CityEngine--3D城市创建过程

CityEngine:生成一个3D城市
CityEngine不仅能够用于使用现有GIS数据简单快速地生成3D城市，并且能够通过CityEngine来进行城市规划设计。

本简介通过使用费城案例来描述CityEngine生成和规划3D虚拟城市的基本过程。

1. 通过导入GIS文件来生成城市3D模型
完成CityEngine安装之后，便可导入费城的项目文件并创建费城场景。

完成创建准备之后首先需要载入地貌贴图。

通过简单的点击拖拽过程，将费城的基础地貌图片载入场景中，如上图所示。

目前CityEngine只支持Tiff格式。

再拖拽.gdb的GIS数据文件到地貌基础图片上便可完成GIS信息的导入。

.gdb文件为地理数据库信息文件，文件内容如下：
● 二位建筑蓝图，包含房梁，屋顶高度和屋顶风格
● 街道和相关参数，例如道路宽度
● 绿化信息，例如大小，种类和朝向
● 街道公共设施，例如街灯，长椅，邮筒等的位置，大小等参数信息。

CityEngine可以通过使用这些详细的参数信息建立非常贴近真实的3D虚拟城市。

2. 规则应用生成3D 建筑
完成了城市的基本信息的导入之后，下一步是应用规则来实现3D 虚拟城市的生成。

首先使用城市的蓝图，房屋的高度和楼层数目等参数信息，以虚拟的方式重建城市。

选择了需要生成建筑的城市蓝图范围，拖拽预先设定的楼房生成规则到以选择的城市蓝图范围内，即可生成3D 虚拟模型，效果如下图。

所有生成的楼房都是根据GIS 数据中所包含的参数来生成，所以通过修改参数便可快速的修改三维建筑的形状。

上图为所选建筑屋顶风格修改后的结果。

CityEigine 不仅能够快速的根据GIS 文件生成3D 楼房，并且支持预先建好的模型导入，导入模型可以是使用CityEngine 建立的也可以是第三方建模软件的成果。

3. 添加绿化和街道公共设施
左图中蓝色点状标记体现了GIS 数据中绿化树木的位置。

GIS 数据中还包含绿化的种类和朝向等信息。

只要应用绿化规则便可使用GIS 中包含的绿化信息来生成虚拟绿化。

右图为生成绿化之后的效果。

以同样的方法可以在街道周围添加公共设施，例如街灯，长椅等物体。

下图为应用街道公共设施规则之后的结果。

4. 街道添加和调整
目前街道和地貌没有完整切合，选择所有街道，右击选择与地貌对齐项便可使街道贴合地面。

再应用街道建筑规则到虚拟街道上，街道的添加即告完成。

街道建设规则中还包含多种参数，例如每公里车辆的数量和人口密度。

可以通过调整这些参数来满足建设需要。

5. 3D 虚拟城市规划设计
上图为通过GIS 数据建立的费城的3D 城市环境，CityEngine 能提供城市规划设计功能。

即对现有的虚拟城市模型进行编辑和修改，形成所希望建设的城市规划。

6. 街区规划
如果需要对某个街区进行修改，便对街区进行选取，并将其粘贴如新的图层。

保留原有设计在原有图层中，以便完成新规划设计之后能与原有情况作对比。

新图层建立完毕之后对该街区进行重新划分，默认设置为4 个区块结构，可以通过修改规则参数来修改区块的数量。

如上图所示，完成了街区的区块结构的重新建立之后便可以进行该区块的重新建设设计与规划。

应用新规则为区块建立范围规则，以便生成3D 虚拟建筑。

范围规则是城市规划建设的基本规则，它定义了，可用地面积，停车场范围，建筑高度，密度，楼间距和其他一些常用参数。

CityEngine 可以简单，快速的调整这些参数来完成城市规划的设计工作。

比如说该区域，的楼房高度，楼房间隔，活动空间等等参数都可以根据设计需要来随意调整。

图中实例内容为，调整了建筑面积与街区区块面积的比例。

图中黄色部分为建筑，通过调整了建筑面积与实际土地面积的比例，便可留出除建筑以外的空余空间，以满足规划设计的要求。

完成了区域面积规划生成建筑之后，便可以通过调整规则参数，对设计区域范围内的3D 模型做进一步调整。

图中实例为调整了楼层数量之后的结果。

CityEngine 还预先设有一些建筑风格可供选择。

不同的风格包含已经事先设置的规则参数，选取风格之后可以快速生成3D 环境。

7. 模型分析
当完成了基本的城市规划设计之后，便可把结果导入ArcGIS 作进一步分析，例如阴影的影响和视野。

左图为该设计街区，所有日照角度可能生成的阴影视觉模拟效果。

上方黄色点状物体为太阳在不同时间的位置，建筑周围的放射状范围是太阳可能生成的阴影范围。

右图是该地区的视野分布情况，视野被遮挡区域为红色，绿色为视野开阔范围。

当获取了阴影以及视野分析信息之后便可为建筑生成外墙。

外墙的颜色，光线等效果与表面阴影和可见情况有直接关系。

图中白色建筑朝南房间被设计为居民用房，背面光照条件差的用于办公。

CityEngine 可以将分析效果可视化，直接的为城市规划设计工作提供有效的支持。

8. 城市规划完成
最后通添加绿地来完成整个规划设计工作。

所有的规则参数都可以在设计过程中作任意地，实时地修改，可以快速解决设计中出现的问题和错误。

左图中的楼间距过窄，右侧的楼房的阴影覆盖到了左侧楼房，影响了它低楼层的采光环境。

右图为修改楼间距参数之后的结果。

此类设计细节可以通过CityEngine 很快的修补，完善。