结合GIS创建三维可视化园林景观_毛琼

2007年9月第20卷第5期黑龙江生态工程职业学院学报
Journa l o fH e il ong ji ang V ocationa l Insti tute o f Eco l og ica l Eng ineer i ng Sep .2007V o.l 20N o .5
结合G I S 创建三维可视化园林景观
毛 琼a
罗传文a
单瑶瑶
b
(东北林业大学a .林学院;b .园林学院,哈尔滨150040)
摘 要:将/数字城市0、/数字校园0的概念引入到三维可视化园林景观效果制作中,应用G IS 技术与一般的三
维制作软件相结合,利用现有的项目图纸数据创建数据库,改变传统的园林三维景观制作的固有模式,创建一个能够进行属性查询、空间分析及贯穿飞行多角度浏览的三维可视化景观。

关键词:园林景观;三维可视化;G IS ;空间分析
中图分类号:TU 986.2 文献标志码:A
收稿日期:2007-05-10
作者简介:毛琼(1981-),女,江西吉水人,硕士研究生,从事遥感与地理信息系统研究;单瑶瑶(1981-),女,黑龙江哈尔滨人,硕士研究生,从事城市规划与风景园林研究。

1 引言
景观是指土地及土地上的空间和物体所构成的综合体,视觉审美过程的对象,具有结构和功能,具有内在和外在联系的有机系统[1]。

园林景观表现主要是通过植物群落、水体、园林建筑、地形等要素的塑造来达到目的。

随着计算机技术和信息技术的飞速发展,为园林景观效果制作而开发的各种三维软件层出不穷,如3Dm ax 、3D V IZ 、M ay a 、SketchU p 等,三维软件以真实的三维模型、逼真的色彩和高精度的输出产品,使它们得到了广大设计师的青睐[2]。

而当今我们不仅要求景观能多角度地表现出来,而且还应该让观赏者更为全面地了解设计意图及景观的各种细部信息,使其内容更为丰富、实用性更大、直观性更强,这就要求有一个强大的数据库来实现。

这是园林当前常用的三维软件所达不到的。

1998年1月31日美国副总统戈尔首次提出了/数字地球的概念0,引出了一系列包括/数码城市0、/数字校园0在内的新概念,使G IS 在全球得到了空前迅速的发展,广泛应用于各个领域,同时也开发了一些专门的3D 软件[3]。

我们把/数码城市0的概念引用到园林景观效果制作中,将园林效果制作软件与G IS 软件相结合,充分发挥各自优势,使景观更为丰富。

2 三维可视化园林虚拟景观的特点
从摄影测量原理来看,三维景观图基本原理是将各类数字图结合,经透视变换得到计算机屏幕二维平面上[4]。

规划图是二维的,把平面图(X,Y )和立面图(Y,Z )结合便得到三维数据。

三维可视化园林景观是将常规的二维数据推向三维空间,通过G IS 软件将园林设计中的地形图、CAD 设计规划图,结合CAD 施工图等一系列的图纸数据,创建真实复杂的三维形体。

这不同于现今的数码城市、数字校园,当前的数字校园、数码城市的制作是以现实城市或校园的图像(摄像、影像)为基础模拟一个城市或校园建设。

这样需要大量的外业数据获取时间,因而对大区域的制作有制约性。

而在园林项目中建立虚拟景观就不存在这一问题,利用现在的图纸数据我们可将现场的地貌、地物生动地展现在使用者的眼前,还可以很直观地表达出设计者的设计意图。

在三维环境中建立景观,当前园林使用的一系列软件(SketchU p 、3d m ax 等)都能做到,有所不同的是,G IS 的一些三维制作软件能够对创建的三维形体通过查询分析调用数据库,创建一个带有数据库的虚拟景观,这样既达到了能随时查阅各类景观信息(植物、建筑、小品等)及空间分析的目的,还能够建立贯穿飞行多角度浏览的三维可视化景观。

3 G IS 的引入与三维可视化的构筑平台3.1 G IS 的引入
G IS(G eographic In f o r m ati on Syste m )地理信息系统,是能够用于采集、管理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统,它广泛应用于土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、城市规划、科研、教育和国防等领域,为城市、区域乃至全球的不同粒度、不同规模的复杂问题提供了综合分析和决策支持平台[5]。

园林景观讲求的是美的艺术,许多概念性的方案都强调视觉效果。

而G IS 技术的特点是界面简单直观,图文并茂。

可实现真正意义上的图文互动,能以专题图的形式进行可视化分析,以及进行各种空间检索和空间分析。

3.2 三维可视化的构筑平台
目前能达到三维可视化,以实现在三维环境中观察图像或建立贯穿飞行,在虚拟的世界信息环境中进行交互操作,查询检索,三维表面分析等效果的软件众多,武汉吉奥公司推出的CCG IS 就是其中之一。

它具有大范围的海量数据三库一体化管理和无缝三维实时漫游功能[6]。

最初CCG IS 是为数字城市建设而开发的,结合它的功能及可利用性,以它为平台,建立园林虚拟景观。

4 G IS 技术及三维可视化平台与园林景观相结合
4.1 基础数据的获取
如何批量地获取城市空间对象的三维几何信息,相片纹理等数据进行城市景观快速、批量建模是制约数码城市发展的障碍。

而在园林虚拟景观中,采用的基础数据是来自于现有的园林项目图纸数据,主要有:总平面图(有树、无树)、总
)
21)
图放线图、交通分析图、竖向分析图等等。

还有一些细部的如:细部铺装材料图、功能分析图、灯光照明布置图等等。

依据这些详细数据,来创建模型。

设计师把要求体现在设计图纸上,从图纸的数据就上能够很直观地获得各种要素数据。

见图1。

4.2建模方法
模型是构成三维场景的基本要素,是进行三维可视化和空间分析的基础。

空间几何模型的建立有两种方法:实体建模和纹理建模。

模型的建立可以依据园林中的不同要素来结合,在园林中,景观分为硬质景观和软质景观。

硬质景观突出点题入境、装饰、标志等表意作用,主要包括铺装、小品、景观构筑(灯柱,垃圾筒等);软质景观突出情趣、和谐舒畅、自然等抒情作用,主要包括园林植物、水体、草地、其他(风、天气、阳光等)。

这两者结合可使景观达到一种身临其境的境界。

硬质景观适合于用实体建模,首先是地形建模,地形数据一般采用规则格网DE M或不规则三角网(T I N)表达,由于大多数的园林景观地形并不复杂,可根据现有的地形图构造地形模型,然后通过纹理坐标映射或晕渲即可获得真实感地形。

再者是建筑、景观亭、道路、景观桥及其他设施等人文景观。

这类景观的外形及内部结构可以依照细部小品图、局部手绘效果图及灯光规格表等图纸来做。

通过实践发现,CC-G IS对于一些特殊、复杂的人文景观建模效果还不是很理想,尤其是景观亭、路灯、雕塑等,这些应利用3DMAX来制作创建成3ds格式,然后以点状地物导入。

软质景观采用纹理建模。

在园林景观中,主要是植物造景。

因而对景观中的植物表现要求较高。

根据种植图来确定各树种的名称、规格;根据植物参考图片来选择树形。

从材质库调用相关的树种图片,利用PHOTO S HOP软件来处理,例如制作阴影、处理明暗关系等,对图片作进一步的美化效果。

使得乔木、灌木及草本植物不仅能在外形、颜色上表现美观,还能突出立体感,使得景观更为丰富、真实。

见图2。

4.3数据库的建立与查询
建立数据库最主要的是三维模型及其属性数据的获取。

在三维可视化园林景观中的数据来源主要是园林设计项目图纸数据。

根据不同类型的数据编制相应的数据库文件。

园林景观中形式多样,树种多样,景观不一,参观者可以直接点击场景中的物体查询相关信息,或者是直接输入要查询的对象来获得相关信息。

5结语
本文根据需要创建一个动态的三维可视化园林景观的要求,采用G IS工具软件,G IS因其处理空间信息的独特性
,使得制作的园林景观具有强大的数据库管理功能,能够交互查询。

使浏览者能够更详尽地了解景观信息,同时又克服了CAD图形的抽象性和3D M AX的单一性,能够多角度地感受景观多样性。

但国内目前在三维G IS方面的研究才起步不久,研究水平与国外的差距很大。

有很多的功能实现方面还有待进一步研究开发。

参考文献:
[1]俞孔坚.以土地的名义对景观设计的理解[J].建筑创作,
2003,(6).
[2]张勇,邹志荣.三维软件新技术在园林效果图制作中的应
用[J].陕西农业科学,2005,(1).
[3]姜真杰,方陆明,寿韬.G IS技术在数字校园建设中的应
用[J].计算机工程与设计,2003,(8).
[4]姚吉利,陈学星,王振杰.基于规划设计图的三维城市景
观图制作[J].淄博学报,2001,(3).
[5]T o r Bernha rdsen.地理信息系统导论[M].北京:机械工业
出版社,2006.
[6]李初英.基于CCG IS环境下的三维飞行制作[J].广西师
范学院学报,2004,(7).
责任编辑:王洪军
)
22 )。