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【摘 要】 近年来，随着信息化技术的推进和信息化水平的不断提高，全国的大中城市纷纷积极开展三维数字城市的建设。三维技术更是被广泛的应用在规划领域，当传统的二维审批模式无法满足城市规划审批决策的需要时，三维城市仿真规划系统的建立解决了这一难题。文章以厦门城市规划三维仿真系统建设过程为例，介绍了厦门三维仿真系统数据的生产过程、在辅助规划决策方面的功能分析以及在城市规划管理中的应用。
【关键词】 三维建模；辅助决策；城市规划
1 引言
数字城市的概念提出后，全国各地数字三维城市的建设如火如荼。随着城市化率的不断提高，使得城市日益发展壮大，城市规划早已上了一个新台阶。城市规划与建设工程的审批工作是一项法规严密、专业性强的严谨细致工作。目前，城乡主管部门城市规划局的业务审批系统虽已实现对城市规划业务的信息化审批管理，但仍是传统的二维的审批模式，无法给人已直接感，对于建筑的体量、色彩与周边建筑的和谐程度以及天际轮廓线等等均难以直接判断，对规划方案的审批也存在着一定的的局限性。在厦门市政府的大力支持下，围绕城市规划的需求应用，厦门规划局建立了一个三维城市仿真规划系统，借助于3D-GIS、遥感等信息技术，通过建立空间数据库，将城市赖以生存和发展的各种基础设施以数字化、网络化的形式进行综合集成管理，从而实现城市规划过程中的三维可视化管理等功能。厦门三维仿真系统主要包括三维数据生产编辑系统、规划辅助决策系统、便民公示系统。
2 三维数据生产系统建设过程
2.1三维数据
2.1.1准备资料
1、正射影像图
0.1—0.6米精度正射影像图（DOM），覆盖全部区域；tif或img格式；全幅影像。
2、专题数据
现状建筑（居民地）、控规数据、道路中线、道路红线、项目用地、地名门牌、高程信息。
3、DEM数据
主要制作范围、重点地块1：2000以上；全部区域范围及周边区域内的1：10000。
4、规划设计图
整体的规划方案，路网总图，彩色平面图，重点制作区域规划和城市设计方案。
5、建筑资料
效果图及参考图片。单体建筑的报、审批等资料、建筑平立剖，dwg格式文件。
2.1.2三维城市模型制作流程
2.1.3三维模型制作
2.1.3.1建筑模型制作
以导入的CAD图和影像图为参照物建立模型，保证模型的位置导入City Maker后正确。除了超精细级别的建筑，模型以低面数模型为主，在不会损失表现效果的前提下，尽量减少模型面数，节约数据量。
保持所有的模型中物体的编辑使用Edit Mesh或Edit Poly方式，特殊情况可使用Surface建模；因为数据量大，NURBS建模方式不推荐使用。
模型做好后，不应存在辅助的虚拟物体，如dummy等，在模型完成后要删除掉，不要随模型一起输出。
2.1.3.2地面模型制作
地面模型分为路网和地块两部分，格式要求与建筑基本相同。区别于建筑模型，有些地块内部，包含了河流或湖、池塘等。
2.1.3.3建造City Maker场景
模型制作完毕后可以进行烘焙，以贴图的形式表达场景中所有物体的光影关系。
2.1.3.4整合场景
分别把每个建筑、每个地块、每段路网转化.osg格式模型，打开City Maker使用“文件>导入>osg文件”将它们导入，组合成整个场景。
2.三维数据生产
City Maker Builder：数据生产与维护平台
City Maker Builder是整个厦门市城市仿真3DGIS数据生产与维护的平台，用于三维数据的生产、编辑、导入、更新及发布。City Maker Builder提供三维模型创建与编辑（Sence Builder模块）功能，通过模型导入、模型编辑、三维特效制作、二维GIS数据加载等功能，快速整合和生产3DGIS数据。
3D模型数据通过转换工具转换成.osg格式导入到Builder场景文件中，整合好的场景数据可以通过City Maker Builder提供独立的ScenePush工具的场景发布工具发布成不可编辑的.scd文件、应用于浏览及辅助决策系统的各种功能分析。
地形的生产包括两部分：一是三维模型地面，根据卫星影像图和规划设计图或施工图等数据采用3dsmax建模。二是应用City Maker Builder提供Terrain Push地形数据发布工具，将准确的数字高程和影像数据快速转化成City Maker平台所需的地形数据格式.ted。
图1 数据生产流程
3 三维辅助规划决策
三维仿真系统一个重要的应用就是对规划管理的辅助决策作用，其中包括设计、管理、审批等多管理业务流程。以往的审批模式是纸上谈兵，二维阅图，无法直观形象的对建筑的各个属性进行量化分析。
3.1建设项目规划化管理
辅助规划设计：基于CAD总平图方案和设计方案编辑、丈量建筑物高度、核算建筑物面积等精细计算，确保符合城市规划管理要求。例底层建筑高度不能超过多少米？道路宽度与红线的退让规则？建筑间距不得超过多少米？链接现状照片、设计说明文档、模型照片、效果图、dwg文件等，从位置、体量、朝向、色彩、材质等各方面全方位进行比对辅助规划管理。
3.2实时指标核算及方案优化
在系统中可以对设计方案进行多方位论证、包括位置、体量、色彩、材质、明暗调整、指标核算、方案调整、动态计算和对比形态研究等。
3.3三维分析功能
（1）可以GIS数据叠加，通过系统支持将GIS数据导入系统中与三维场景自动叠加；
（2）距离测量：通过鼠标拾取点可以自动测量拾取点间的距离。左键拾取开始，右键确认拾取结束。
（3）日照分析：日照分析工具通过设置太阳位置来创建建筑物及其它三维对象阴影。通过时间和时区来控制阴影的位置。
（4）通视分析：通过设置水平视域角度和垂直视域角度来分析视点通视范围。
（5）规划方案比较：可以导入规划成果及方案进行真三维描述和表现，并可对不同的方案进行多屏比较和联动。
4 结语
一个完善的三维城市规划系统不仅可以虚拟身临其境的环境，更重要的是能够集成各种平台的数据，能够对各种数据进行分析和管理，从而辅助开展业务应用。本系统通过三维技术与现有规划审批信息系统的集成，使得三维可视化技术可以更好地应用于城市规划管理、城市设计、建设方案审批等业务环节当中，从而提高厦门市规建局的业务水平和工作效率。
参考文献：
[1]艾丽双.三维可视化GIS在城市规划中的应用研究【学位论文】，清华大学，2004.5
[2]《计算机软件需求说明编制指南》（GB9385-88），中华人民共和国国家标准，1988年。
[3]《城市基础地理信息系统技术规范》（CJJ100-2004），中国建筑工业出版社，2004年。
4[]郑鈞《厦门市规划局信息系统建设规划》【学位论文】，tp399-c2，电子科技大学，2011年
[5]刘光伟《三维模型的空间分析》，昆明理工大学学报（理工版），p208，理工版，2003年05期
[6]张生德，王磊，2001，三维可视化地理信息系统在城市规划中的应用研究，中国图象图形学报
[7]史翔，孙红丽，孔凡伟.数字城市三维城市规划信息系统的实现[J].矿山测量，2008（2）
作者简介：康静，（1983-），女，辽宁省锦州市（籍贯）（规划工程师），硕士研究生，研究方向：从事规划工作。
【关键词】 三维建模；辅助决策；城市规划
1 引言
数字城市的概念提出后，全国各地数字三维城市的建设如火如荼。随着城市化率的不断提高，使得城市日益发展壮大，城市规划早已上了一个新台阶。城市规划与建设工程的审批工作是一项法规严密、专业性强的严谨细致工作。目前，城乡主管部门城市规划局的业务审批系统虽已实现对城市规划业务的信息化审批管理，但仍是传统的二维的审批模式，无法给人已直接感，对于建筑的体量、色彩与周边建筑的和谐程度以及天际轮廓线等等均难以直接判断，对规划方案的审批也存在着一定的的局限性。在厦门市政府的大力支持下，围绕城市规划的需求应用，厦门规划局建立了一个三维城市仿真规划系统，借助于3D-GIS、遥感等信息技术，通过建立空间数据库，将城市赖以生存和发展的各种基础设施以数字化、网络化的形式进行综合集成管理，从而实现城市规划过程中的三维可视化管理等功能。厦门三维仿真系统主要包括三维数据生产编辑系统、规划辅助决策系统、便民公示系统。
2 三维数据生产系统建设过程
2.1三维数据
2.1.1准备资料
1、正射影像图
0.1—0.6米精度正射影像图（DOM），覆盖全部区域；tif或img格式；全幅影像。
2、专题数据
现状建筑（居民地）、控规数据、道路中线、道路红线、项目用地、地名门牌、高程信息。
3、DEM数据
主要制作范围、重点地块1：2000以上；全部区域范围及周边区域内的1：10000。
4、规划设计图
整体的规划方案，路网总图，彩色平面图，重点制作区域规划和城市设计方案。
5、建筑资料
效果图及参考图片。单体建筑的报、审批等资料、建筑平立剖，dwg格式文件。
2.1.2三维城市模型制作流程
2.1.3三维模型制作
2.1.3.1建筑模型制作
以导入的CAD图和影像图为参照物建立模型，保证模型的位置导入City Maker后正确。除了超精细级别的建筑，模型以低面数模型为主，在不会损失表现效果的前提下，尽量减少模型面数，节约数据量。
保持所有的模型中物体的编辑使用Edit Mesh或Edit Poly方式，特殊情况可使用Surface建模；因为数据量大，NURBS建模方式不推荐使用。
模型做好后，不应存在辅助的虚拟物体，如dummy等，在模型完成后要删除掉，不要随模型一起输出。
2.1.3.2地面模型制作
地面模型分为路网和地块两部分，格式要求与建筑基本相同。区别于建筑模型，有些地块内部，包含了河流或湖、池塘等。
2.1.3.3建造City Maker场景
模型制作完毕后可以进行烘焙，以贴图的形式表达场景中所有物体的光影关系。
2.1.3.4整合场景
分别把每个建筑、每个地块、每段路网转化.osg格式模型，打开City Maker使用“文件>导入>osg文件”将它们导入，组合成整个场景。
2.三维数据生产
City Maker Builder：数据生产与维护平台
City Maker Builder是整个厦门市城市仿真3DGIS数据生产与维护的平台，用于三维数据的生产、编辑、导入、更新及发布。City Maker Builder提供三维模型创建与编辑（Sence Builder模块）功能，通过模型导入、模型编辑、三维特效制作、二维GIS数据加载等功能，快速整合和生产3DGIS数据。
3D模型数据通过转换工具转换成.osg格式导入到Builder场景文件中，整合好的场景数据可以通过City Maker Builder提供独立的ScenePush工具的场景发布工具发布成不可编辑的.scd文件、应用于浏览及辅助决策系统的各种功能分析。
地形的生产包括两部分：一是三维模型地面，根据卫星影像图和规划设计图或施工图等数据采用3dsmax建模。二是应用City Maker Builder提供Terrain Push地形数据发布工具，将准确的数字高程和影像数据快速转化成City Maker平台所需的地形数据格式.ted。
图1 数据生产流程
3 三维辅助规划决策
三维仿真系统一个重要的应用就是对规划管理的辅助决策作用，其中包括设计、管理、审批等多管理业务流程。以往的审批模式是纸上谈兵，二维阅图，无法直观形象的对建筑的各个属性进行量化分析。
3.1建设项目规划化管理
辅助规划设计：基于CAD总平图方案和设计方案编辑、丈量建筑物高度、核算建筑物面积等精细计算，确保符合城市规划管理要求。例底层建筑高度不能超过多少米？道路宽度与红线的退让规则？建筑间距不得超过多少米？链接现状照片、设计说明文档、模型照片、效果图、dwg文件等，从位置、体量、朝向、色彩、材质等各方面全方位进行比对辅助规划管理。
3.2实时指标核算及方案优化
在系统中可以对设计方案进行多方位论证、包括位置、体量、色彩、材质、明暗调整、指标核算、方案调整、动态计算和对比形态研究等。
3.3三维分析功能
（1）可以GIS数据叠加，通过系统支持将GIS数据导入系统中与三维场景自动叠加；
（2）距离测量：通过鼠标拾取点可以自动测量拾取点间的距离。左键拾取开始，右键确认拾取结束。
（3）日照分析：日照分析工具通过设置太阳位置来创建建筑物及其它三维对象阴影。通过时间和时区来控制阴影的位置。
（4）通视分析：通过设置水平视域角度和垂直视域角度来分析视点通视范围。
（5）规划方案比较：可以导入规划成果及方案进行真三维描述和表现，并可对不同的方案进行多屏比较和联动。
4 结语
一个完善的三维城市规划系统不仅可以虚拟身临其境的环境，更重要的是能够集成各种平台的数据，能够对各种数据进行分析和管理，从而辅助开展业务应用。本系统通过三维技术与现有规划审批信息系统的集成，使得三维可视化技术可以更好地应用于城市规划管理、城市设计、建设方案审批等业务环节当中，从而提高厦门市规建局的业务水平和工作效率。
参考文献：
[1]艾丽双.三维可视化GIS在城市规划中的应用研究【学位论文】，清华大学，2004.5
[2]《计算机软件需求说明编制指南》（GB9385-88），中华人民共和国国家标准，1988年。
[3]《城市基础地理信息系统技术规范》（CJJ100-2004），中国建筑工业出版社，2004年。
4[]郑鈞《厦门市规划局信息系统建设规划》【学位论文】，tp399-c2，电子科技大学，2011年
[5]刘光伟《三维模型的空间分析》，昆明理工大学学报（理工版），p208，理工版，2003年05期
[6]张生德，王磊，2001，三维可视化地理信息系统在城市规划中的应用研究，中国图象图形学报
[7]史翔，孙红丽，孔凡伟.数字城市三维城市规划信息系统的实现[J].矿山测量，2008（2）
作者简介：康静，（1983-），女，辽宁省锦州市（籍贯）（规划工程师），硕士研究生，研究方向：从事规划工作。