面向城市規劃的三維建模技術探討與應用

田蘭芬++劉曉芳

摘 要：隨著信息技術的發展，基于信息技術和定位系統的三維建模技術也得到了空前的發展，隨著建模軟件的不斷研究和應用范圍的拓展，三維建模技術已經應用到城市發展和基礎建設的眾多領域，并為各項工程的開展都帶來了極大的推動力，提高了城市規劃的效率。本文主要以計算機三維可視化輔助城市規劃的技術思路為主要研究方向，對各類建模方式進行綜合比較與分析，對三維建模技術在城市規劃方向的應用進行切實可行的研究，以期能夠促進該技術在城市規劃方向的應用與發展。

關鍵詞：城市規劃 三維建模技術 建模技術應用

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0157-02

隨著信息技術和計算機技術的不斷發展，地理信息技術和多媒體技術都在逐漸地完善，計算機建模軟件也在逐漸地研究和應用，現有的技術條件已經能夠實現動畫、圖像和聲音三位一體地整合在計算機軟件中，可以將城市的真實面貌模擬成二維化顯示的虛擬界面，進而形成人機交互的仿真情境，使城市規劃的每一個參與者都能夠有身臨其境的感觀享受。三維建模技術種類多樣，每種建模面向的專業領域也都各有差別，針對三維建模技術在城市規劃方向的應用研究，對建模技術的發展和推動建模技術在城市規劃中的應用有很大的現實意義。

1 三維建模技術在城市規劃中應用的意義

進入到21世紀，隨著我國城市規模的不斷發展，城市經營理念正在不斷地發展和完善，為了有效地控制城市資源、對城市的發展進行合理的拓展、正確地實現對城市的規劃和管理，國家和政府對城市規劃審批和城市規劃管理提出了越來越高的要求，原有的城市規劃方面的城市布局平面圖和相關書面材料已經不能滿足現代城市發展和規劃的需求。在這種情況下，隨著三維建模技術的發展和成熟，被逐漸地融入到城市規劃的工作中。通過計算機技術實現的三維建模技術，同城市規劃設計方案有機結合之后，可以為城市規劃管理者和設計者提供三維可視化的審批和管理流程。三維建模技術在圖形建模的過程中，具有良好的幾何屬性，并可以實現對各類信息的數據化，可以形成各項數據的經濟性指標，為城市規劃工作提供較為直觀的數據，為城市規劃審批工作提供更直觀和更正確的現場狀況，為城市經營提供準確的地理空間數據，為城市規劃的科學性提供保障，也維護了政府城市規劃工作的權威性[1]。

2 三維建模技術在城市規劃應用中的數據獲取

2.1 三維建模技術在城市規劃應用中獲取數據的數據源

要想對城市規劃建立完整的模型，首先獲取完整的城市資料和相關數據，這些數據來源主要有以下幾個方面：第一，城市的規劃資料。城市規劃的過程中涉及到園林、建筑等必然會有各類設計圖紙，以及同這些設計圖紙相關的文檔資料，這些資料結合在一起，可以形成建筑規劃的三維模型。第二，數字化地形地籍圖。城市規劃模型需要包含城市地質地貌，這些地籍數據可以形成地面高程模型，也就是DEM，建筑物的二位輪廓和樓層標記可以生成初步的三維建筑模型。第三，攝影測量。通過對城市的數字攝影和測量，可以獲得城市立體建筑物的三維坐標，建立地面模型需要的各類坐標數據。第四，衛星遙感。隨著技術研究的深入，衛星遙感技術同上個世紀比已經有了很大的進步，不管是在分辨率還是精確度方面都表現的較為優異，同時，衛星遙感的成本較低，光譜色素多，可以為城市規劃的三維建模提供豐富的信息。第五，混合測量系統。通過全站儀和相機組合，可以獲取較為全面的三維集合數據和紋理數據[2]。

2.2 三維建模技術在城市規劃應用中獲取數據的方式

在城市規劃設計中，城市三維模型的建立需要根據數據類型的不同采用不同的方式獲取數據，具體方式如下：首先，獲取建筑物的高度數據時，可以采用全站儀和相機從地面獲取建筑物的高度，也可以采用攝影軟件獲取，也可以在二維地形和地籍圖的數據庫上按照樓層的層數計算出一個大概的高度數值；第二，獲取建筑物的幾何要素數據時，可以采用衛星遙感技術對建筑物的外形特征進行提取，或者采用航拍的方式進行人機交互提取，也可以通過地籍圖得到建筑物的投影圖像獲取建筑物的幾何數據；第三，獲取建筑物及地面紋理的數據，可以通過航拍的方式獲取，或者通過衛星遙感像片獲取，另外通過相機拍攝也可以獲取紋理相關數據；第四，獲取DEM數據，可以利用航拍的方式獲取，也可以通過地形圖上等高線和高程數據生成；第五，獲取規劃模型的數據，可以通過規劃設計圖和國家規劃標準數據等獲得[3]。

3 三維建模的技術方法

3.1 基于AUTO CAD2000的三維建模

AUTO CAD2000是目前應用范圍較廣的一種制圖軟件，很多工程圖紙都是利用該軟件完成的。該軟件具有強大的點捕捉功能，可以在軟件中靈活的建立不同的點、線、面，可以靈活地實現各類對象的移動、刪除、顏色更改，三維視圖的操作和顯示都較為便捷，可以輸入精確的參數對對象進行編輯和修改。但是該軟件自身不具備渲染的功能，需要借助于3D軟件進行后期渲圖，但在具體的操作中需要進行分層。

3.2 基于3D STUDIO MAX的三維建模

3D STUDIO MAX是基于3D STUDIO的基礎之上研究出的一種全新的軟件，可以應用到計算機中進行三維立體造型。該軟件的系統兼容性較強，可以通過外掛模式拓展其功能。3D STUDIO MAX所建立的三維模型，可以導入各類地質和建筑物的輪廓線，導入之后，可以在軟件中進行三維拉伸和紋理貼加。通過3D STUDIO MAX技術所建立的建筑物模型較為細膩，可以通過軟件中各類工具生成多個角度的透視效果，其缺點在于所建立的模型參數不能精確地輸入，也無法對點實現精準的定位與捕捉[4]。

3.3 基于IMAGIS-CYBERCITY的三維建模

利用IMAGIS-CYBERCITY進行三維建模的流程是：首先將各項數據導入到軟件中，進行地物的測量，建立地質物新的紋理，對建筑物的頭像和地面紋理粘貼，導入數據，創建異形地物的模型，對其紋理進行修正，最終形成可視化景觀的三維立體模型。這種方式生成的模型速度快、面積大，建筑物的紋理添加方便，可以直接采用數字攝影的方式獲取地質物的數據，擁有屬性數據庫，但其形成的三維場景細膩性不強，對復雜模型的建立和編輯都不方便。

4 結語

通過對三維建模技術在城市規劃中的實踐應用研究，在城市規劃的三維審批中，可以以現有的航空遙感資料和地形資料為基礎，在建模軟件中實現具有地形紋理特征的三維地物快速生成，建立周邊的地物環境，并引入城市規劃不同專業的方案，獲取規劃方案基礎上的三維建筑物，并將各級控制資料疊置規劃，進行城市空間的統計分析，對各個規劃方案進行綜合比較與評審，優先選擇出最適合城市發展的方案。如果有需要的話，還可以通過3D渲染技術，將優選方案呈現出動畫直觀效果，為規劃方案的審批提供輔助材料。在城市規劃管理的過程中，已經形成和建立的三維模型要統一存儲和管理，建立完整的數據庫，方便日后的規劃和管理利用。三維可視化技術可以為城市的規劃管理提供更為直觀和方便的審批技術。

參考文獻

[1] 張樂珊.面向城市規劃的虛擬地理信息系統研究與開發[J].國企，2016（3）：82.

[2] 關麗，丁燕杰，張輝.面向數字城市建設的三維建模關鍵技術研究與應用[J].測繪通報，2015（6）：216.

[3] 楊劍，張云青，潘伯鳴.面向城市規劃的三維建模技術探討[J].現代測繪，2015（6）：309.

[4] 劉增良，楊軍，張寶剛，等.面向城市規劃的三維建模技術探討與應用[J].北京測繪，2009（2）：1-3.endprint