城市园林景观三维可视化技术研究

城市园林景观三维可视化技术研究

摘要：本文基于笔者多年从事GIS技术的研究经验，以城市园林景观三维可视化技术为研究对象，探讨了基于CAD设计施工图和普查获取的城市园林景观GIS数据的三维可视化技术思路，具体叙述了相关的技术方法和流程，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：城市园林景观普查数据三维可视化

1 引言

随着计算机信息技术和网络技术的飞速发展，传统的二维数据可视化和查询分析功能已不能满足园林从业人员对城市园林景观的规划、设计、管理等工作需求。

目前，园林景观可视化技术逐渐从平面的手绘透视图、效果图合成照片向三维立体的景观动画、仿真表现发展，本文研究的是仿真应用为目的，基于CAD设计施工图和现状普查GIS数据的城市园林景观三维可视化技术。

三维可视化技术的应用，使得城市园林景观设计和管理统筹突破了二维平面和纯粹展示的限制，在仿真平台上能快速全方位多角度的表现出园林设计对现状城市景观的影响，能根据查询到的现状园林景观信息进行城市园林工作的管理统筹，提高规划设计工作的效率和园林管理决策工作的科学性。

2 研究背景

浙江省某市林业和园林局2010年启动了“数字绿化”管理平台建设，旨在建设精细化、可视化、智能化和一体化的绿化管理平台，提高管理设计工作的效率和科学性。该市林业和园林局三维实景展示项目是其子项目，为“数字绿化”提供直观的城市园林景观三维基础数据库，具体内容为：（1）城市重点园林景观工程模型数据；（2）行道树及绿地附属绿地、古树名木、公园绿地模型数据。基于该数据库，使用者能迅速在绿化管理系统上查看到城市园林景观建设现状及植物种类、树高、胸径、种植面积、管理责任单位等相关信息。

3 基于仿真应用的城市园林景观三维可视化

3.1数据准备和数据源分析

由于城市公园内既有现状建成的园林景观，也包含正在施工或待建区区域，因而其对应的数据源是现状普查GIS数据库和CAD设计施工图。

CAD设计施工图表达了城市园林景观设计者的设计理念和设计意向，包括地形地貌平面和竖向规划、园林建筑小品平面位置整饰铺装以及绿化植被分布等形态，如图1所示：

现状建成数据来源于现状地形图和普查获取的城市园林景观

GIS数据。其中，普查GIS数据按照绿化分类，分成包括大树名木在内的3份点数据、包括公园绿地在内的11份面状数据和对应的4份绿地属性关联子表（公园绿地关联子表、居住区及单位绿地关联子表、道路绿地关联子表和道路附属绿地关联子表），通过“绿地细斑代码”属性字段进行关联，如图2所示：

3.2技术流程和方法

为了满足客户需求，城市园林景观的三维可视化仿真要素包括：地形地貌、园林建筑小品和绿化植被。

其可视化的主要技术路线有两点：（1）地形地貌、园林建筑小品基于CAD施工设计图和现状地形图，利用3ds max软件进行多边形建模，结合现场实拍照片进行纹理映射，统一光影和色调烘焙后，通过数据格式转换加载到仿真平台上，利用该平台实时驱动完成三维可视化；（2）对于设计施工阶段的绿化植被，可视化基础来源于CAD 设计施工图，在3ds max中利用ForestPack Pro插件进行植被布置，映射符合设计意向的植被纹理；而对于现状建成阶段的绿化植被，则根据普查GIS数据中的公园斑块文件自动生成点位数据，在仿真平台上直接关联植被符号，达到逼真的可视化效果。

其技术流程按照三维可视化仿真要素分述如下：

1、地形地貌要素的构建，是整个可视化流程的基础，所有园林建筑、小品以及绿化植被都必须无缝接合在地形地貌上。在地形图上提取出等高线和高程点，使用EPS软件生成具有真实高程变化的5米DEM网格，输出VRML格式文件导入到3ds max中，继而进行人行道等铺地细分，并将经过Photoshop软件处理后的真实环境照片帖图映射到模型上，建成模拟真实的地形地貌模型。

2、园林建筑小品等要素，按照传统的3ds max建模方法进行。考虑到局部园林景观的布局需要在人视低点角度进行浏览查询，因此大于1M的建筑构件结构必须通过多边形模型来表现，使建筑模型更贴近真实性。

3、绿化植被要素，则根据设计施工阶段和现状建成阶段的不同分别进行。设计施工阶段以CAD设计施工图为依据，把设计图布置好的植被通过Photoshop软件处理成一个个白色像素点，形成一张黑底白点的植被分布图。通过3ds max插件ForestPack Pro关联分布图自动生成跟随地形的绿化植被，纹理映射比例通过插件参数控制，从而快速地进行植被布局；对于现状建成阶段，为了确保植被模型的真实性，以普查GIS数据作为基础数据进行景观三维可视化。由于记载有详细属性数据的公园斑块文件是二维面状数据，必须以斑块范围内的总植物棵数作为依据，通过编程让程序自动生成对应数量且不带属性的二维点状数据，然后在EXCEL中通过VBA编程将植物属性字段列表自动关联到点状数据上。在3ds max中获取该点状数据对应位

置的地形高度值后，根据点对应的植物名称在仿真平台上通过关联植被符号来实现三维可视化。

整个可视化流程如图3所示

3.3成果技术指标

不同的城市园林景观三维可视化仿真要素，其主要成果技术指标如表1所示：

3.4效果截图

4 结语

本文叙述了以仿真应用为目的城市园林景观设计施工阶段和现状建成阶段的三维可视化技术方法和流程。通过该技术建立的城市园林景观三维基础数据成果，成功集成到“数字绿化”管理平台上，实现在三维可视化环境下的设计、管理和决策工作，直观真实、有据可依，带来了显著的社会效益和经济效益，对同类项目实施具有一定的借鉴作用。

本文提出的技术方法和流程有效解决了园林景观的三维建库、三维可视化的技术问题，对推进三维仿真技术在林业和园林领域的应用

具有现实意义。相信随着我国林业和园林管理理念的发展，林业和园林管理工作推向精细化、可视化、智能化和一体化，三维仿真、可视化技术将为林业和园林的设计管理统筹带来质的飞跃。

参考文献

[1] 毛琼，罗传文，单瑶瑶。结合GIS创建三维可视化园林景观

[A]，黑龙江生态工程职业学院学报，2007年9月，20（5）：21～22

[2] 刘梅，苏晓颖，田秀艳。林业三维虚拟场景可视化[B]，内蒙古林业调查设计，2009年10月，32（5）：101～104

[3] 丁圣彦，卢训令，秦奋。景观可视化的研究进展[A]，河南大学学报（自然科学版），2005年12月，35（4）：62～67