支 華

（1.廣州市路遙測繪技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510540）

基于Citymaker的三維仿真與規(guī)劃決策系統(tǒng)建設(shè)研究

支 華1

（1.廣州市路遙測繪技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510540）

解析三維數(shù)字城市建設(shè)中Citymaker 3DGIS技術(shù)及3DMax建模技術(shù)，分析三維數(shù)字城市建設(shè)的主要內(nèi)容，探討其技術(shù)體系架構(gòu)，并通過“數(shù)字宜興”數(shù)字三維仿真與規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的建設(shè)，闡述其建設(shè)的實(shí)際意義。

Citymaker；3DMax；3DGIS；三維數(shù)字城市

隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，“數(shù)字城市”理論的不斷完善，構(gòu)建三維數(shù)字城市已經(jīng)成為高?？蒲袡C(jī)構(gòu)、政府部門關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。

本文采用Citymaker的3DGIS技術(shù)及3DMax軟件建立三維數(shù)字城市，以“數(shù)字宜興”數(shù)字三維仿真與規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)為案例，為宜興市的規(guī)劃決策提供技術(shù)支持。

1 關(guān)鍵技術(shù)

Citymaker軟件由Cityemaker Terrainpush、Cityemaker cenePush、Cityemaker Builder、Citymaker Explorer、Cityemaker Network、Cityemaker Server 6個(gè)部分組成。

1.1 技術(shù)體系架構(gòu)

“數(shù)字宜興”數(shù)字三維仿真與規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)、遙感、三維虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，是當(dāng)前空間信息技術(shù)高度集成的綜合應(yīng)用。

系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)，按基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層、用戶層的分層模式建設(shè)（如圖1所示）。本期項(xiàng)目建設(shè)了基礎(chǔ)地理信息庫、遙感影像數(shù)據(jù)庫、三維場景數(shù)據(jù)庫、三維地形數(shù)據(jù)庫、規(guī)劃指標(biāo)數(shù)據(jù)庫；以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和共享平臺(tái)為基礎(chǔ)、以規(guī)劃應(yīng)用為方向搭建了三維數(shù)字城市與規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)。

1.2 總體設(shè)計(jì)

“數(shù)字宜興”數(shù)字三維仿真與規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)建設(shè)包括三維場景建模、城市場景整合與建庫、場景網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(如圖2所示)。

三維場景建模包括二維數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、地形數(shù)據(jù)導(dǎo)入或創(chuàng)建、矢量數(shù)據(jù)導(dǎo)入、矢量數(shù)據(jù)編輯、三維模型導(dǎo)入、場景要素編輯、動(dòng)畫制作和輸出等。三維數(shù)據(jù)建庫過程包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)上載等。場景網(wǎng)絡(luò)發(fā)布由使用數(shù)據(jù)維護(hù)與更新子系統(tǒng)進(jìn)行場景模型發(fā)布、地形發(fā)布和影像發(fā)布3個(gè)部分組成。數(shù)據(jù)更新與維護(hù)流程包括任務(wù)生成、維護(hù)修改、提交、檢查入庫、更新。

圖1 技術(shù)體系架構(gòu)圖

1.3 3DMax建模流程

1）范圍劃分及任務(wù)分解。對(duì)制作范圍以及工作任務(wù)進(jìn)行分工；對(duì)不同區(qū)域模型劃分出精模、簡模、素體模型。

圖2 總體設(shè)計(jì)流程圖

2）獲取二維矢量數(shù)據(jù)。二維矢量數(shù)據(jù)獲取來源有：①開發(fā)商上報(bào)規(guī)劃局審批的總平圖、平面圖、立面圖、剖面圖的CAD數(shù)據(jù)。②空間數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出的地形CAD數(shù)據(jù)。對(duì)獲取的立面圖、平面圖、剖面圖的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，刪除不需要的圖層，坐標(biāo)歸零?？偲綀D及地形CAD數(shù)據(jù)用來記錄坐標(biāo)歸零時(shí)的偏移量。

3）采集屬性數(shù)據(jù)以及模型紋理貼圖數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)包括建筑的基本信息，如層高、層數(shù)、建筑年代、容積率、綠化率、車位數(shù)等。紋理數(shù)據(jù)主要包括屋頂紋理、外立面紋理、景觀紋理，可采用數(shù)碼相機(jī)拍照，然后處理成基本貼圖單元供后續(xù)調(diào)用。

4）利用3DMax進(jìn)行三維模型創(chuàng)建。根據(jù)模型的二維平面圖、立面圖、剖面圖在3DMax中創(chuàng)建三維模型，并從模型紋理貼圖庫中調(diào)用貼圖；根據(jù)模型的總平圖創(chuàng)建小區(qū)景觀模型，并從模型紋理貼圖庫調(diào)用相應(yīng)景觀物品貼圖。

5）其他。在3DMax中完成建筑及景觀模型的創(chuàng)建后，將所有的模型數(shù)據(jù)整合到一起，進(jìn)行塌陷，搭建起真三維場景，添加Citymaker的標(biāo)準(zhǔn)光源，進(jìn)行烘焙操作。在3DMax環(huán)境下，利用Citymaker的OSG插件導(dǎo)出OSG格式場景模型數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)建設(shè)

2.1 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

三維數(shù)字城市及規(guī)劃決策系統(tǒng)的建設(shè)包含以下幾個(gè)部分：

1）OSG格式三維模型數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。將制作好的OSG格式三維場景模型數(shù)據(jù)按坐標(biāo)導(dǎo)入到Citymaker Builder中，添加模型的偏移值，生成*．gcm工程文件，在Citymaker Builder中指定三維場景的動(dòng)畫生成路徑，并與規(guī)劃方案進(jìn)行比較。

2）三維地形數(shù)據(jù)生成與發(fā)布。利用Citymaker TerrainPush工具加載DEM、DOM數(shù)據(jù)，發(fā)布三維地形數(shù)據(jù)，生成地形數(shù)據(jù)文件*．ted。

3）三維模型數(shù)據(jù)發(fā)布。利用Citymaker ScenePush工具加載?．gcm工程文件，生成三維模型數(shù)據(jù)文件*．scd，在ScenePush中對(duì)比三維場景數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)、效果圖等，將上報(bào)資料打包，生成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包。

4）網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。利用Citymake Server在服務(wù)器上發(fā)布數(shù)據(jù)，上傳地形*．ted數(shù)據(jù)及三維場景*．scd數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫。

5）客戶端上傳規(guī)劃報(bào)批數(shù)據(jù)。利用Cityemaker Network客戶端上傳報(bào)批數(shù)據(jù)，上傳文件為3）中生成的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包，客戶端可以進(jìn)行規(guī)劃決策，提供三維場景瀏覽、路徑動(dòng)畫瀏覽、多方案比較、規(guī)劃指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析、天際線分析、通視分析、視域分析、控高分析、日照分析、三維測量等功能。

6）單機(jī)場景數(shù)據(jù)瀏覽。在Cityemaker Explorer中加載地形數(shù)據(jù)及三維場景數(shù)據(jù)，可以脫離服務(wù)器快速瀏覽整個(gè)三維場景，并支持簡單模型數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、加載。

2.2 系統(tǒng)建設(shè)范圍

本文參考三維數(shù)字城市與規(guī)劃決策系統(tǒng)建設(shè)方案，結(jié)合宜興市基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行了真三維數(shù)字城市平臺(tái)的建設(shè)（如圖3所示）。

圖3 “數(shù)字宜興”平臺(tái)界面

“數(shù)字宜興”數(shù)字三維仿真與規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)建設(shè)中，集中采集了中心城區(qū)48 km2的空間三維數(shù)據(jù)，包括所有建筑以及相關(guān)單位、企業(yè)的空間地理分布、規(guī)劃數(shù)據(jù)、建筑外觀、景觀綠化、綜合配套設(shè)施及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。結(jié)合宜興市基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)庫已有的資料，通過整理、建庫、集成、更新，實(shí)現(xiàn)了二維、三維數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)，保證了二維、三維數(shù)據(jù)的完備性、一致性、現(xiàn)勢性和精度。通過三維數(shù)據(jù)的采集，采用3DMax的建模技術(shù)、Citymaker的場景整合與發(fā)布技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“數(shù)字宜興”數(shù)字三維仿真與規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的建設(shè)。

“數(shù)字宜興”數(shù)字三維仿真與規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)的建成，為規(guī)劃管理部門以及政府其他部門提供了一個(gè)共用平臺(tái)，為城市規(guī)劃決策、審批、管理、GIS數(shù)據(jù)的三維可視化提供了良好的技術(shù)支撐，為將來規(guī)劃成果的公示、項(xiàng)目招商、土地信息公示、房產(chǎn)網(wǎng)上選房打好基礎(chǔ)，為公眾提供了一個(gè)身臨其境的互動(dòng)展示。

3 結(jié) 語

本研究只是三維數(shù)字城市應(yīng)用與規(guī)劃決策系統(tǒng)的一小部分，三維數(shù)字城市的未來將應(yīng)用于智慧城市、智能交通、城市地下管線、應(yīng)急指揮等各個(gè)領(lǐng)域。隨著對(duì)三維數(shù)字城市技術(shù)研究的不斷深入，3DMax與 Citymaker的結(jié)合將會(huì)受到越來越多的青睞，三維建模的程序會(huì)更加簡單高效。

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P208

B

1672-4623（2016）06-0022-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.007

支華，碩士，高級(jí)工程師，注冊(cè)測繪師，一級(jí)建造師，研究方向?yàn)闇y量工程、GIS。

2014-10-17。

項(xiàng)目來源：政府采購資金資助項(xiàng)目（YXZTBZC2008-033）。