三维造型期末论文.doc

浅析 3D 在城市规划上的应用现状相对于传统的规划手段而言，3D 现实技术在直观性、交互性、实时性方面具有巨大的优势，在规划设计领域具有广阔的发展前景随着计算机技术的深入研究， “虚拟城市” 、 “三维规划”等技术引入城市规划、设计领域中，已经成为一个有效的辅助手段，三维可视化是城市规划行业的发展趋势，与平面设计图纸、数据表格、沙盘模型进行城市规划管理相比，基于三维虚拟现实技术的“三维规划”具有很多优势，尤其在规划设计、规划审批阶段，利用虚拟现实技术可使人们在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的规划建筑或城区进行身临其境的全方位审视，因此基于虚拟现实技术的“三维规划”应用将逐步成为城市规划管理工作中重要的辅助手段在城市规划中流行的 AutoCAD、3Dmax 等建模工具脱离环境，没有提供设计分析和评估工具，必须靠专家凭借自己的经验和感觉如果利用 C 或 C++ 从底层来开发一个城市规划的分析和评估系统，则开发周期太长+如果依赖一般的 GIS 软件进行规划设计、分析，则它们的视觉效果较差，不能城市再现VEGA 与 Greator 是 Multigen-Paradigm 虚拟现实与视景仿真的系列软件 VEGC 是一种用于实时模拟和虚拟现实应用的高性能执行软件和工具它包含一种称之为 LynX 的图形用户接口，它具有可视通道、多 cpu 分配、视点设置、特效功能、VEGA 库及 C 语言应用开发接口等工具，支持头盔、三维鼠标、大屏幕投影等设备，提供了自定义库以用于代码的开发。

通过这样一些附加的特殊功能模块来拓展 vega 的性能，正好能解决上述问题多层次现状建(构)筑物三维模型建设现状建(构)筑物是城市三维模型中最重要的组成部分，包括房屋、道路、绿化等重要地物要素三维建模数据质量的评判，通常都会加入较多的主观因素，如场景的视觉效果，模型的造型、结构、颜色、材质等信息，对于这些视觉效果的评价通常带有较多的个人主观意见，难以形成稳定有效的标准我们现在所用到的三维模型场景运用于规划中是“虚拟现实”技术的一种，用户所观察到的全部是由计算机生成的虚拟场景，而增强现实则是把计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息实时准确的叠加并显示到真实场景中，做到虚实结合，实现对现实的“增强” ，提高用户对真实世界的感知能力整体的场地设计概念景观规划是一门从土地分析开始，涉及土地的改造、管理、保护和恢复的科学与艺术．在对一块土地进行景观规划之前，首先是对地形、小气候、生物多样性等现状进行调查与分析；通过分析确定土地的适宜性，挖掘土地的潜在价值，使开发达到最佳的效果；然后根据土地的适宜性进行规划和设计．这种整体场地设计才是真正意义上的景观规划基于 GIS 技术的城市地理信息系统的分析与集成。

三维城市规划系统还将在实时漫游的基础上实现对各种信息进行集成与分析的基本功能具体来说应该具备以下几种主要功能: 1、实现各种信息的二维查看、查询、测量等一系列功能；2、实现二维与三维的交互性查看、漫游；3、三维地型、模型的生成；利用 MULTIGEN CREATOR 中建立的三维模型来取代 ARCGIS 中的 25 维的模型通过二维 GIS 信息为三维模型实体定位，使得模型的信息得到充分的展示，然后再利用数据模型的一些特点进行相应的加工处理实现数据库与模型库的对应关系同时要实现对各种信息的查询、调用、分析、处理，就必须利用 ARCGIS 及相关工具建立一个高效率的数据库，并使之具备对信息进行搜集、分析、处理和更新的功能将数据库中的信息与实时场景中的模型进行绑定，从而达到对各种信息的即查即用并通过友好的界面实现丰富的查询和分析、决策功能我们可以将 MIS 系统的其它功能集成到我们的三维城市规划系统中来为信息系统的集成与分析服务，在此基础上进行二次开发，将大大的丰富这个三维城市规划系统的实际功能环境规划的关键技术虚拟城市建设涉及多种技术，包括计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、GIS 技术、三维建模技术等，并且许多问题还需要开发人员解决，而需采用的关键技术主要有:(1)数据获取技术指利用研究区域的基础资料，采用野外测量、地形图数字化、全数字摄影测量等方法，获取研究区域的地理数据，包括数字高程模型、建筑外表结构与纹理数据等。

三维源数据的数据模型及数据存储格式与获取方法和应用软件系统有关2)三维实体快速建模技术指根据采集到的数据，利用建模软件建立各种地理实体，如地形、建筑物、道路、水面、树木、草地等在虚拟现实系统中的模型3)仿真技术建立虚拟仿真环境，实现研究区域的真实环境再现以及规划环境的预见4)接口技术包括 DEM 数据、矢量数据的转换;虚拟现实系统的数据格式转出为国家空间数据准格式以及国家空间数据标准格式转入为虚拟现实系统的格式5)集成技术如何将遥感、GIs、科学可视化系统、VR 系统进行集成三维数据库传统的三维效果图对于一个城市的整体规划来说过于局限，简单的对于一个街区来说，一个大城市，一条街少则几公里，大则十几公里，那么沿街将会有多少建筑物？成百上千，靠一张张的效果图显然是不行的，我们无法把握街区的总体效果，更谈不上管理了传统的三维动画的制作，也是无法胜任这种大数据量的制作任务的而三维仿真技术却能够支撑这种大数据量的三维图形数据库，管理好相应的项目，协调图形数据同图形可视化硬件之间的关系，使系统能保证在数据量不断扩展的情况下不会产生系统性能的下降，满足我们现时的各种规划要求3DCM 的应用通过对控规编制内容和流程的分析,3DCM 在其中的应用如下:(1)现状调查与资料收集阶段的应用①可有效减少现状调查的工作量和难度不同于计算机动画和仿真模拟,3DCM 是以真实的三维地理坐标来构建城市三维景观,并融合数字摄影测量、地形和建筑物纹理等资料。

在真实场景中,空间要素间位置关系与现实世界完全一致可以进行任意飞行、旋转和漫游从一定程度上减少实地调查的工作量和成本,特别对不便进入的区域②对不同统计结果的直观表现 3DCM 结合城市基础地理数据、与规划相关的土地分布、人口及经济等数据,可以快速建立各种规划专题图,甚至形成现状与规划数据表,为分析用地现状和景观提供快速、直观和科学依据控制指标分为规定性指标和指导性指标两类,前者是在进行控规时必须执行的指标,主要包括:用地性质、用地面积、建筑密度、建筑高度(建筑控制高度)、容积率、绿地率、建筑后退、出入口位置、公共服务设施配套要求和配建停车车位等后者则是供管理者和设计者参考的指标,主要包括:建筑形式(包括体量控制)、建筑色彩、公共绿地面积、人口容量、最大/小建筑面宽、对古建筑或古遗址的保护要求、环境景观要求控制等3DCM 坐标的精确性特点决定其非常适用于控规编制中规定性指标的确定利用角度、距离、面积和体积的量测功能,可以精确地计算出用地面积、密度、建筑高度;叠加各类规划控制线后,计算出间距和退让距离等;通过视点分析、多视点(顶、左、右等)分屏图、透视图分析等,实现交互式地指标调整和效果表达,对满意的方案输出相关的表格(如各类平衡表等)。

利用 3DCM 也可进行一些专项规划编制指标的计算和表现,如利用 DEM 进行土地填挖方数量计算,地下管线查询统计与分析等对于定性化的指导性指标的确定,3DCM 则更具有辅助作用在建筑形式、色彩研究、建筑风格比较方面都可发挥作用,为控规编制提供服务城市三维景观模型的建模技术城市三维景观模型是三维数码城市信息系统的表现模型它包含数字高程模型、地面纹理影像、三维建筑结构模型、墙面纹理以及地面特殊地物装饰纹理等数据TIN 数字高程模型建模数字高程模型有两种模式，一种是不规则三角网模型,另一种是规则格网模型,两种模型可以相互转换，但一般大规模的地形都采用规则格网模型格网数字高程模型的建模方法可以有多种，最常用的方法是数字摄影测量方法，通过影像匹配自动生成数字高程模型 当得不到立体影像，仅有地形图时，通常采用对现有地图进行扫描，获得矢量化等高线，再由等高线内插成数字高程模型当然，我们也可以通过外业测量的方法，获得大量高程点三维坐标，再内插成数字高程模型地面纹理影像的生成地面纹理影像可以从现有航空影像或航天遥感影像获得，也可根据地面物体的特征，人工赋予应的纹理影像但不管用哪种方法，都要先将原始影像处理成数字正射影像，它有一致的比例尺，消除了投影误差，坐标与数字高程模型一致,这样经过处理的数字正射影像才能与数字高程模型匹配，形成真实的景观模型。

三维建筑结构数据的获取与处理 三维建筑结构是指房屋建筑、路桥、油罐、电视塔等各种三维实体，获得这些三维目标的框架数据主要有两种方法:一种是用数字摄影测量方法，在立体模型上采集建筑物的框架坐标，然后通过建模软件将它们构造成体对象另一种方法是采用三维设计软件，如 3Dmax,Multigen,Microstation 等软件,将设计好的三维实体导入并定位于地形景观模型中无论哪一种方法，都要对数据进行检核，使它们的连线正确，以利于粘贴侧面纹理3D 应用于城市规划意义数字城市对城市数据和信息资源的组织、城市规划与设计、城市管理与服务等具有重要的意义 1)它在计算机上建立起虚拟城市，再现城市的各种资源分布状态，为城市各种资源在空间上的优化配置、在时间上的合理利用，宏观、全局地制定城市整体规划和发展战略，减少资源浪费和功能重建，实现可持续发展提供科学决策的现代化工具 2)它还提供给人们一种全新的城市规划、建设和管理的理念 “数字城市”能使城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统数字化、网络化并虚拟仿真，有利于提高政府决策的科学性、规范化和民主化水平，使城市规划具有更高的效率，更为丰富的表现手法，更多的信息量，更高的分析能力和准确性，更具前瞻性、科学性和及时性。

结束语三维城市规划系统的建立，可以使城市规划中原有的一些可以意会而不可言传的东西，以一种直观的面貌展现出来，这无疑对于城市规划设计水平的提高、历史上的城市景观恢复和研究等，都有着非常重要的意义和应用价值但是三维城市规划系统作为一种全新的技术平台，在城市科学范围内的运用才刚刚起步，也是一种大胆的尝试，在技术和方法上还存在许多问题有待进一步解决和完善当然我们相信在不久的将来，作为城市规划设计中崭新而便捷的技术手段，三维城市规划系统必将为城市规划建设添上精彩的一笔，而且将直接为数字城市的建设提供了一个可视化的平台，虚拟数字城市是现代高新技术的高度集成从理论上来说,数字城市涉及现代城市理论、优化及决策与对策理论、控制理论、系统科学、复杂巨系统理论和可持续发展战略等众多研究领域它不仅能在计算机上建立虚拟城市,再现全市的各种资源分布状态,更为重要的是,它可以在对各类信息进行专题分析的基础上,通过各种信息的交流、融合和挖掘,促进城市不同部门、不同层次之间的信息共享、交流和综合,进而对城市的所有信息进行整体的综合处理和研究,为城市各种资源在空间上的优化配置、在时间上的合理利用,宏观、全局地制定城市整体规划和发展战略,减少资源浪费和功能重叠,实现城市可持续发展提供科学决策的现代化工具。

三维城市规划系统的研究必将为数字城市的建设做出一个有益的尝试为了使规划设计软件达到人性化特点，我们提出了快速建模的想法，它需要强大的三维模型库的支持，这给软件的开发带来了一定的难度，所以需要研究合适的建模方法本文只对 3D 应用于城市规划提供大概的思路参考文献：1 《基于 GIS 和 VR 技术的三维城市规划系统的研究》谢波 李利军 林岚华中科技大学数字化工程中心，湖北武汉 4300742《“数字汉江”建设及其在城市规划中的应用》李宗华、王琳、彭明军、赵中元武汉大学学报(工学版)第 36 卷第 3 期3 《基于 3DCM 的日照分析模型研究》 李朝奎,朱庆,陈松林等武汉大学学报(信息科学版),2005(1)4． 《虚拟现实与城市规划》 杨克俭,刘舒燕,陈定方系统仿真学报。