面向城市規(guī)劃的三維建模技術(shù)探討與應(yīng)用

田蘭芬++劉曉芳

摘 要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，基于信息技術(shù)和定位系統(tǒng)的三維建模技術(shù)也得到了空前的發(fā)展，隨著建模軟件的不斷研究和應(yīng)用范圍的拓展，三維建模技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到城市發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè)的眾多領(lǐng)域，并為各項工程的開展都帶來了極大的推動力，提高了城市規(guī)劃的效率。本文主要以計算機三維可視化輔助城市規(guī)劃的技術(shù)思路為主要研究方向，對各類建模方式進行綜合比較與分析，對三維建模技術(shù)在城市規(guī)劃方向的應(yīng)用進行切實可行的研究，以期能夠促進該技術(shù)在城市規(guī)劃方向的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：城市規(guī)劃 三維建模技術(shù) 建模技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：P208 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0157-02

隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，地理信息技術(shù)和多媒體技術(shù)都在逐漸地完善，計算機建模軟件也在逐漸地研究和應(yīng)用，現(xiàn)有的技術(shù)條件已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)動畫、圖像和聲音三位一體地整合在計算機軟件中，可以將城市的真實面貌模擬成二維化顯示的虛擬界面，進而形成人機交互的仿真情境，使城市規(guī)劃的每一個參與者都能夠有身臨其境的感觀享受。三維建模技術(shù)種類多樣，每種建模面向的專業(yè)領(lǐng)域也都各有差別，針對三維建模技術(shù)在城市規(guī)劃方向的應(yīng)用研究，對建模技術(shù)的發(fā)展和推動建模技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用有很大的現(xiàn)實意義。

1 三維建模技術(shù)在城市規(guī)劃中應(yīng)用的意義

進入到21世紀(jì)，隨著我國城市規(guī)模的不斷發(fā)展，城市經(jīng)營理念正在不斷地發(fā)展和完善，為了有效地控制城市資源、對城市的發(fā)展進行合理的拓展、正確地實現(xiàn)對城市的規(guī)劃和管理，國家和政府對城市規(guī)劃審批和城市規(guī)劃管理提出了越來越高的要求，原有的城市規(guī)劃方面的城市布局平面圖和相關(guān)書面材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代城市發(fā)展和規(guī)劃的需求。在這種情況下，隨著三維建模技術(shù)的發(fā)展和成熟，被逐漸地融入到城市規(guī)劃的工作中。通過計算機技術(shù)實現(xiàn)的三維建模技術(shù)，同城市規(guī)劃設(shè)計方案有機結(jié)合之后，可以為城市規(guī)劃管理者和設(shè)計者提供三維可視化的審批和管理流程。三維建模技術(shù)在圖形建模的過程中，具有良好的幾何屬性，并可以實現(xiàn)對各類信息的數(shù)據(jù)化，可以形成各項數(shù)據(jù)的經(jīng)濟性指標(biāo)，為城市規(guī)劃工作提供較為直觀的數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃審批工作提供更直觀和更正確的現(xiàn)場狀況，為城市經(jīng)營提供準(zhǔn)確的地理空間數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃的科學(xué)性提供保障，也維護了政府城市規(guī)劃工作的權(quán)威性[1]。

2 三維建模技術(shù)在城市規(guī)劃應(yīng)用中的數(shù)據(jù)獲取

2.1 三維建模技術(shù)在城市規(guī)劃應(yīng)用中獲取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源

要想對城市規(guī)劃建立完整的模型，首先獲取完整的城市資料和相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來源主要有以下幾個方面：第一，城市的規(guī)劃資料。城市規(guī)劃的過程中涉及到園林、建筑等必然會有各類設(shè)計圖紙，以及同這些設(shè)計圖紙相關(guān)的文檔資料，這些資料結(jié)合在一起，可以形成建筑規(guī)劃的三維模型。第二，數(shù)字化地形地籍圖。城市規(guī)劃模型需要包含城市地質(zhì)地貌，這些地籍?dāng)?shù)據(jù)可以形成地面高程模型，也就是DEM，建筑物的二位輪廓和樓層標(biāo)記可以生成初步的三維建筑模型。第三，攝影測量。通過對城市的數(shù)字?jǐn)z影和測量，可以獲得城市立體建筑物的三維坐標(biāo)，建立地面模型需要的各類坐標(biāo)數(shù)據(jù)。第四，衛(wèi)星遙感。隨著技術(shù)研究的深入，衛(wèi)星遙感技術(shù)同上個世紀(jì)比已經(jīng)有了很大的進步，不管是在分辨率還是精確度方面都表現(xiàn)的較為優(yōu)異，同時，衛(wèi)星遙感的成本較低，光譜色素多，可以為城市規(guī)劃的三維建模提供豐富的信息。第五，混合測量系統(tǒng)。通過全站儀和相機組合，可以獲取較為全面的三維集合數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)[2]。

2.2 三維建模技術(shù)在城市規(guī)劃應(yīng)用中獲取數(shù)據(jù)的方式

在城市規(guī)劃設(shè)計中，城市三維模型的建立需要根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同采用不同的方式獲取數(shù)據(jù)，具體方式如下：首先，獲取建筑物的高度數(shù)據(jù)時，可以采用全站儀和相機從地面獲取建筑物的高度，也可以采用攝影軟件獲取，也可以在二維地形和地籍圖的數(shù)據(jù)庫上按照樓層的層數(shù)計算出一個大概的高度數(shù)值；第二，獲取建筑物的幾何要素數(shù)據(jù)時，可以采用衛(wèi)星遙感技術(shù)對建筑物的外形特征進行提取，或者采用航拍的方式進行人機交互提取，也可以通過地籍圖得到建筑物的投影圖像獲取建筑物的幾何數(shù)據(jù)；第三，獲取建筑物及地面紋理的數(shù)據(jù)，可以通過航拍的方式獲取，或者通過衛(wèi)星遙感像片獲取，另外通過相機拍攝也可以獲取紋理相關(guān)數(shù)據(jù)；第四，獲取DEM數(shù)據(jù)，可以利用航拍的方式獲取，也可以通過地形圖上等高線和高程數(shù)據(jù)生成；第五，獲取規(guī)劃模型的數(shù)據(jù)，可以通過規(guī)劃設(shè)計圖和國家規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)等獲得[3]。

3 三維建模的技術(shù)方法

3.1 基于AUTO CAD2000的三維建模

AUTO CAD2000是目前應(yīng)用范圍較廣的一種制圖軟件，很多工程圖紙都是利用該軟件完成的。該軟件具有強大的點捕捉功能，可以在軟件中靈活的建立不同的點、線、面，可以靈活地實現(xiàn)各類對象的移動、刪除、顏色更改，三維視圖的操作和顯示都較為便捷，可以輸入精確的參數(shù)對對象進行編輯和修改。但是該軟件自身不具備渲染的功能，需要借助于3D軟件進行后期渲圖，但在具體的操作中需要進行分層。

3.2 基于3D STUDIO MAX的三維建模

3D STUDIO MAX是基于3D STUDIO的基礎(chǔ)之上研究出的一種全新的軟件，可以應(yīng)用到計算機中進行三維立體造型。該軟件的系統(tǒng)兼容性較強，可以通過外掛模式拓展其功能。3D STUDIO MAX所建立的三維模型，可以導(dǎo)入各類地質(zhì)和建筑物的輪廓線，導(dǎo)入之后，可以在軟件中進行三維拉伸和紋理貼加。通過3D STUDIO MAX技術(shù)所建立的建筑物模型較為細(xì)膩，可以通過軟件中各類工具生成多個角度的透視效果，其缺點在于所建立的模型參數(shù)不能精確地輸入，也無法對點實現(xiàn)精準(zhǔn)的定位與捕捉[4]。

3.3 基于IMAGIS-CYBERCITY的三維建模

利用IMAGIS-CYBERCITY進行三維建模的流程是：首先將各項數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件中，進行地物的測量，建立地質(zhì)物新的紋理，對建筑物的頭像和地面紋理粘貼，導(dǎo)入數(shù)據(jù)，創(chuàng)建異形地物的模型，對其紋理進行修正，最終形成可視化景觀的三維立體模型。這種方式生成的模型速度快、面積大，建筑物的紋理添加方便，可以直接采用數(shù)字?jǐn)z影的方式獲取地質(zhì)物的數(shù)據(jù)，擁有屬性數(shù)據(jù)庫，但其形成的三維場景細(xì)膩性不強，對復(fù)雜模型的建立和編輯都不方便。

4 結(jié)語

通過對三維建模技術(shù)在城市規(guī)劃中的實踐應(yīng)用研究，在城市規(guī)劃的三維審批中，可以以現(xiàn)有的航空遙感資料和地形資料為基礎(chǔ)，在建模軟件中實現(xiàn)具有地形紋理特征的三維地物快速生成，建立周邊的地物環(huán)境，并引入城市規(guī)劃不同專業(yè)的方案，獲取規(guī)劃方案基礎(chǔ)上的三維建筑物，并將各級控制資料疊置規(guī)劃，進行城市空間的統(tǒng)計分析，對各個規(guī)劃方案進行綜合比較與評審，優(yōu)先選擇出最適合城市發(fā)展的方案。如果有需要的話，還可以通過3D渲染技術(shù)，將優(yōu)選方案呈現(xiàn)出動畫直觀效果，為規(guī)劃方案的審批提供輔助材料。在城市規(guī)劃管理的過程中，已經(jīng)形成和建立的三維模型要統(tǒng)一存儲和管理，建立完整的數(shù)據(jù)庫，方便日后的規(guī)劃和管理利用。三維可視化技術(shù)可以為城市的規(guī)劃管理提供更為直觀和方便的審批技術(shù)。

參考文獻

[1] 張樂珊.面向城市規(guī)劃的虛擬地理信息系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].國企，2016（3）：82.

[2] 關(guān)麗，丁燕杰，張輝.面向數(shù)字城市建設(shè)的三維建模關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].測繪通報，2015（6）：216.

[3] 楊劍，張云青，潘伯鳴.面向城市規(guī)劃的三維建模技術(shù)探討[J].現(xiàn)代測繪，2015（6）：309.

[4] 劉增良，楊軍，張寶剛，等.面向城市規(guī)劃的三維建模技術(shù)探討與應(yīng)用[J].北京測繪，2009（2）：1-3.endprint