地理信息系统设计开发课报告

《地理信息系统设计与开发》课程设计

报告

题目：CityEngine三维建模模拟局部光污染

CityEngine三维建模模拟局部光污染

摘要：

光污染是现代社会中伴随着新技术的发展而出现的问题。光污染简单的讲就是过量的光辐射对人类生活和生产环境造成不良影响的现象。CityEngine是三维城市建模的首选软件，应用于数字城市、城市规划、轨道交通、电力、管线、建筑、国防、仿真、游戏开发和电影制作等领域。CityEngine可以利用二维数据快速创建三维场景，并能高效的进行规划设计。

本文设计是利用CityEngine软件通过二维数据转换为三维建立模型，通过界面输入参数，后台数据库对参数进行计算，输出污染程度供用户决策。该系统主要实现的功能有地理数据的输入与编辑、空间分析功能、光污染模拟、光污染查询等。

关键词：CityEngine光污染建模设计

一、设计目的及意义

随着现代都市的发展,光污染越来越来越严重，对人们的身心健康产生了很大的危害，为了防治光污染，减少光对人体的危害，为人们方便和快速了解光污染和对身边的光污染采取相应的防护措施，我们利用CityEngine建立三维模型，同时采用相关的编程技术模拟局部光污染，以达到如下目的：

1、通过城市设计提高城市夜景照明质量，规范建筑物外装修方式；

2、增进城市管理部门对城市光污染的重视，提高环保意识；

3、节约能源，倡导建设可持续发展的生态城市；

4、帮助规划部门对城市建筑进行规划；

5、帮助用户对装修材料购买的选择以及购房时预知光污染程度。

6、增强人们对光污染的了解，加强防范意识。

二、设计背景

随着现代都市的发展,出现了一种新的污染--光污染，它是继水污染、大气污染、噪声污染和固体废物等污染后又一城市环境公害，影响着人们的身心健康。随着社会的发展，光污染问题越来越受到人们的重视,光污染虽未被列入环

境防治范畴，但它的危害显而易见，并在日益加重和蔓延。在欧美和日本，光污染的问题早已引起人们的关注。美国还成立了国际黑暗夜空协会，专门与光污染作斗争。

1、光污染简介

光污染是现代社会中伴随着新技术的发展而出现的问题。光污染简单的讲就是过量的光辐射对人类生活和生产环境造成不良影响的现象。光污染具有两个特点：①光污染是局部的，会随着距离的增加而迅速减弱；②在环境中不存在残留物，光源消失，污染即消失。

2、光污染分类

根据不同的分类原则，光污染可分为不同的类型。

2.1国际分类：白光污染、炫光污染、人工白昼；

2.2按视觉环境分类：室外视觉环境污染、室内视觉环境污染、局部视觉环

境污染；

2.3按光的波长分类：红外光污染、紫外光污染、激光污染及可见光污染；

2.4按时间分类：昼光光污染、夜光光污染；

3、光污染危害

3.1危害人体健康：长时间受强光刺激，造成眼部疲劳，增加各种眼部

疾病发病率；夜晚行车强光刺激会造成人突发性暂时失明和视力错

觉，易导致交通事故的发生；发生光污染越严重的地方，甚至诱发癌

症；

3.2影响天文学研究：由于城市夜晚的灯光太亮，已经对天观测产生极

大的干扰。

3.3生态破坏：破坏植物生长发育，破坏生物的自然生活规律，影响动

物繁殖能力，影响动物的辨别方向的能力。

3.4能源浪费：过度的照明会消耗大量的能源，多余的直射光或反射光

没有照到人们想要看到的目标物，消失到大气层中，造成极大地浪费。

3.5全球暖化肇事者之一：照明设备排放的大量热量助长了城市温度升

高。

Esri CityEngine介绍

1、CityEngine概述

Esri CityEngine是三维城市建模的首选软件，应用于数字城市、城市规划、轨道交通、电力、管线、建筑、国防、仿真、游戏开发和电影制作等领域。Esri CityEngine 可以利用二维数据快速创建三维场景，并能高效的进行规划设计。而且对ArcGIS的完美支持，使很多已有的基础GIS数据不需转换即可迅速实现三维建模，减少了系统再投资的成本，也缩短了三维GIS系统的建设周期。

2、CityEngine背景

CityEngine最初是由瑞士苏黎世理工学院，帕斯卡尔·米勒（Pascal Mueller）（米勒是Procedural公司创始人之一，后来成为Procedural公司CEO）设计研发。当米勒在计算机视觉实验室博士研究期间，发明了一种突破性的程序建模技术，这种技术主要用于三维建筑设计，也为CityEngine软件的问世打下了基础。在2001年，SIGGRAPH出版物上发表了《Procedural Modeling of Cities》研究文章，这表明了CityEngine正式走出实验室。

—2001年，瑞士苏黎世联邦理工学院计算机视觉实验室；

—2007年，从视觉实验室分离出来，成立Procedural公司；

—2008年7月，第一个商业版本的CityEngine2008发布；

—2009年5月，发布CityEngine2009；

—2010年6月，发布CityEngine2010；

—2011年7月，Esri公司总裁Jack Dangermond先生在圣地亚哥的Esri 国际用户大会上向数万名与会者宣布收购瑞士Procedural公司，产品正式更名为Esri CityEngine；

—2011年10月，成立Esri苏黎世研发中心，为工作集中在城市设计、建模以及GIS集成方面；

—2011年11月，发布Esri CityEngine2011；

—2012年6月，发布Esri CityEngine2012。

3、CityEngine特点

①支持GIS数据

Esri CityEngine支持Esri Shapefile，File Geodatabase，KML和OpenStreetMap，可以利用现有的GIS数据，如宗地、建筑物边界，道路中心线，快速的构建城市风貌。

②标准行业3D格式

sri CityEngine支持多数行业标准3D格式，包括Collada®，Autodesk®FBX®，DXF，3DS，Wavefront OBJ和E-OnSoftware®Vue。