基于Citymaker的三維仿真與規劃決策系統建設研究

支 華

（1.廣州市路遙測繪技術有限公司，廣東 廣州 510540）

基于Citymaker的三維仿真與規劃決策系統建設研究

支 華1

（1.廣州市路遙測繪技術有限公司，廣東 廣州 510540）

解析三維數字城市建設中Citymaker 3DGIS技術及3DMax建模技術，分析三維數字城市建設的主要內容，探討其技術體系架構，并通過“數字宜興”數字三維仿真與規劃輔助決策系統的建設，闡述其建設的實際意義。

Citymaker；3DMax；3DGIS；三維數字城市

隨著城市化建設的不斷推進，“數字城市”理論的不斷完善，構建三維數字城市已經成為高?？蒲袡C構、政府部門關注和研究的熱點。

本文采用Citymaker的3DGIS技術及3DMax軟件建立三維數字城市，以“數字宜興”數字三維仿真與規劃輔助決策系統為案例，為宜興市的規劃決策提供技術支持。

1 關鍵技術

Citymaker軟件由Cityemaker Terrainpush、Cityemaker cenePush、Cityemaker Builder、Citymaker Explorer、Cityemaker Network、Cityemaker Server 6個部分組成。

1.1 技術體系架構

“數字宜興”數字三維仿真與規劃輔助決策系統融合了計算機網絡、數據庫、地理信息系統、遙感、三維虛擬現實等技術，是當前空間信息技術高度集成的綜合應用。

系統采用面向服務架構，按基礎設施層、數據層、服務層、應用層、用戶層的分層模式建設（如圖1所示）。本期項目建設了基礎地理信息庫、遙感影像數據庫、三維場景數據庫、三維地形數據庫、規劃指標數據庫；以基礎數據庫和共享平臺為基礎、以規劃應用為方向搭建了三維數字城市與規劃輔助決策系統。

1.2 總體設計

“數字宜興”數字三維仿真與規劃輔助決策系統建設包括三維場景建模、城市場景整合與建庫、場景網絡發布、網絡應用(如圖2所示)。

三維場景建模包括二維數據準備、地形數據導入或創建、矢量數據導入、矢量數據編輯、三維模型導入、場景要素編輯、動畫制作和輸出等。三維數據建庫過程包括數據轉換、數據生產、數據上載等。場景網絡發布由使用數據維護與更新子系統進行場景模型發布、地形發布和影像發布3個部分組成。數據更新與維護流程包括任務生成、維護修改、提交、檢查入庫、更新。

圖1 技術體系架構圖

1.3 3DMax建模流程

1）范圍劃分及任務分解。對制作范圍以及工作任務進行分工；對不同區域模型劃分出精模、簡模、素體模型。

圖2 總體設計流程圖

2）獲取二維矢量數據。二維矢量數據獲取來源有：①開發商上報規劃局審批的總平圖、平面圖、立面圖、剖面圖的CAD數據。②空間數據庫導出的地形CAD數據。對獲取的立面圖、平面圖、剖面圖的CAD數據進行整理，刪除不需要的圖層，坐標歸零。總平圖及地形CAD數據用來記錄坐標歸零時的偏移量。

3）采集屬性數據以及模型紋理貼圖數據。屬性數據包括建筑的基本信息，如層高、層數、建筑年代、容積率、綠化率、車位數等。紋理數據主要包括屋頂紋理、外立面紋理、景觀紋理，可采用數碼相機拍照，然后處理成基本貼圖單元供后續調用。

4）利用3DMax進行三維模型創建。根據模型的二維平面圖、立面圖、剖面圖在3DMax中創建三維模型，并從模型紋理貼圖庫中調用貼圖；根據模型的總平圖創建小區景觀模型，并從模型紋理貼圖庫調用相應景觀物品貼圖。

5）其他。在3DMax中完成建筑及景觀模型的創建后，將所有的模型數據整合到一起，進行塌陷，搭建起真三維場景，添加Citymaker的標準光源，進行烘焙操作。在3DMax環境下，利用Citymaker的OSG插件導出OSG格式場景模型數據。

2 系統建設

2.1 系統建設內容

三維數字城市及規劃決策系統的建設包含以下幾個部分：

1）OSG格式三維模型數據的導入。將制作好的OSG格式三維場景模型數據按坐標導入到Citymaker Builder中，添加模型的偏移值，生成*．gcm工程文件，在Citymaker Builder中指定三維場景的動畫生成路徑，并與規劃方案進行比較。

2）三維地形數據生成與發布。利用Citymaker TerrainPush工具加載DEM、DOM數據，發布三維地形數據，生成地形數據文件*．ted。

3）三維模型數據發布。利用Citymaker ScenePush工具加載?．gcm工程文件，生成三維模型數據文件*．scd，在ScenePush中對比三維場景數據、CAD數據、效果圖等，將上報資料打包，生成標準的數據包。

4）網絡發布。利用Citymake Server在服務器上發布數據，上傳地形*．ted數據及三維場景*．scd數據到數據庫。

5）客戶端上傳規劃報批數據。利用Cityemaker Network客戶端上傳報批數據，上傳文件為3）中生成的標準數據包，客戶端可以進行規劃決策，提供三維場景瀏覽、路徑動畫瀏覽、多方案比較、規劃指標統計分析、天際線分析、通視分析、視域分析、控高分析、日照分析、三維測量等功能。

6）單機場景數據瀏覽。在Cityemaker Explorer中加載地形數據及三維場景數據，可以脫離服務器快速瀏覽整個三維場景，并支持簡單模型數據的創建、加載。

2.2 系統建設范圍

本文參考三維數字城市與規劃決策系統建設方案，結合宜興市基礎地理信息空間數據庫，進行了真三維數字城市平臺的建設（如圖3所示）。

圖3 “數字宜興”平臺界面

“數字宜興”數字三維仿真與規劃輔助決策系統建設中，集中采集了中心城區48 km2的空間三維數據，包括所有建筑以及相關單位、企業的空間地理分布、規劃數據、建筑外觀、景觀綠化、綜合配套設施及相關屬性數據。結合宜興市基礎地理信息空間數據庫已有的資料，通過整理、建庫、集成、更新，實現了二維、三維數據的聯動，保證了二維、三維數據的完備性、一致性、現勢性和精度。通過三維數據的采集，采用3DMax的建模技術、Citymaker的場景整合與發布技術，實現了“數字宜興”數字三維仿真與規劃輔助決策系統的建設。

“數字宜興”數字三維仿真與規劃輔助決策系統的建成，為規劃管理部門以及政府其他部門提供了一個共用平臺，為城市規劃決策、審批、管理、GIS數據的三維可視化提供了良好的技術支撐，為將來規劃成果的公示、項目招商、土地信息公示、房產網上選房打好基礎，為公眾提供了一個身臨其境的互動展示。

3 結 語

本研究只是三維數字城市應用與規劃決策系統的一小部分，三維數字城市的未來將應用于智慧城市、智能交通、城市地下管線、應急指揮等各個領域。隨著對三維數字城市技術研究的不斷深入，3DMax與 Citymaker的結合將會受到越來越多的青睞，三維建模的程序會更加簡單高效。

[1] 李德仁,趙中元,趙萍．城市規劃三維決策支持系統設計與實現[J]．武漢大學學報：信息科學版,2011,36(5):505-510

[2] 鄧德標,方源敏,高晉寧．數字城市三維景觀模型的批量添加及管理研究[J]．測繪通報,2012(增刊)

[3] 王長栓．3DMax用于數字城市精細建模[J]．南方國土資源,2013(11):35-37

[4] 婁啟業,程效軍,譚凱．基于AutoCAD和3DMax的建筑物三維建模[J]工程勘察,2013(11):74-77

[5] 鐘煒煒,胡月明．基于Skyline和SketchUp的三維數字城市系統建設研究[J]．現代計算機，2013(5):70-72

[6] 于曉晶,王英．基于Citymaker的城市三維展示系統的設計與實現[J]．城市勘測，2014(3):65-67

[7] 李軍鋒,胡蕊娟,張春奎,等．城市三維模型構建方法研究與實現[J]．測繪與空間地理信息，2012(9):77-79

P208

B

1672-4623（2016）06-0022-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.06.007

支華，碩士，高級工程師，注冊測繪師，一級建造師，研究方向為測量工程、GIS。

2014-10-17。

項目來源：政府采購資金資助項目（YXZTBZC2008-033）。