三维仿真技术在智慧城市规划中的应用
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城市规划中的智慧城市技术应用随着科技的不断发展,智慧城市已经成为城市规划领域的一个热门话题。
智慧城市是指通过信息技术、通信技术和物联网等先进技术手段,以提高城市管理效率、优化资源配置、提升居民生活质量为目标,实现城市可持续发展的一种城市发展模式。
在城市规划中,智慧城市技术的应用已经成为不可或缺的一部分。
本文将探讨智慧城市技术在城市规划中的应用,并分析其对城市发展的影响。
一、智慧交通系统智慧交通系统是智慧城市技术中的一个重要组成部分。
通过实时监测和分析交通流量,智慧交通系统可以提供准确的交通信息,帮助城市规划者更好地规划道路网络和交通设施。
例如,通过智能交通信号灯控制系统,可以根据实时交通状况调整信号灯的时间,从而优化交通流量,减少交通拥堵。
此外,智慧交通系统还可以提供实时导航和路况信息,帮助居民选择最佳路线,减少通勤时间和交通事故发生率。
二、智慧能源管理智慧能源管理是智慧城市技术的另一个重要应用领域。
通过智能电网和智能能源管理系统,城市规划者可以更好地监测和管理能源使用情况,实现能源的高效利用和节约。
例如,智慧电网可以根据不同时间段和用户需求调整电力供应,实现电力的平衡分配。
智能能源管理系统可以监测建筑物的能源消耗情况,并提供相应的节能建议,帮助居民降低能源消耗,减少碳排放。
三、智慧环境监测智慧环境监测是智慧城市技术在城市规划中的另一个重要应用领域。
通过传感器和无线通信技术,智慧环境监测系统可以实时监测城市的环境参数,如空气质量、噪音水平、温度等,并将数据反馈给城市规划者。
这些数据可以帮助城市规划者更好地了解城市环境状况,制定相应的环境保护政策和城市规划方案。
例如,当空气质量达到一定污染水平时,智慧环境监测系统可以自动触发预警机制,提醒居民采取相应的防护措施。
四、智慧安防系统智慧安防系统是智慧城市技术在城市规划中的另一个重要应用领域。
通过视频监控、智能感知和大数据分析等技术手段,智慧安防系统可以实现对城市的全方位监控和预警。
基于BIM+GIS技术在城市建设中的应用摘要:通过对BIM(建筑信息模型)和GIS(地理信息系统)的研究表明,BIM与GIS技术的结合可以实现城市工程建设项目的信息化,提高工程建设的质量和管理水平。
根据BIM技术和GIS技术相结合的优势和应用,分析了BIM+GIS技术在城市建设中的实施效果,从而为城市的建设发展做出贡献。
关键词:BIM+GIS;城市建设;应用引言:随着城市信息化的不断发展,人们对承载城市信息的空间数据载体提出了更高的要求。
目前的数字城市建模方法和应用方法已经难以满足越来越深入的应用分析的需要。
建筑信息模型(BIM)与地理信息系统(GIS)的集成是数字城市向智能城市发展的关键技术之一。
此外,由于数据源、软件平台、显示效率等技术仍然还有难点。
基于BIM和GIS技术的优质城市是未来城市化建设设计的发展方向,我国的三维数字城市的整合虽然已经在各行业推广使用了[1],但在有些技术上还需要改善。
一BIM和GIS技术应用方向BIM和GIS技术应用领域很广,主要在智慧三维城市构建、城市交通室内外导航、建筑设计管理、市政管网设计管理、消防规划等诸多方面有所应用。
与各自单独技术应用相比,在建模精度、建模质量、可视化和动态化等方面均有明显提高。
1.1三维城市构建使用GIS生成具有周边地理环境的建筑模型,通过BIM技术生成建筑空间信息,运用BIM+GIS的技术建立微观室内和宏观路网综合的三维城市模型,实现城市的可视化。
在规划设计城市时,由数字高程模型可模拟出地表情况,集合交通、BIM、城市其他设施等动态数据模拟出地上独立对象。
基于地表和地上堵路对象完成建筑物室内外对象的搭建,根据地质和地下设施对象在GIS中搭建室外及地质环境,综合室内外对象完成数字城市模型,再根据结果进行优化设计从而为智慧城市服务。
1.2室内导航随着现代化进程推进,基于技术和设计的发展,越来越多的建筑物不仅造型美观复杂,其内部构造体量巨大,构造繁复。
(2023)智慧城市_数字孪生_工业 4.0研究院:数字孪生体报告(一)(2023)智慧城市_数字孪生_工业4.0研究院:数字孪生体报告数字孪生,也被称为数字化孪生,是指在数字世界中建立与实物世界相对应的虚拟模型,通常用于模拟、优化和预测实际系统的行为和性能。
数字孪生体是数字孪生的实际实现,它是一个数字化的三维模型,准确反映了实际物体或系统的属性和特征。
数字孪生体的应用范围非常广泛,在智慧城市、智能制造、交通、医疗等领域都有应用。
以下是数字孪生体应用的几个案例:智慧城市•通过数字孪生技术建立城市的数字化模型,可实现城市规划、交通管理、环境监测等的精细化管理;•针对城市交通拥堵,通过数字孪生体的虚拟仿真,优化交通管理措施。
智能制造•数字孪生体可用于模拟车间生产流程,提高生产效率;•通过数字孪生技术,实现对设备的精准诊断和预测维护,减少停机时间和维修成本。
交通领域•数字孪生体可用于建立道路、桥梁等基础设施的数字化模型,提高交通管理精细化程度;•对于城市公交车辆管理,数字孪生体可模拟车辆性能和油耗情况,提高公交运行效率。
医疗领域•数字孪生技术可用于模拟手术场景,帮助医生规划手术流程;•数字孪生体可用于模拟人体器官的运行情况,帮助医生制定更加科学合理的治疗方案。
总体来说,数字孪生体是数字孪生技术的重要应用形式,它为实际场景提供了虚拟化的解决方案,可以提高管理、生产和治疗的精细化和效率。
随着智慧城市、智能制造、交通和医疗领域的不断发展,数字孪生体的应用前景也越来越广阔,将成为数字化时代的重要工具和支撑。
在智慧城市领域,数字孪生体的应用也越来越受到重视。
数字孪生体可以建立城市的数字化模型,包括城市规划、交通流量管理、环境监测等多方面。
数字孪生技术可以将实际场景建模和数字仿真相结合,从而提高管理和治理决策的精细化程度和效率。
例如,数字孪生技术可以帮助城市规划部门设计和优化城市交通路网,提高交通流动性,减少交通拥堵。
智慧城市发展十大趋势随着科技的飞速发展和城市化进程的不断加速,智慧城市的概念已经逐渐从理论走向实践,并在全球范围内展现出了强大的生命力和广阔的发展前景。
智慧城市旨在利用先进的信息技术,实现城市的智能化管理和服务,提高城市的运行效率,改善居民的生活质量,促进城市的可持续发展。
以下是智慧城市发展的十大趋势:趋势一:物联网技术的广泛应用物联网是智慧城市的基础,通过各种传感器和设备,实现对城市中各类设施和环境的实时监测和控制。
从交通信号灯到垃圾桶,从水电表到空气质量监测仪,物联网设备将城市中的一切连接起来,形成一个庞大的信息网络。
这些设备收集的数据为城市管理者提供了决策依据,帮助他们更好地优化城市资源配置,提高城市的运行效率。
趋势二:大数据与人工智能的深度融合智慧城市产生了海量的数据,如何有效地处理和分析这些数据成为了关键。
大数据技术能够快速存储和处理大规模的数据,而人工智能则可以从这些数据中挖掘出有价值的信息和知识。
例如,通过对交通流量数据的分析,人工智能可以预测交通拥堵的发生,提前调整信号灯时间,优化交通路线;通过对医疗数据的分析,人工智能可以辅助医生进行疾病诊断,提高医疗效率和准确性。
趋势三:智能交通系统的不断升级交通是城市的动脉,智能交通系统的发展对于缓解城市交通拥堵、提高出行效率至关重要。
未来的智能交通系统将不仅仅局限于智能信号灯和导航,还包括自动驾驶汽车、智能公交系统和共享出行等。
自动驾驶汽车将逐渐普及,提高交通安全和出行的舒适性;智能公交系统可以根据实时客流量调整发车时间和路线,提高公交的运营效率;共享出行将进一步优化城市的交通资源配置,减少私人车辆的使用。
趋势四:智慧能源管理的推进能源是城市运行的重要支撑,智慧能源管理将有助于提高能源的利用效率,减少能源浪费,实现城市的可持续发展。
通过智能电表、智能电网和分布式能源系统等技术,实现对能源的实时监测、优化调度和分布式供应。
同时,鼓励居民和企业采用节能设备和可再生能源,降低城市的能源消耗和碳排放。
gis在智慧城市中的应用实例GIS在智慧城市中的应用实例智慧城市是指通过信息技术和通信技术来提高城市管理和服务水平的城市发展模式。
而地理信息系统(GIS)则是一种集成地理空间数据和非空间数据,进行存储、查询、分析和展示的信息系统。
在智慧城市的建设中,GIS发挥着重要的作用,为城市的规划、管理和服务提供了强大的支持。
以下是几个GIS在智慧城市中的应用实例。
1. 公共交通优化在智慧城市中,公共交通系统的优化是一个重要的任务。
通过GIS,可以对城市的交通流量、道路状况等进行实时监测和分析,以及预测未来的交通需求。
基于这些数据,可以对公交线路进行调整和优化,提高公共交通的效率和便利性。
同时,通过GIS的定位功能,可以实现公交车辆的实时监控和调度,提供准确的到站时间和换乘信息,方便市民出行。
2. 智能停车管理在城市中,停车管理是一个常见的难题。
通过GIS,可以实时监测城市各个停车场的使用情况,包括停车位的数量和空闲情况。
同时,通过GIS的导航功能,可以提供市民最近的空余停车位信息,减少市民的寻车时间和拥堵情况。
此外,通过GIS的停车收费系统,可以实现自动收费和电子支付,提高停车管理的效率和便利性。
3. 环境监测与治理在智慧城市建设中,环境监测与治理是一个重要的任务。
通过GIS,可以对城市的环境数据进行实时监测和分析,包括空气质量、水质状况、噪音等。
基于这些数据,可以制定相应的环境治理策略,提高城市的环境质量。
同时,通过GIS的空间分析功能,可以对环境污染源进行定位和追踪,实现精准的环境治理。
4. 城市规划与管理在智慧城市的规划与管理中,GIS发挥着重要的作用。
通过GIS,可以对城市的地理空间数据进行整合和分析,包括土地利用、人口分布、交通网络等。
基于这些数据,可以进行城市规划和土地利用的优化,提高城市的空间布局和资源利用效率。
同时,通过GIS的管理系统,可以实现对城市基础设施的统一管理和维护,提高城市管理的效率和便利性。
了解计算机在城市规划和智慧城市中的应用计算机在城市规划和智慧城市中的应用随着科技的不断发展,计算机在各个领域的应用逐渐扩展。
其中,计算机在城市规划和智慧城市中的应用具有重要意义。
本文将介绍计算机在城市规划和智慧城市中的应用,并探讨其对城市发展的影响。
一、城市规划中的计算机应用在城市规划领域,计算机的应用减轻了城市规划师的工作负担,并提高了规划的准确性和效率。
计算机辅助设计(CAD)的出现,使得城市规划师能够进行更精确的设计和分析。
使用CAD软件,可以对城市中的建筑、道路、绿地等进行三维建模和设计,为规划师提供更直观、全面的数据。
此外,计算机还能够辅助进行土地资源的评估和利用,通过对土地利用情况和市场需求的分析,为城市规划提供科学依据,促进城市发展。
另外,计算机在城市交通规划中也发挥着重要的作用。
利用计算机模拟技术,可以对交通流量进行精确预测,优化交通路线和信号灯设置,提高交通效率。
在交通拥堵问题严重的大城市,计算机还能够应用智能交通系统,通过实时监测和调控,减少交通拥堵,提升道路通行能力。
二、智慧城市中的计算机应用随着城市化进程的加快,智慧城市的建设已经成为一种趋势。
而计算机技术则是智慧城市建设的核心驱动力之一。
在智慧城市中,计算机通过大数据分析、物联网技术等手段,实现信息的高效管理和城市资源的智能利用。
首先,计算机在城市基础设施的管理方面发挥了关键作用。
通过传感器和物联网技术,计算机可以实时监测城市中的能源消耗、水资源利用、环境污染等情况,并进行数据分析和预测。
这有助于城市管理者更好地调整城市资源的配置,提高资源利用效率。
此外,计算机还可以帮助提升城市管网的运行效能,比如智能供水系统、智能照明系统等,使得居民生活更加便利。
其次,计算机在城市安全管理方面也有着重要的应用。
通过视频监控、智能识别等技术,计算机可以实现对城市中的交通违法行为、异常事件等的监测和处理。
同时,计算机还能够辅助建立智能城市安防系统,对城市进行预警和应急响应,提高城市的整体安全水平。
数字城市三维建模与仿真的实现设计摘要:数字化,信息化是当今世界国内外高科技发展的潮流和趋势,生产单位作为高科技研究和开发利用的前沿阵地,理当成为数字化、信息化研究、开发、利用的重要承担者。
本文阐述ArcGIS与SketchUp协作进行数字城市建模,进行三维景观图制作的方法与步骤,充分展示测绘技术和虚拟现实技术在数字城市建设中的强大功能。
关键词:数字城市三维建模仿真全数字摄影测量系统SketchUp 三维可视化地理信息系统一、数字城市的三维建模方法概述三维GIS是目前国内外GIS界研究的热点。
建立三维景观模型以及在此基础上实现三维GIS,不仅在城市规划、建筑设计、无线通信等领域有广阔的发展前景,而且在其他分析、评价、决策等部门也有着积极的现实意义。
三维景观图以直观的三维地形、地物代替了抽象的地图符号,这就使得地图超出了传统的地理信息符号化、空间信息水平化和地图内容凝固化、静止化的状态,进入了动态、时空变换、多维的可交互的地图时代。
同时,三维景观图的建立也使我们对地图的认识方式发生了巨大的变化,并为各种空间分析创造了良好的条件。
因此,将三维景观图作为地理信息系统中的又一个专题图层将是一种必然的趋势,为三维地理信息系统建立相应的三维景观图已是摆在我们面前的重要任务。
解决这个问题大致有如下的方法:①直接利用传统的GIS中的二维线划数据及其相应高度属性进行三维建模,各建筑物表面还可加上相应的纹理,但采用这种方法只局限于平顶建筑物得三维重建。
②直接使用3D软件,比如AutoCAD,3DMAX,SketchUp,美国UGA公司的UG软件,用它们可以做出比较逼真的三维模型。
③利用Multigen Creator虚拟现实应用软件环境。
该软件具有简单、直观的交互能力,运行在所见即所得、三维、实时的环境中,它的每一种实现都包含了一个共同的用户接口和一个适应特定平台的特殊子系统。
但其空间地理信息的表达功能欠佳,不利于建立高精度的数字城市基础地理信息数据库和基础设施信息数据库。
GIS与BIM融合在智慧城市测绘中的创新应用研究
摘要:随着智慧城市建设的不断推进,地理信息系统(GIS)与建筑信息模型(BIM)的融合应用日益受到关注。本文旨在探讨GIS与BIM融合在智慧城市测绘中的创新应用,分析其在城市规划、建筑设计、交通管理以及环境保护等方面的优势,并提出相应的实施策略和发展方向。
关键词:GIS;BIM;智慧城市;测绘;创新应用 引言 智慧城市是信息化与城市化深度融合的产物,它借助先进的信息技术手段,实现对城市各项资源的智能化管理和高效利用。在智慧城市建设中,测绘技术作为获取城市空间信息的重要手段,发挥着至关重要的作用。而GIS与BIM的融合应用,为智慧城市测绘带来了前所未有的创新机遇。
1.GIS与BIM的基本概念 GIS和BIM分别是地理信息系统与建筑信息模型的缩写,它们在各自领域广泛应用,并存在内在关联性。GIS是一个整合计算机硬件、软件及地理数据的系统,主要用于处理并展示各类地理信息,包括地形、土地使用、交通、人口分布等空间数据,既可二维展现也可三维建模。GIS服务于城市规划、资源管理、环保、灾害预警等领域,为决策提供直观的地理空间分析手段。
BIM则是一种集成了建筑设计、施工和运营全部信息的三维数字化流程,它包含建筑的所有物理特性和功能属性,如尺寸、材质、结构性能等,并能随项目进度实时更新,实现全生命周期管理。BIM不仅可视,更是一个动态数据库,有助于多方协作提高项目执行效率和信息准确度。 尽管GIS关注宏观地理信息管理和分析,而BIM专注微观建筑实体及其工程细节管理,两者结合却能实现地理环境与建筑内部结构的深度融合,对提升城市规划精准度、基础设施建设效能和资产管理质量至关重要。比如,结合GIS定位功能将BIM模型置于实际地理坐标上,可以构建精确城市三维模型,有力支撑智慧城市建设、园区规划及城市可持续发展决策。此外,GIS与BIM的集成也为大数据、AI和物联网技术在建筑与城市环境的应用提供了强大的数据基础。
人工智能技术在智慧城市规划中的应用论文素材智慧城市是指利用互联网和信息通信技术,通过多层次、立体化的信息网络,实现城市各个部门和领域之间的高效互联和无线交互,提升城市管理效率,改善居民生活质量的一种城市发展模式。
而人工智能技术作为一种新兴的技术手段,已经开始在智慧城市的规划建设中得到广泛应用。
一、人工智能技术在智慧城市规划中的应用概述随着智能设备和物联网的普及,城市中产生的数据以及各类传感器采集的数据也越来越丰富。
而人工智能技术,尤其是机器学习、数据挖掘和自然语言处理等方面的技术,可以对这些数据进行自动化的处理和分析,从中挖掘出有价值的信息,为城市规划者和决策者提供参考和指导。
首先,人工智能技术可以通过对城市中各种数据的分析,预测城市未来的发展趋势和规划需要。
通过对历史和实时数据的统计和分析,可以识别出城市运行中存在的问题和矛盾,进而制定出更加科学合理的规划和政策。
例如,通过分析交通流量和道路拥堵情况,可以预测未来的交通需求,从而合理规划道路网络和公共交通系统。
其次,人工智能技术可以在城市规划中进行智能化的决策支持。
利用人工智能技术进行模型建立和仿真实验,可以对城市发展的各种方案进行评估和比较,为决策者提供全面的信息和建议。
例如,在城市发展中涉及的土地利用、城市布局和环境保护等方面,人工智能技术可以通过模拟和优化算法,找到最优的解决方案。
最后,人工智能技术还可以在智慧城市的运行和管理中发挥重要作用。
通过对城市中各种设备和系统的数据进行实时监测和分析,可以实现城市设施的自动化控制和优化运营。
例如,在城市能源管理中,可以通过人工智能技术的应用,实现对能源的智能调度和优化,减少能源的浪费和环境污染。
二、人工智能在智慧交通领域的应用1.交通预测与优化智慧城市的一个重要领域就是交通管理。
人工智能技术可以通过对交通数据的分析和处理,预测交通拥堵情况,提供出行建议,从而优化交通运行。
例如,利用机器学习算法,可以根据历史数据和实时数据预测出行潮汐,为交通管理部门提供合理的交通限行和疏导方案。
智慧城市数字孪生智能工厂数字孪生与仿真规划 (一)智慧城市数字孪生是智慧城市建设的重要组成部分,具有重要的应用场景和技术价值。
其中,数字孪生智能工厂是数字孪生在工业领域的典型应用,能够有效提升工厂生产效率和质量管理水平,实现工业智能化转型。
数字孪生与仿真规划相结合,更能实现精细化调度和优化工艺流程。
一、智慧城市数字孪生的基本概念智慧城市数字孪生是基于物联网、云计算、人工智能等技术的城市数字化建设,它实现了城市各种资源元素的数字化、智能化和虚拟化。
数字孪生是制造业数字化转型的重要手段,通过数字技术模拟和仿真产品、设备、生产过程等,实现数字化、虚拟化和物理化的三维模型。
数字孪生的应用领域不仅在于工业制造,还涉及到汽车、航空、医疗、能源等领域。
数字孪生结合智慧城市,使城市管理更加智能、高效、可持续。
二、数字孪生智能工厂数字孪生的应用场景数字孪生智能工厂是数字孪生在工业领域的典型应用,数字孪生技术可以对工艺装备、生产线、物资流、信息流等生产环节进行数字化建模、仿真分析和优化调整,使工厂生产更加高效、智能、可持续。
数字孪生智能工厂的实现具有极大的优势和应用前景,可以使工厂实现如下目标:1.高效生产:通过数字孪生技术对生产过程进行智能化调度和优化,可以实现工厂生产自动化和智能化。
2.优质管理:数字孪生技术可对生产过程进行实时监控和反馈,实现管理精细化和质量精益化。
3.可持续发展:数字孪生技术通过对工厂生产环节的优化调整,可实现能耗降低、节能减排等可持续发展目标。
三、数字孪生与仿真规划的应用价值数字孪生与仿真规划技术的结合,可实现生产过程仿真模拟和优化调度,将生产过程实现数字化、虚拟化、智能化和现实化的闭环。
在数字孪生智能工厂的建设中,仿真规划是数字孪生的重要辅助手段。
数字孪生和仿真规划的应用价值主要体现在以下几个方面:1.提高效率:通过数字孪生技术对生产过程进行智能化调度和优化,仿真规划可实现生产计划优化和实时调整。
三维仿真技术在智慧城市规划中的应用
―――以南通市三维仿真平台建设为例
杨李强 曹阳 张家根 (南通市规划编制研究中心 江苏 南通市 226006)
[摘要]:随着计算机软硬件技术和全社会信息化意识的发展,数字城市、智慧城市建设开始全面加速,传统的二维矢量数据在表达上缺乏直观性,已难以满足科学化精细化规划审批工作的需求。本文以智慧城市规划为出发点,以“南通市三维仿真平台”为实例,详细介绍了城市级别三维仿真平台的在技术路线、系统架构及功能模块等方面的设计理念与方法。 [关键词]:三维仿真,智慧城市,城市规划
1. 引言 智慧城市规划是数字城市规划向更高阶段发展的表现,通过构建城市规划编制、规划实施和规划监察的智慧环境,形成基于海量信息互联和智能信息处理的规划编制、决策、管理技术平台。南通市三维仿真平台将南通市的城市规划从二维平面拓展到三维立体,并结合城市管网管理、文物保护、光照变化等模块,可使用户从微观和宏观多个空间尺度充分考虑任一建筑项目自身特点及与周边环境的相互关系,并进行科学的模拟和分析,从而实现智慧的城市规划。
2. 三维城市规划系统建设意义 智慧城市规划作为城市规划发展的前沿理念,以智能化的三维可视化技术手段降低二维平面状态下的读图及人工空间分析的难度,同时并结合景观生态学、经济学、城市管理等多学科知识,从多思路、多角度规划建设一个空间格局优化,产业布局合理,生态优美的具有可持续发展能力的城市。
2.1 从二维平面到三维立体 利用三维城市规划管理系统可以将现状与规划预期放入到城市景观的虚拟环境中,提供一个逼真的三维模拟环境,通过空间信息进行可视化技术分析、查询大量数据信息并以直观的方式显示结果,改变了长期以来城市规划管理部门惯有的二维、平面、孤立环境审批手段,避免部分规划在融入整个城市后出现单体景观与区域景观不协调的现象。 2.2 辅助城市规划设计 基于GIS的城市总体规划信息管理系统,可以根据不同的要求来对城市信息进行分类统计,构建相应的专题,直观了解城市现状,还可以通过系统提供的分析功能,进行更深层次的研究,从而对多种规划方案进行优选,提升城市规划设计的科学性。
2.3 辅助规划审批 通过对三维虚拟城市环境中地物的编辑,能够直观反映出报审建设项目与其周边城市现状环境之间的空间关系,及早发现并规避规划方案设计中的缺陷,从而提高建设工程报审效率,为城市规划管理提供审批决策依据。
2.4 多学科多数据拓展 通过对专业的数据进行加工处理,在三维仿真系统中展现出具有该专业特色的功能,从而保证城市规划从多思路、多角度考虑问题。例如景观生态学中各景观指标的计算、岩土专业中地质状况的分析、经济学中经济发展状况的分析等。
3. 南通市三维仿真平台 为加快实现南通市信息化进程,推动可持续发展,南通市规划局经过近10年的信息化工作积累,已经具备建立虚拟仿真管理系统的数据基础和开发条件。在此基础上,南通市规划局于2013年建成南通市三维仿真平台,并投入使用。
3.1 系统架构 南通市三维仿真平台系统在架构上分为了数据层、服务层、应用层、表现层。 (1)数据层主要为南通现状三维模型数据、规划模型数据,地形地貌数据、二维矢量地形图数据、地下管线数据以及其他数据,是整个系统的数据基础; (2)服务层提供二三维数据融合的空间数据服务,数据以服务方式发布可有效进行数据管理,提高数据安全保护,还能同时满足局域网以及互联网的数据访问需要; (3)应用层为系统具备的各功能,为规划局各项具体业务提供应用服务。本系统主要针对规划业务以及地下管线业务进行定制性深度开发,以满足南通市现有业务应用需求; (4)表现层为系统最终呈现在用户面前的表现形式,本系统充分利用架构优势,既能满足互联网用户、便携用户,也能满足局域网用户。 南通市三维仿真平台系统框架结构如图1所示。 城市三维模型数据库城市三维模型数据库规划方案成果数据库规划方案成果数据库空间对象属性数据库空间对象属性数据库基础地理信息数据库基础地理信息数据库地下管线数据库地下管线数据库基础空间数据库表现层地形地貌数据库地形地貌
数据库
三维场景发布服务三维场景发布服务模型数据发布服务模型数据发布服务二维矢量数据服务二维矢量数据服务二维地图服务二维地图服务属性查询服务属性查询服务空间分析服务空间分析服务
系统服务
三维场景展示模块三维场景展示模块规划报建审批模块规划报建审批模块规划辅助决策模块规划辅助决策模块地下管线模块地下管线模块系统各功能模块数据管理功能模块数据管理功能模块用户安全功能模块用户安全功能模块应用层
服务层数据层图1 南通市三维仿真平台系统架构图 3.2 技术路线 三维仿真平台的建设是以地形数据、高分辨率数字正射影像数据、各类规划成果数据为基础,充分利用GIS技术、图形图像处理技术、三维快速建模与仿真技术、数据库技术,建立具有二维地理信息查询分析,三维实时浏览,三维实时编辑,三维空间分析,二、三维同步交互浏览与查询,多源海量数据管理功能的二、三维集成的三维地理信息系统,以满足辅助城市规划设计与审批及规划业务管理的需要。图2为设计和实现本平台的技术路线图。
纠正调色航片DEM
地形地貌模型MPT
3DMAX
纹理采集编辑1:500基础地形图
三维地物模型二维矢量数据收集检查规划资料收集整理
城市三维仿真环境
需求调研应用开发
二维矢量数据及文本资料库
三维仿真平台图
2 南通市三维仿真平台技术路线
3.3 系统功能模块 南通市三维仿真平台的功能主要由三维场景展示、三维护规划审批、地下管线模块、规划辅助决策分析、仿真工程数据管理、用户安全管理等功能模块构成(图3): 系统功能模块划分如下:
大场景三维浏览视点定义编辑图层管理热点定位路径漫游矢量图层叠加图形绘制二三维联动快照输出快速标注视频导出三维场景展示三维信息检索建筑单体查询片区信息查询用户管理区域地形分析与计算建筑光影分析视域通视分析建筑分类显示空间管制评定方案比选空间量算用户安全管理规划辅助决策分析模型编辑管理修详规评审重点审核方案报建重点审核竣工验收重点审核指标核算日照分析三维规划审批功能仿真工程数据管理仿真工程管理仿真资源管理属性管理场景管理用户管理数据库设置
规划厅成果展示网上公示功能模块集精细逼真三维场景浏览地下管线模块管线地图浏览管线查询统计管线辅助设计管线断面分析管线其他分析管线三维可视化权限管理日志管理服务管理
图3 南通市三维仿真平台功能模块 3.4 规划功能实现 南通市三维仿真平台在城市规划工作的应用主要体现在三个方面:(1)控制性详细规划;(2)修建性详细规划;(3)规划辅助决策分析。
3.4.1 控制性详细规划与修建性详细规划 三维仿真平台可以对设计单位提交的规划设计方案自动统计分析,计算用地与建筑的面积指标,比对设计提供的建筑统计表、面积分解表、用地平衡表、综合经济指标表等,查验容积率、绿地率、停车率等控制性参数的合理程度,最终做出整体方案评价、确定方案可行性、提出方案核查报告书,从而完成方案的核查校验工作。主要功能包括:自动统计→生成各类图表→与申报指标对比、与设计条件对比、与控规指标对比等→生成报告(图4、5)。 图4 建筑指标统计表 图5 用地指标对比表 3.4.2 规划辅助决策分析 三维仿真平台支持三维场景的光影分析以及景观视域的模拟评估,可以实现多个评审方案的三维双屏对比,总平图对比,指标对比;可以在场景中添加新的模型,并修改添加模型的位置、方向和大小以及相关属性数据,实现辅助规划决策(图6、7)。
图6 窗户分析
图7 多方案对比 4. 平台特点 4.1 二三维数据一体化动态连接 南通市三维仿真平台实现了二维GIS数据与三维仿真的无缝融合,通过提供海量二维数据在三维场景中的高性能可视化展现,实现二维分析功能在三维场景中的直接操作及结果显示。
4.2 辅助市政综合管网管理 南通市三维仿真平台实现了三维地下综合管网的三维可视化和应用,可进行基于行业标准的三维净距分析、埋深分析及设施搜索等,以及基于管网拓扑关系的爆管分析、连通分析等,与二维GIS形成一体化应用。
4.3 历史建筑保护 南通市三维仿真平台通过对南通市内的文物保护单位及优秀历史建筑进行了精细的建模,可以在规划设计和审批中进行多角度、全方位地考量对优秀历史建筑的影响,实现历史建筑的存档及永久性保存,并且可以模拟展示尚未挖掘或者已经湮灭了的遗址、遗存提高历史建筑的展出率和展出效果,突破时空限制发挥文物的价值。 (图8)。 图8 保护文物三维模型 4.4 实时光照技术 该系统平台实现了各种实时光照效果、实时阴影计算和显示如早晨、黄昏、春夏秋冬四季等的实时变化。使三维场景更加逼真(图9)。
图9 城市场景多时段动态光照 4.5 专业三维植物引擎 系统摒弃了目前业界普遍采用的十字交叉树技术研发了专业的三维植物引擎,通过调整风速,使场景中的植物能够随风自然摆动,使得场景展现效果更加生动逼真。(图10)。 图10 实时渲染的植物 5. 结语 通过三维仿真技术,南通市建成了集城市风貌展示、市政管网管理、文物保护等多功能于一体的三维仿真平台,并成功运用到城市规划管理、设计和审批中,极大的提高这些工作的效率和科学性,使南通市的城市规划从传统的数字化迈向了智慧化的进程,并带来了显著的经济和社会效应。随着规划设计理念的发展,计算机硬件设施和软件水平的提高,越来越多的学科可以通过三维仿真技术融入到城市规划中,从多方法、多角度辅助城市规划,实现更高程度的智慧城市规划。
参考文献 [1] 李德仁,邵振峰,杨小敏. 从数字城市到智慧城市的理论与实践[J]. 地理空间信息, 2011.12 (9-6):1-3. [2] 王昌翰,李响. 二维GIS与三维仿真结合的城市规划信息系统的设计与实现[J].城市勘测, 2008(3):10-13. [3 龚竞,张新长,唐桢. 三维城市规划辅助审批系统的设计与实现研究[J]. 测绘通报, 2010(6):51-53. [4] 祁信舒,赵祺. 三维城市规划管理系统的设计与实现[J]. 地理空间信息. 地理空间信息,2010(8-5):10-11. [5] 陈乃权,范凯,凌海峰,黄宇,林洋. 智慧规划在沈阳规划和国土资源局信息化建设中的探索与实践[C]. 2012年中国城市规划信息化年会论文集,2012年10月:265-267