三维城市规划及设计实现技术初探.pdf

三维城市规划与设计实现技术初探 吴剑平 马强 郑通昊 摘要：三维技术作为一种新型的空间表现技术，近年来在城市规划管理领域应用广泛，且日渐成熟， 而较高的人力与技术成本一直是其在城市规划编制领域运用的门槛，对于规划师而言，一张漂亮的规划方 案鸟瞰效果图已经是三维技术运用的“典范”。随着数字城市、智慧城市的建设以及“大数据”时代的来临， 城市规划师所面临、处理、分析的城市空间信息更加纷繁复杂，一张仅仅漂亮的效果图已经远远满足不了 三维空间信息存储、分析与表达的要求。本文试图从规划师的角度探索三维城市规划与设计的内涵以及特 征，并依托地理信息、计算机等领域的三维空间分析、程序建模、三维表现等分析与建模技术，结合规划 编制实例，初步提出三维城市规划与设计实现的技术路径。 关键词：三维技术、城市规划与设计、地理信息系统、程序建模、三维空间分析 1 引言：三维城市规划与设计背景 三维技术在城市规划领域运用趋势。三维模拟技术作为一种新型的虚拟现实技术，广 泛应用于游戏开发、电影制作、电视广告、国防和教育等领域，近年来，随着地理信息系统 （Geographic Information System，简称 GIS ）的兴起，两者结合产生的三维地理信息系统 （3DGIS ）在十分依赖空间数据的房地产、国土资源以及城市规划管理等行业应用广泛。特 别是在城市规划管理部门，通过重建城市的道路、建筑以及市政管线，整合城市设计和建设 项目的三维模型，可以以动态的、形象的、多视角的方式展示城市的现在和未来，为城市管 理者提供具有真实感和空间参考的决策支持信息。如深圳市城市仿真系统（如图 1），通过 提供全市域三维场景以及重点地区建筑和道路精细模型，可对建筑设计效果图进行全方位审 核，辅助重要建设工程的审批管理。 1 图1 深圳市城市仿真系统 目前城市规划师所运用的三维技术以及优缺点。而在城市规划编制领域，三维技术的 运用较为滞后。一般而言，规划师在规划方案的设计中，一般只会运用AutoCAD 二维平台； 在涉及到城市设计等内容时，才会选择三维建模平台 （如SketchUp 、3Ds Max 等，这些均 为建筑设计行业所使用的软件）；当需要真实的效果时，规划师往往需要求助于效果图建模 师 （大多使用3Ds Max 等三维建模平台）。这种传统的三维建模方式的优缺点在于： （1）以单体建模为主，建模较为复杂。3Ds Max、Sketchup 等三维建模软件提供交互 式、所见即所得的建模方式，对于建筑单体的细部设计而言十分的便捷，可以完全满足建筑 师的建模需求。但对于规划师而言，通常面对的是地块、片区甚至城市级别的巨大范围，涉 及的地物建模量数以千万计，且规划师建模关注的重点并非在单个建筑细节上，而是建筑组 群的关系，运用传统的建模方式往往让规划师陷入“只见树木，不见森林”的局面。 （2 ）缺乏动态更新，修改耗时耗力。3Ds Max、Sketchup 等三维建模软件由于针对建 筑单体，提供了众多建筑部件的参数，如门、窗、墙体的尺寸、色彩、纹理等，可通过修改 参数改变建筑部件的属性，但针对于建筑整体的参数却十分有限。而对于规划师而言，建筑 个体已经是其关注到的最小尺度，如需要对城市整体建筑的样式（如建筑体量、建筑形式） 进行反复修改时，则会耗费规划师大量的时间和精力。 （3 ）表现效果虽好，但 “中看不中用”。通过3Ds Max 等渲染后的效果图，表现效果 直观、真实，特别是对小尺度范围的模拟可以做到十分的逼真，在最终设计方案的展示上可 2 以取得很好的效果。但对于规划师而言，面对更多的是设计方案的过程，关注多种设计方案 的分析比较，特别是各种三维参数的调校论证 （天际线、建筑密度、容积率、日照阴影等）， 而通过传统方式制作的效果图无法提供参数的分析比较。 发展适合于城市规划编制的三维技术。三维空间因更接近于人的视觉习惯，其直观性 和真实性远超二维空间，同时可以为规划师提供更多隐性的空间关系。随着数字城市、智慧 城市的建设以及“大数据”时代的