基于參數化技術的數字城市三維建模方法研究

文/魏利萍 深圳市中地軟件工程有限公司 廣東深圳 518057

基于參數化技術的數字城市三維建模方法研究

文/魏利萍 深圳市中地軟件工程有限公司 廣東深圳 518057

隨著時代的不斷進步，“數字化”已經在研究領域當中得到了更大的重視。因此，數字化建模已經成為了未來的重要發展趨勢。本文通過對傳統建模存在的一些問題進行簡要分析，將設計的理論知識作為建模設計的基礎，在實際的應用當中對相關規則，模型的創建與優化以及模型的相關分析進行了敘述，不僅體現了城市模型設計的可視化特點，還體現了數字化特點以及參數化特點。

參數化技術；數字城市；三維建模

科學技術飛速發展的今天，城市化建模成為了一種備受關注的發展領域，該建模的內容包括城市建設的合理布局、城市的外觀建設、城市建設所具有的功能以及城市規劃當中的相關業務，其中，相關業務是最為重要的。傳統的建模方法存在許多不足之處，需要對其進行改革[1]。因此，本文研究的數字城市三維建模方法具有非常重要的意義。

一、關于傳統建模方式的問題所在

（1）該建模方式的三維可視化不夠完善。大多數城市建模所采用的方法都是二維的平面建設模型方式，確定方案完成以后，三維建模才開始[2]。該建模的方式所體現的可視化不足，建模師不能夠看到細節性的方案，因此無法對其進行評價。另外，建模師在創建方案時，一般情況下都是根據以往的經驗，沒有提供一個模擬環境，導致建筑的比例尺設計以及顏色對比度都不夠完善。

（2）傳統的建模過程非常復雜。一般來講，三維的建模方式才是城市建模的首選方式，針對城市中的全部建筑物進行有效建模，其任務量的大小可想而知。對于單個的建筑物來說，傳統的建模方式還能夠應對，可以做到精細化，但是對于任務量較大的工程來說，傳統的建模方式就要面臨著淘汰[3]。

（3）群眾不能夠參與到設計當中。傳統的建筑方式是由建模人員將設計好的圖紙直接遞交給政府，政府對該設計圖紙進行審核并給出一定的修改意見，然而群眾從開始到結束都沒有參與到其中。

二、設計方式的基本理論依據

參數化技術指的是利用專業化理論知識與相關規則對幾何參數進行確定和制約的一種建模的手段，在建立模型的過程當中，通過改變某些參數的值來對新的模型進行分析的高端技術。本文利用CityEngine軟件建立模型。該軟件自身具有許多優勢，比如建模的速度特別快，可以提高模型重復使用率，并且可以保證設計的場景是實時有效的。

本文選用A rcG IS和CityEngine共同協調使用的方式對城市建筑物進行有效建模。第一，利用A rcG IS對二維的數據進行處理，然后借助于Geoda tabase文件將數據導入到CityEngine基地模型當中。第二，在基地模型中運用已經得到認可的規則，此時就達到了模型的初始狀態。其中所提到的規則具體指對建筑物的樓層數量、周圍的綠化設計以及建筑物周邊道路的寬窄等進行制定，該項原則也是CityEngine運行的重要支撐點。第三，在CityEngine當中對某些參數進行反復的調整操作，從而達到修改模型的目的。需要強調的是，參數與規則之間要確定一對一的關系，由此可以看出隨著規則的改變，對應的設計方案是否仍然具有合理性。與此同時，CityEngine的使用人員也可以在使用的過程當中得到許多重要資源分析的結果，利用這些分析的結果可以對設計方案進行進一步的完善，從而促使方案和建模兩者可以同時進行，利用可視化和參數化，對城市建模設計進行確定。

三、建模方式的有效應用

（1）相關規則的概述

在對城市建模工作開展之前，必須創建一些與之相關的規則，從而提高建模的高效性。CityEngine模型的創建可以通過同享的模式進行使用，一般情況下，都是使用已有的規則。與此同時，還可以依據相關要求制定屬于自己的特定規則，豐富城市建模的資源庫，不管是建筑物方面，還是道路建設方面以及綠化布局方面都需要有一定的規則，需要強調的是必需設定許多規則，不可以只有一個規則，以備對方案進行修改時可以利用。

（2）模型的創建與優化

模型的創建過程非常簡單，利用GeoDa tabase文件，將存儲于A rcG IS中的二維數據使用拖拽的方法存入到CityEngine場景當中。通過三維建模的方式對城市建模的設計起到輔助的作用，那么就需要利用CityEngine對模型進行適當的調整。對應的調整方案一共有三種：（1）在檢閱視圖模塊進行調整。當對建筑的高度進行調整時，首先執行選中操作，接下來在工具欄中重新設置高度的參數。（2）參照相關規則進行語句調整操作。需要調整相關規則文件，將其在CityEngine場景當中進行重新加載。例如，需要將建筑物的高度重新設置為16m，那么需要輸入的命令語句為a ttrheigh t=16，即可實現將原有的設計的高度12m變為16m。（3）利用交互視圖對相關規則參數進行調整操作。CityEngine文件具有可視化特性，利用該文件可以非常清晰地對視圖參數進行調整操作，想要達到對規則進行增加或者減少的目的，只需要對組塊的結構進行調整即可。

（3）模型的相關分析

利用CityEngine當中存有的專業分析方案，可以非常容易的對城市建模的方案進行調整。例如，在調整建筑物的高度和相關密度參數時，可以將陰影分析作為參考；如果想要調整建筑物的整體布局，可以參考天際線分析，從而對設計的方案進行完善，這就是該建模軟件所具有的特性，可以對實現操作無法調整的內容進行有效調整。

（4）得到相關成果，確定最終設計方案

當建立的模型和修改的方案都得到了認可時，就可以確定方案成立，與此同時，對應的設計效果圖也隨之產生。

總結：

綜上所述，在科學技術不斷發展的今天，CityEngine的應用領域越來越廣泛，利用CityEngine共享特性，使得對數量巨大的城市建筑進行建模不再成為難題，促使了城市建筑規?；陌l展，使得城市建模在科學技術領域走向成熟化，提高了相應的可視化程度，可以讓群眾參與到其中，給出一些參數調整意見，使得新技術的應用價值更加突出，從而促進了城市建筑的發展。

[1]趙麗梅.基于數字攝影測量技術的三維建模方法探討-以數字沈陽三維建模為例[J].中國高新技術企業，2015（2）：19-20.

[2]曾浩等.“數字城市”三維建模技術[J].地理空間信息，2013,11（3）：26-28.

[3]呂希奎等.基于參數化技術的隧道三維建模方法[J].工程圖學學報，2011（2）：27-30.

魏利萍；女；碩士；河南；19831020；工程師，注冊測繪師；2009.6-至今，在深圳市中地軟件工程有限公司從事G IS工程實施和應用軟件研發工作。