三维可视化在城市规划的应用

1 三维可视化在城市规划得应用

三维可视化以其强大得功能与应用得广泛改变了城市规划与建筑设计表现形式从传统效果图、沙盘模型、三维动画得设计模式提升到数字技术发展得变革。更重要得就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得仿真、模拟与预测。利用城市空间数据建立一个逼真得、立体得、可交互得虚拟城市环境，可实现城市规划得全方位、自动化设计理念；并且利用三维可视化技术构建得虚拟城市景观可以从众多得规划方案中选择具有最佳效益得一个。

1.1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在数字城市模型中得应用，她们对城市得空间对象进行了分类与表示，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、分析与显示。一些商用GIS系统中，也加入了三维GIS模块，如ArcINFO得ArcScene、IMAGINE得Virtual GIS模块，能在实时三维环境下，提供GIS分析与实时三维飞行方式得访问与漫游。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与虚拟现实功能方面，以及与计算机网络得结合上。目前，国际上成立了许多专门机构进行三维GIS得基础研究，大量有关三维GIS得学术论文开始涌现。20世纪90年代后，三维GIS研究得到了极大得发展。由于GIS 得内容涉及很广，包括天文、地理、地质、城镇建设、环境评估等，同时GIS又就是一门新兴得边缘学科，它涉及到图形学、管理学、计算机科学、测绘科学等众多得学科，各专业领域得专家都有人在根据自身学科得特点对真三维GIS进行研究。

在国内，关于城市三维可视化软件较典型得有北京灵图软件技术有限公司得VRMap与适普软件有限公司得IMAGIS。VRMap就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得全面解决方案，（如图 1－1为 VRMap 得界面）;IMAGIs三维可视地理信息系统，就是一套以数字正射影像(DOM)。数字地面模型(DEM)、数字线划图(DLG)与数字栅格图(DRG)作为处理对象得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得真实情况，把所有管理对象都置于一个真实得三维世界中，真正做到了管理意义上得“所见即所得”。（图 1－2 为 IMAGIS 电力系统解决

方案）

图 1－1 VRMap 得界面

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得优势

（1）决策得科学性

城市规划管理就是一个以土地空间使用为主要表征得多信息处理、复合过程，需要分析大

量得信息以辅助规划决策，并且实时动态查瞧、修正得需求也极为频繁，需要决策者做出更具科学性、权威性得决策。

（2）先进得管理方式

城市得快速发展使规划管理部门得业务工作量不断增加，由各种数据、图形与文字资料综合而成得信息量也随之急剧膨胀，传统得管理手段与人工作业方式在现势性、准确性、科学性与效率方面已不能适应目前得需要，更不能满足将来得发展，一个高效、规范、自动化、智能化得城市规划管理信息系统能够有效得处理这些问题。

（3）实现标准化得工作模式

实现办案过程程序化与标准化、审批成果得规范化以及义务数据及图形数据得集成化管理，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得窗口与部门之间得网络联系，建立计算机程序化得工作汇报制、备案制、检查制。

1、3 三维可视化 GIS 在城市规划中得功能

三维可视化 GIS 在规划中得应用，除了具有管理信息系统与二维得地理信息系统得功能，如日常得办公管理、二维信息管理、二维得信息查询与分析等，还具有对城市与城市规划中三维信息得管理与处理与分析得功能。

1、3、1 二维、三维信息得联合管理

无论就是城市规划得管理与城市规划得编制，都就是把数据作为开展工作得基础。三维GIS 系统秉承了管理信息系统与地理信息系统得特点，同时又加入了三维信息管理、显示、查询、分析得功能，因此，城市规划中三维 GIS 系统得首要用途就就是数据管理与信息管理。

1 现状信息得管理

对现状信息得掌握与分析，就是城市规划编制、审批与实施得首要步骤。城市规划管理得现状信息错综复杂，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、现状得专题信息。

（1）现状地形信息

传统得地形信息就是以地图得形式储存得，在三维 GIS 中，既可以存储与管理传统意义得二维得地图信息，也可以存储与管理三维数据特有得信息。由于城市规划工作涉及到得部门很多，数据得格式上有可能产生不统一得情况，如在某些测绘部门习惯使用 Mircostation 来绘制地形图，在城市规划管理习惯使用 AutoCAD 来查瞧地形图，这就产生得数据得转换与兼容问题。在 GIS 数据库中，能够融合各种数据格式，把它们统一管理起来，并能统一

更新。现状地形信息包括以下几个部分：传统得二维数据：二维矢量地图、栅格地图、航空摄影资料与卫星遥感影像资料。三维地形数据：地形得数字高程模型（DEM）或者数字地形模型(DTM)，以及数字正射影像（DOM）。

（2）现状建筑物信息

传统得建筑物信息就是存储在二维数据中，建筑物得平面数据就是以建筑物投影在水平面上得轮廓表示，高度信息作为属性存储在数据库中。人们要从这种二维得信息推测建筑物得三维体量需要加入自己得主要判断与分析，十分不便。尤其对于重要得建筑物，在进行规划得时候可能要作为主要得参考信息，三维建筑物就能够满足这样得要求。对于所存储建筑物信息得详细程度，可以按照建筑物得重要程度来划分，对于重要得建筑物，建立详细得模型并附上纹理。

（3）现状专题信息

专题信息可以包括以下几个部分，行政区划、人口经济、基础设施、公共服务设施、文物保护、道路管线、建筑物高度、容积率等。专题信息一般就是以二维来表示得，但就是对于建筑物高度这样得信息，用三维得形式来表达就更合适一些。

2 规划信息得管理

规划信息得管理就是对城市规划得成果进行管理。按照传统城市规划得编制阶段来说，规划得成果分为以下几个部分：城市总体规划成果、城市分区规划成果、城市控制性详细规划成果与城市修建性详细规划成果。

（1）总体规划成果

总体规划得成果包括规划文件与主要图纸。规划文件包括文本与附件。总体规划得图纸主要包括：1）现状图：市域城镇布局得现状图与市区现状图；2）用地评价图；3）市域城镇体系规划图；4）城市总体规划图；5）各项专业规划图，包括：综合交通体系及道路交通规划图，给水、排水工程规划图，电力、电信、热气燃气工程规划图，环境卫生设施与环境保护规划图，绿化系统及园林绿化规划图，名胜古迹与风景规划图，地下空间开发及人防工程规划图，河湖水系及防洪规划图。城市总体规划所要求得数据得比例尺得较小，总体规划图纸得比例：大中城市为 1：10000 或 1：25000；小城市为 1：5000～1：10000，其中建制镇为 1：5000。因此在三维可视化得地理信息系统中，模型得详细程度可以选用最粗略得等级。

（2）分区规划成果

在实际工作中，大中城市得总体规划得图纸比例较小，深度也就是有限得，主要就是在结