三维可视化在城市规划的应用.doc

1 三维可视化在城市规划的应用 三维可视化以其强大的功能和应用的广泛改变了城市规划和建筑设计表现形式从传统效果图、沙盘模型、三维动画的设计模式提升到数字技术发展的变革。更重要的是实现了对城市环境从过去到未来变化状态及趋势进行科学的仿真、模拟和预测。利用城市空间数据建立一个逼真的、立体的、可交互的虚拟城市环境，可实现城市规划的全方位、自动化设计理念；并且利用三维可视化技术构建的虚拟城市景观可以从众多的规划方案中选择具有最佳效益的一个。 研究现状 目前，许多国内外学者己经开发了三维GIS原型系统，使三维可视化技术在建筑、交通、城市规划等许多领域得到应用。德国Rostock大学、Stuttgart大学等研究机构联合研究了三维GIS在数字城市模型中的应用，他们对城市的空间对象进行了分类和表示，建立了数字城市模拟系统，对城市基础设施(包括房屋、道路、绿地等)可方便地进行查询、分析和显示。一些商用GIS系统中，也加入了三维GIS模块，如ArcINFO的ArcScene、IMAGINE的Virtual GIS模块，能在实时三维环境下，提供GIS分析和实时三维飞行方式的访问和漫游。还有许多其它一些模拟实验系统，其研究集中于三维可视化和虚拟现实功能方面，以及与计算机网络的结合上。目前，国际上成立了许多专门机构进行三维GIS的基础研究，大量有关三维GIS的学术论文开始涌现。20世纪90年代后，三维GIS研究得到了极大的发展。由于GIS的内容涉及很广，包括天文、地理、地质、城镇建设、环境评估等，同时GIS又是一门新兴的边缘学科，它涉及到图形学、管理学、计算机科学、测绘科学等众多的学科，各专业领域的专家都有人在根据自身学科的特点对真三维GIS进行研究。 在国内，关于城市三维可视化软件较典型的有北京灵图软件技术有限公司的VRMap和适普软件有限公司的IMAGIS。VRMap是三维地理信息系统平台，可以在三维地理信息系统与虚拟现实领域提供从底层引擎到专业应用的全面解决方案，（如图 1－1为 VRMap 的界面）;IMAGIs三维可视地理信息系统，是一套以数字正射影像(DOM)。数字地面模型(DEM)、数字线划图(DLG)和数字栅格图(DRG)作为处理对象的GIS系统。该系统结合了三维可视化技术与虚拟现实技术，完全再现管理环境下的真实情况，把所有管理对象都置于一个真实的三维世界中，真正做到了管理意义上的“所见即所得”。（图 1－2 为 IMAGIS 电力系统解决方案） 图 1－1 VRMap 的界面 图1－2 IMAGIS 电力系统解决方案 1.2三维可视化给城市规划工作带来的优势 （1）决策的科学性 城市规划管理是一个以土地空间使用为主要表征的多信息处理、复合过程，需要分析大量的信息以辅助规划决策，并且实时动态查看、修正的需求也极为频繁，需要决策者做出更具科学性、权威性的决策。 （2）先进的管理方式 城市的快速发展使规划管理部门的业务工作量不断增加，由各种数据、图形和文字资料综合而成的信息量也随之急剧膨胀，传统的管理手段和人工作业方式在现势性、准确性、科学性和效率方面已不能适应目前的需要，更不能满足将来的发展，一个高效、 规范、自动化、智能化的城市规划管理信息系统能够有效的处理这些问题。 （3）实现标准化的工作模式 实现办案过程程序化和标准化、审批成果的规范化以及义务数据及图形数据的集成化管理，并使办公自动化达到先进水平，不仅使得审批项目环节上实现办公自动化，也建立起一整套完善的窗口和部门之间的网络联系，建立计算机程序化的工作汇报制、备案制、检查制。 1.3 三维可视化 GIS 在城市规划中的功能 三维可视化 GIS 在规划中的应用，除了具有管理信息系统和二维的地理信息系统的功能，如日常的办公管理、二维信息管理、二维的信息查询和分析等，还具有对城市和城市规划中三维信息的管理和处理和分析的功能。 1.3.1 二维、三维信息的联合管理 无论是城市规划的管理和城市规划的编制，都是把数据作为开展工作的基础。三维 GIS 系统秉承了管理信息系统和地理信息系统的特点，同时又加入了三维信息管理、显示、查询、分析的功能，因此，城市规划中三维 GIS 系统的首要用途就是数据管理和信息管理。 1 现状信息的管理 对现状信息的掌握和分析，是城市规划编制、审批和实施的首要步骤。城市规划管理的现状信息错综复杂，并且数据量极大。现状信息分为：现状地形信息、现状建筑物信息、现状的专题信息。 （1）现状地形信息 传统的地形信息是以地图的形式储存的，在三维 GIS 中，既可以存储和管理传统意义的二维的地图信息，也可以存储和管理三维数据特有的信息。由于城市规划工作涉及到的部门很多，数据的格式上有可能产生不统一的情况，如在某些测绘部门