多媒體DLLs在數字城市規劃設計中的應用

王 瓊

(中國市政工程中南設計研究總院新疆分院，新疆烏魯木齊830054)

城市規劃是根據一定時期城市的經濟和社會發展目標，確定城市性質、規模和發展方向，合理利用城市土地，協調城市空間功能布局及進行各項建設的綜合部署和全面安排。傳統的規劃方案，通常建立在二維空間內。雖然CAD系統已有初步的三維功能，但不能高效、直觀、協調地表現多方案、大場景的規劃效果，難以進行空間關系分析和效果表達。近年來，虛擬仿真技術和圖像處理技術的發展為三維城市規劃管理和“數字城市”的建設奠定了基礎。

但目前大多面向對象的三維模型處理軟件都僅限于規劃方案的表現手段，尚未成為規劃方案的決策工具。這些軟件極好的封裝性一方面縮短了使用者的學習周期，便于虛擬現實在數字規劃表現手段上的更新發展，另一方面又限制了用戶專業分析需求在數字規劃實時輔助設計中的實現。

為了良好兼顧用戶自定義功能的開發和軟件模塊化的設計思想，需要將多媒體數據處理技術的功能模塊與動態鏈接庫DLLs技術相結合，促進了數字規劃方法在計算機實時輔助設計中的進一步應用。

1 數字城市規劃方法

數字城市規劃是傳統城市規劃理論和方法與信息技術相結合的產物。它將諸如因特網(Internet)、3S技術(RS，GPS，GIS)、虛擬現實(Virtual Reality)等數字化的技術手段運用到城市規劃的規劃編制、規劃審批和規劃實施等環節中，不僅為城市規劃者做出決策提供所需的數據、模型、優化方案，還能提供對未來城市環境的虛擬表現，實現空間、資源的有效配置和合理安排［1］。

1.1 GIS與VR技術

數字城市平臺是基于虛擬現實(VR)技術建立起來的。然而VR建模前期數據必須來源于地理信息系統GIS。GIS技術具有強大的空間分析能力，如區域研究，城市交通分析，社會經濟分析等，方便對繁雜的規劃信息進行管理并能提供精確的空間數據支持。VR技術是一種可創建的和體驗虛擬世界的計算機系統，能向用戶提供臨境和多感覺體驗，其基本特征分為:沉浸、交互和構想。用戶可以通過視覺、聽覺、觸覺等多種傳感通道與虛擬世界進行自然的交互。

VR技術和GIS技術結合起來，借助于互聯網可以從更大程度上緊密結合規劃管理的業務流程，通過規劃地區的虛擬仿真，實現動態規劃的科學化和自動化，保證規劃信息的及時更新，有效進行區域信息的空間分析，有利于區域規劃和管理工作的深化，為城市建設和管理帶來明顯的經濟、社會、生態效益。

1.2 VR實時輔助設計

結合GIS的VR技術在城市規劃的效果展示方面，優勢是顯而易見的。但隨著專業分析需求的進一步提高，將VR技術應用于規劃設計的各專業分析模塊中，會大大提高VR實時輔助城市規劃設計的水平［2］。

虛擬現實技術的實現主要有3大類:一是通過直接編程實現，如VRML、C++、Delphi等;二是基于 OpenGL圖形庫編寫程序建模同時添加實時性和交互性功能模塊實現;三是直接通過建模軟件和虛擬現實軟件共同實現［3］。運用封裝軟件建模是當前的主流，也是VR技術在模擬規劃景象上的優勢，但要將直接編程結合多媒體數據庫技術才能將VR更好地用于規劃輔助設計中。

2 技術實現

2.1 多媒體數據庫的嵌入

多媒體技術是利用計算機對數字化的文字、圖形、圖片、動畫、聲音以及視頻等媒體信息進行處理、分析、傳輸，以及交互性應用的技術。是虛擬現實交互的技術基礎［4］。多媒體數據庫就是對多媒體信號的處理、數據的編碼和管理。

在VR中，大量的格式化和非格式化數據在多媒體數據庫中進行科學處理，是其在城市規劃設計分析中應用的關鍵。尤其是非格式化數據，結構十分復雜，結合了可視化編程語言的調用，更能提高系統的柔性。

多媒體數據庫中性能良好的面向對象+關系數據模型中BLOB對象可以存儲大量非結構化數據對象，定義為:

＜binary large object type＞::=BLOB［＜left paren＞＜large object length＞＜right paren＞］

＜large object length＞::= ＜unsigned integer＞ |＜unsigned integer＞K|＜unsigned integer＞M|＜unsigned integer＞G

可以用Delphi實現在終端系統上的調用，代碼為:

var

pData:Pchar;

with TblobStream(CreateBlobStream(FieldByName(‘Template’)，bmWrite))do begin

pData:=VarArrayLock(AFPData);

try Write(pData^，VarArrayHighBound(AFPData，1)－VarArrayLowBound(AFPData，1)+1);

finally

VarArrayUnlock(AFPData);

end;

Free;

end;

2.2 DLLs重用機制

為使VR技術更好地服務于數字城市規劃過程，將各部分專業規劃分析的多媒體調用代碼都封裝在動態鏈接庫中，是符合模塊化設計和面向對象的設計方法的。如果以后接口升級，則只需修改動態鏈接庫的代碼即可。對動態鏈接庫中函數的修改可以自動傳播到所有調用它的程序中，而不必對主程序作任何改動或處理。

動態鏈接庫DLLs(Dynamic Link Librarys)允許同時運行的幾個程序共享一組函數的單一拷貝。他不用重復編譯或鏈接，一旦裝入內存，DLLs函數可以被系統中的任何正在運行的應用程序軟件所使用。而不必再將DLLs函數的另一拷貝裝入內存。因為，在創建Windows程序時，鏈接過程并不把DLLs文件鏈接到程序上。直到程序運行并調用一個DLLs中的函數時，該程序才要求這個函數的地址，此時Windows才在DLLs中尋找被調用函數，并把它的地址傳送給調用程序。采用這種方法，DLLs達到了復用代碼的極限。

通常，DLLs都是庫函數的集合，使用動態鏈接庫就是為了將相關聯的一系列函數以更有效、更快捷的方式調用。用戶給出入口，函數的運算結果就從DLLs的出口送出，而看不到DLLs的執行狀態。這樣的DLLs代碼重用機制更適合于VR技術在規劃設計中數據大容量、運算速度快的要求。

3 系統綜合

將GIS，RS，VR，多媒體DLLs調用技術等綜合應用才能使數字城市規劃設計更具有實時輔助設計性。仿真系統數據量大、數據類型多，如何組織和設計這些數據顯得至關重要。數據編碼、建庫以及處理都需要標準化、規范化。

系統從數據層、數據驅動層和界面層對各種技術進行綜合。在底層數據庫中，DLG數據庫和DEM數據庫服務于GIS，DOM數據庫服務于 RS，3D－Model數據庫服務于 VR。對這3類數據庫統一設計、關聯建設，保證數據的統一性和惟一性。數據層為數據驅動層提供數據來源。在數據驅動層，將二維地理信息處理功能、遙感影像處理功能和三維處理功能都做成中間件，并封裝在一起，形成數據驅動平臺，將GIS、RS和VR三種技術綜合成應用服務平臺，它可以單獨為本系統或其他相關系統服務。在這個封裝的平臺上，用戶可以直接與計算機交互，進入虛擬環境。更重要的是可以利用VC++，Delphi、VB，Java等工具進行二次開發，結合多媒體DLLs技術，在界面層把所有技術集成到一個統一的界面框架下，很方便地進行二維和三維之間的交互處理［5］，系統結構如圖1所示。

圖1 系統綜合

系統綜合在一定程度上把底層數據庫和界面應用系統分開，又結合了DLLs的代碼重用機制，避免直接訪問造成的系統隱患，將大大地提高數字城市規劃設計的效率。

4 結束語

數字城市規劃方法引入虛擬場景，形象直觀。但更重要的是在城市規劃中生成數據，為城市規劃實施和計算機城市規劃信息管理提供實時輔助設計。多媒體DLLs技術可以自定義對VR底層數據源的調用，同時考慮到了數據調用的復雜性和安全性，兼顧了程序執行對時間和空間的節約。

結合多媒體DLLs技術，將網絡技術、3S技術及虛擬現實技術等多領域交叉應用于數字城市規劃方法中，為規劃景觀提供實時輔助設計的臨境效果。利用GIS很強的空間分析能力，VR很好的建模功能和基于多媒體DLLs的二次開發，讓VR技術融入到規劃師的日常工作中，為城市規劃設計提供實時輔助決策，更好地對城市規劃進行總體構思，減少設計缺陷，提高規劃質量和進度。

［1］李粉莉，童小念.Creator和Vega Prime在數字城市規劃中的應用［J］.計算機與數字工程，2010，38(12):154－156

［2］史慧珍，黨安榮，遲偉.虛擬現實技術實時輔助城市規劃設計研究［J］.地理信息世界，2008(5):61－65

［3］李國松，楊柳青.虛擬現實技術在風景園林規劃與設計中的應用研究［J］.中國園林，2008(6):32－36

［4］史元春，徐光祐，高原.中國多媒體技術研究:2009［J］.中國圖象圖形學報，2010，15(7):1023－1041

［5］劉昌華，張文志，李沛，等.虛擬現實技術在南京市規劃與設計中的應用［J］.河南理工大學學報，2007，26(1):36－41