS 的整合，而無與車流模擬整合，該部分可能與軟體於近期方開發積極應用有關。 ACM Digital Library 網站中以 City Information Modeling 關鍵詞查詢發現，期刊、書籍及相關網頁內容，與 City Information Modeling 相關者，主要探討 3D 建模及 GIS 整合及智慧都市建構，惟以 City Information Modeling 為文章名稱者僅由 Todor Stojanovski KTH Royal institute of technology, Stockholm, Sweden(2013) 發表之 City inform ation modeling (CIM) and urbanism: blocks, connections, territories, people and situations。而從電子資源整合查詢系統查閱 City Information Modeling 及 UC-win/Road 得知，在科學引用文獻索引(SCIE–WOS)找到防眩膜層、車流組成、駕駛模擬及 FEM 設計數值分析方法等西文期刊，顯見目前 CIM 期刊仍著在 BIM 與 GIS 整合應用上，完全以 City Information Modeling 為主題的文章，仍散諸在各期刊、年會、網站中 (如 Urban Planning、Procedia CIRP 期刊或 Paper presented at Pedagogy meets Big Data and BIM Conference 年會)。另以 UC-win/Road 軟體關鍵詞查詢發現，2017 以後文章討論主題包括河流通道、交通模擬、旅運行為、都市街道、停車行為、自動駕駛、空氣汙染、能源儲存系統、勞力市場分析、農業科學及永續都市指標，針對都市規劃應用之期刊，採取該軟體應用在 CIM 期刊仍有待持續發展。當然，除了建築資訊領域，未來如何將建築資訊技術，應用在人類的食衣住行育樂上，或者是與相關在地或文化議題、結合電玩產業，也是可以思考的方向，如都市系統設計軟體最早應為 SimCity《模擬都市》，模擬都市系列第 5 版於 2014 年 10 月 23 日開放，由美商藝電的子公司 Maxis 開發，該遊戲的主要特色包括向天空延伸，讓模擬市民在裡面居住、工作、玩耍，而且完全不用連結到地面，並提供全新選項以反映現實生活科技，例如淩駕於都市之上，俯瞰街道、小建築物、 19.

(32) 未來車輛、服務機器人的磁浮火車，甚至有適合科技進步的都市新型災難-巨型機器人來襲等(互動百科，2017)，軟體發展歷程如表 2.2。 Cities：Skylines《大都會：天際》則是另一個由 Colossal Order 開發有 30 人的團隊，並由 Paradox Interactive 發行的都市建造遊戲，於 2015 年 3 月 10 日透過 Steam 平台發行了 Windows、Linux、Mac OS X 平台版本，2017 年 4 月 21 日發行 Xbox One 版本。本遊戲是一個開放式的單人都市模擬遊戲，玩家透過都市計畫來控制都市用地部署、道路建設、稅收、公共服務和地區公共運輸部署，來維持控制都市的收支、人口、交通、污染與噪音，居民的健康、就業、滿意度等都市發展因素，遊戲並透過 Steam 的創意工坊，為玩家自創造的遊戲修改模組提供一個友好的平台。表 2.2 模擬都市(SimCity)軟體發展歷程一覽表模擬都市模擬都市 2000. 模擬都市模擬都市 3000 3000 探索無限. 模擬都市福爾摩沙. 出版年代. 1989. 1993. 1999. 2000. 2003. 代理公司. 軟體世界. 軟體世界. 美商藝電. 美商藝電. 美商藝電. 售價. 180. 600. 980. 980. 1290. 建築物造型. 2D. 3D. 3D. 3D. 3D. 中文版本. 無. 有. 有. 有. 有. 教學模式. 無. 無. 無. 有. 有. 建築物種類. 66 種. 184 種. 250 種. 350 種. 850 種. 區域型態種類. 5種. 9種. 12 種. 12 種. 11 種. 交通運輸種類. 4種. 6種. 6種. 6種. 6種. 災害種類. 6種. 6種. 5種. 9種. 6種. 建設範圍. 128 x 128. 128 x 128. 256 x 256. 256 x 256. 無限擴張. 硬碟空間. 1MB. 12MB. 230MB. 450MB. 1.2GB. 記憶體需求. 640K. 4MB. 32MB. 32MB. 128MB. 儲存媒介. 磁片. 磁片. 光碟. 光碟. 光碟. 16-bit high color 2MB. 16-bit high color 2MB. 16-bit high color 16B. 顯示. EGA 16 色 SVGA 256 色. 硬體需求. XT. 386. Pentium 166 Pentium 233 Pentium III 500. 作業系統. DOS. DOS. Windows 95 Windows 95 / Windows 98 / / 98 98 XP 20.

(33) 電腦遊戲軟體被應用在都市規劃領域，雖然被認為只是個遊戲，但相關國內論文已有開始研究，如 SimCity 遊戲軟體被馮君君、楊賀雯(1993)應用在都市計畫專業上，並發表於都市與計劃之期刊等。因此，應用 CIM 之模擬內容、模擬規則基礎、操作方式，並應用在高雄市旗津地區之建設與發展為模擬實例，將可說明都市多層面向發展的不同結果，並藉此說明 CIM 可輔助學習都市計畫專業之應用及教育功能，並應用到其他的都市規劃領域之中。目前，有很多研究人員主要集中在 3D 都市建模的發展上，如都市規劃、土，但是，較大的問題是不同細地使用管理及交通管理等(Benner et al., 2005）節之間的資訊如何共享。CIM 的基本思想是如何擁有建築物和基礎設施的智能模型，智慧城市涉及技術、政策、政治、治理等等，CIM 則專注於技術的組成，與大數據、物聯網(IOT)、及時監控等其他技術配合使用。由前述相關文獻及實務操作中發現，本研究可嘗試展示來自不同數據庫和不同格式的數據，並整合到 3D 城市資訊模型，從而促進軟體間相互操作性，和不同產品或服務之間的數據交換。這對於國內，甚至國外的許多城市來說，CIM 的發展是一個至關重要的問題，無法使標準 3D 及 CIM 平台開放發展，則城市資訊管理方法的價值將無法彰顯出來。UC-win/Road 較其他軟體具有車流模擬及整合各軟體之優點(其與相關軟體差異如表 2.3)，在本研究中，將會利用該軟體組合 3D 模擬與都市規劃及建設數據互動的想法。. 21.

(34) 表2.3 UC-win/Road與其他分析、建模軟體差異分析一覽表整合型軟體種類 UC-win/Road 優點提供土木及建築設計的軟體及技術服務，近年應用在交通、車輛研究及各種資訊系統虛擬實境技術，具有地形輸入、道路定義、道路和交通流產生、建築模擬及仿真模擬等五大功能，並利用腳本工具及駕駛模擬功能來檢驗所做的未來都市規劃。. 分析軟體 CUBE、VISSIM 1.Cube是交通模擬與規劃軟體系統，可利用微軟視窗系統為界面展示與操作。其主要優點是它能與軟體ArcGIS直接銜接。 2.交通規劃軟體可用於小汽車、公車、軌道、摩托車、自行車以及行人等的流量預測。. 3D等建模軟體 CityEngine、Sketchup 1.Esri CityEngine 可以利用二維資料快速創建三維場景，並能高效的進行規劃設計。 2.對已有的基礎GIS資料不需轉換即可迅速實現三維建模，主要應用於數位城市、城市規劃、軌道交通、電力、管線、建築、國防、模擬、遊戲開發和電影製作等領域。 SketchUp是一套以建築師、都市計畫專家、製片人、遊戲開發者以及相關專業人員為主的3D建模程式。它用於 Google Earth上的建模也十分方便，並比其他三維CAD 程式更直觀，靈活以及易於使用。. 1.VISSIM 為德國 PTV 交通顧問公司所發展的微觀車流與大眾運輸模擬模式。 2.此模式在某些條件下，如車道佈設、交通組成、交通號誌、不同等級的大眾運輸系統與輕軌運輸優先通行號誌等，模擬分析交通與大眾運輸系統的營運。缺點除車輛行駛技術外，其沉浸感不足，且無法勝雖然可以進行三維都市餘分析作業需與相關分任複雜、精細的都市規建模，卻無法具體且準確析軟體整合方具有數據劃任務。的編輯都市活動中的主分析效果。體-交通流。資料來源：forum8(2018)；鼎漢國際工程顧問公司(2019)；百度百科(2019)；維基百科(2019). 2.4. 整合決策機制之決策輔助系統本研究所提除 UC-win/Road（包括海嘯、土石流、形狀・點雲插件等）外，. VDWC 使用的軟體，尚包含 Allplan(Architecture/Engineering)建築土木綜合 BIM 解決方案、Engineer's Studio® 三維平板動力非線形解析、3DCADStudio® 、UC-1 系列（橋墩設計、基台設計、3D 配筋 CAD）、土木設計 CAD、UC-1 for SaaS（雲端版 UC-1、RC 斷面、FRAME 其他）、DesignBuilder 建築物能源計算、xpswmm 浸水氾濫解析、EXODUS／SMARTFIRE 解析支援服務、避難解析支援服務、風、. 22.