【正文】 維仿真 創(chuàng)想科技吳江市松陵城區(qū)三維城市仿真實景1前言這些項目如果能夠遵循城市規(guī)劃與建筑設計的要求，將給城市帶來新的亮點，反之將成為城市布局中的不和諧因素?！〕鞘幸?guī)劃與建筑設計評估的現(xiàn)狀及問題城市規(guī)劃與建筑設計評估分為兩種：一種是個體性的，例如規(guī)劃專家或者設計專家，利用城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行自己規(guī)劃或者建筑設計方案的修改與評估。沒有根據(jù)城市規(guī)劃設計方案建立虛擬的城市試驗環(huán)境，最多僅僅是做簡單的人工縮微模型，缺乏在虛擬環(huán)境中的體驗，很難對城市規(guī)劃與設計方案有非常深入細致的評估。從發(fā)展情況來看，隨著AutoCAD，3DMax等許多建模工具被廣大設計人員利用來進行城市建筑的設計，成熟而低成本的三維仿真系統(tǒng)開始為廣大規(guī)劃管理人員所接受，成為規(guī)劃與管理的有利工具。由此可見，有必要利用計算機技術(shù)，將城市信息和規(guī)劃設計的建筑信息綜合起來，建立一個虛擬的城市環(huán)境，將規(guī)劃設計中的建筑方案放置在虛擬的環(huán)境中進行各種評估，最大限度地保證設計方案評估的正確性。在城市仿真應用中，人們能夠在一個虛擬的三維環(huán)境中，用動態(tài)交互的方式對未來的建筑或城區(qū)進行身臨其境的全方位的審視：可以從任意角度、距離和精細程度觀察場景；可以選擇并自由切換多種運動模式，如：行走、駕駛、飛翔等；并可以自由控制瀏覽的路線。、硬件平臺現(xiàn)在由于創(chuàng)想公司推出了TrueSim仿真引擎的PC版，一臺PC機的投資就算頂尖配置也不過幾萬元人民幣，使仿真的硬件投資大大降低。 為了適應經(jīng)常性的移動辦公、會議、展示方面需求，吳江市三維仿真系統(tǒng)采用高端筆記本電腦（CPU Pentium ，2G以上內(nèi)存，80G以上硬盤，顯卡256M顯存），應用端和服務端集成在這一臺筆記本電腦上。 操作系統(tǒng)：Windows 2000、 Windows XP。 軟件平臺：Truesim2006為了充分反映吳江松陵城區(qū)重點街道、建筑的城市特征，仿真模型中的建筑體形應與真實建筑或規(guī)劃建筑基本吻合；代表建筑物造型特色的體量、凸凹變化、屋頂形式、立面紋理等應在模型中得以體現(xiàn)。 三維引擎：場景引擎負責仿真系統(tǒng)的渲染和事件以及消息機制的實現(xiàn)。系統(tǒng)的目標是建立海量三維城市模型數(shù)據(jù)的管理和渲染機制，能夠滿足在微機平臺上實現(xiàn)整個吳江市松陵城區(qū)范圍三維城市模型實時可視化和規(guī)劃設計管理的需要。 交互模型：三維仿真評估系統(tǒng)中的人機交互是一種近乎自然的交互，使用者可以利用電腦鍵盤、鼠標來調(diào)整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音，對虛擬環(huán)境中的對象進行考察或操作。三維城市仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見下圖：系統(tǒng)應用過程中的數(shù)據(jù)更新與建筑表現(xiàn)效果圖的制作不同在于仿真需要實時渲染，建筑物的幾何模型應當盡可能的簡單，建筑細部則采用貼圖（紋理）表現(xiàn)。主要包括：l 幾何模型的簡化以原有的3ds max原始模型為參照，重新簡要勾出模型的所有可見面，生成一個形體準確、面數(shù)較少的體塊模型。l 貼圖的處理在3ds max中渲染出建筑物的各個里面，再將貼圖貼到多邊形中。 l 總圖關(guān)系簡化處理從頂視圖渲染一張不小于1024*1024彩色效果圖。 城市規(guī)劃與建筑設計三維仿真評估系統(tǒng)的應用價值從城市總體規(guī)劃到細節(jié)規(guī)劃的方方面面，從土地開發(fā)利用、公共設施建設、城市更新與保護到景觀風貌規(guī)劃等每一課題，城市仿真技術(shù)都能發(fā)揮重要的作用。同時，利用仿真技術(shù)可以使規(guī)劃細節(jié)和決策能夠在虛擬環(huán)境中反映和表現(xiàn)出來，各種各樣的考慮因素可以通過反復的模型回顧處理包含在決策細節(jié)中。 城市仿真具有多維空間信息的可視化與三維空間分析功能，視覺信息豐富，最大限度地還原了城市現(xiàn)狀面貌，而且將規(guī)劃方案與之嵌合，能逼真模擬方案實施后的城市景觀，能對所有的細節(jié)一目了然，使成果表達直觀而生動。城市仿真技術(shù)能支持人性化的三維城市空間規(guī)劃，規(guī)劃方案無需真正實施，就能先期檢驗規(guī)劃方案的實施效果，針對不足之處進行修改和完善也非常方便。、在提升城市設計品質(zhì)方面的應用這些城市空間形象思維需要高度豐富的想象力和時空觀。而城市仿真技術(shù)具有浸入性和交互性強的特點，具有嶄新的信息交流界面，能讓設計者親身體驗三維空間。城市仿真技術(shù)必將在現(xiàn)代景觀藝術(shù)設計中發(fā)揮日趨重要的作用。、在設計方案匯報交流、比較評審方面的應用而城市仿真技術(shù)是一種主動的人機交互系統(tǒng)，使專業(yè)人員與非專業(yè)人員有了對話的基礎(chǔ)，能使政府規(guī)劃部門、項目開發(fā)商、工程人員和公眾從任意角度、實時互動真實地觀看規(guī)劃效果，為各種不同專業(yè)的人士和決策者提供易于理解的建筑視圖。、在展示規(guī)劃方案、經(jīng)營城市形象方面的應用而城市仿真技術(shù)根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃，將地形地貌、城市現(xiàn)狀、規(guī)劃前景等大量信息數(shù)據(jù)制作變換成虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，通過人機對話進入三維立體效果的虛擬現(xiàn)實環(huán)境中漫游，系統(tǒng)的沉浸感和互動性給人帶來強烈逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗。計算機仿真技術(shù)在深圳市中心區(qū)城市規(guī)劃與設計中的探索和應用 摘要：本文重點論述深圳市中心區(qū)城市仿真系統(tǒng)在中心區(qū)城市規(guī)劃設計實踐中的探索和應用，并簡要介紹中心區(qū)仿真系統(tǒng)的建立、構(gòu)成和開發(fā)情況。關(guān)鍵字： 城市仿真 城市規(guī)劃與設計 深圳市中心區(qū) 計算機 創(chuàng)想科技引子深圳市中心區(qū)是深圳正在規(guī)劃建設的新城市中心（包括CBD、行政中心和文化中心）。這里之所以用“漫游”一詞，是因為客人并不僅是被動地觀看，他們還可以隨時提出自己需要觀看的目標、角度及行進方式（開車、走路、飛行等）。這一技術(shù)在深圳市中心區(qū)不僅僅是應用于參觀演示，更是中心區(qū)規(guī)劃管理的重要環(huán)節(jié)，在中心區(qū)規(guī)劃設計管理及重大決策中發(fā)揮著極其重要的作用。1 計算機仿真技術(shù)簡介 基本概念虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)是用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人能通過適當裝置對虛擬世界進行交互式體驗。 Sutherland公司引入計算機作為場景圖像生成設備發(fā)展出計算機虛擬現(xiàn)實。MultigenParadigm、Coryphaeus等軟件均以Performer為基礎(chǔ)，進行二次開發(fā)。城市仿真(Urban Simulation)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于城市的一種視景仿真（Visual Simulation 簡稱VisSim）。仿真系統(tǒng)可利用地理信息系統(tǒng)（GIS）的數(shù)據(jù)生成三維地形模型，再利用衛(wèi)星影像和航空影像作為真實的紋理貼圖。 國外城市仿真主要實例虛擬洛杉磯（Virtual Los Angeles）是美國加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）始于1994年的一個科研與運用相結(jié)合的項目，計劃覆蓋面積超過10,000平方英里，是當今城市仿真系統(tǒng)中最成功最為復雜的系統(tǒng)。其中洛杉磯大學醫(yī)院的仿真詳細到可以對建筑內(nèi)部的每一個層面進行漫游，用鼠標點擊墻面或天花板就能得到平面設計圖及相應的屬性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了在仿真中對GIS、CAD及對象屬性的實時查詢。設計人員通過仿真模型和地理信息數(shù)據(jù)來確定毀壞的建筑物數(shù)量以及需要改造的街道、綠地、房屋等，對重建城區(qū)進行規(guī)劃設計，再將新數(shù)據(jù)存入該系統(tǒng)，實現(xiàn)了信息系統(tǒng)的良性循環(huán)。該項目主要特點是將整個費城的模型以VRML數(shù)據(jù)格式，通過Internet網(wǎng)讓任何人可以享受到實時費城旅游的體驗。費城模型同時提供精確可視的三維地下管線系統(tǒng)，方便城市地下管網(wǎng)系統(tǒng)的維護和更新，因此獲得美國建筑師學會(AIA)高度評價。從1999年6月正式投入運行以來，根據(jù)中心區(qū)城市規(guī)劃建設的需要，該系統(tǒng)直接由中心區(qū)開發(fā)建設辦公室（中心辦）負責管理、維護和開發(fā)。 市民中心尺度和位置比較研究深圳市民中心（原名深圳市政廳）是深圳自1996年中心區(qū)城市設計概念產(chǎn)生以來最重要的公共項目。中心區(qū)嘗試應用仿真系統(tǒng)，實時動態(tài)地研究建筑在幾種高度和位置時與深南大道、蓮花山的相互關(guān)系，并借助這種新技術(shù)向市領(lǐng)導和規(guī)劃界專家作了詳細的演示。最終領(lǐng)導和專家得出了與技術(shù)人員研究相一致的結(jié)論：原設計方案建筑高度略顯平緩，大屋頂提高10米更為適宜；建筑距離深南路約300米，有足夠的空間作為廣場，建筑后退12個街區(qū)甚至布置到蓮花山上的方案通過仿真比較都沒有現(xiàn)有位置合適。這次研究也對水晶島的尺度提出了調(diào)整建議，原有88米高的水晶島概念方案在仿真環(huán)境中被清楚地觀察到過于龐大并對市民中心產(chǎn)生遮擋，縮小一倍（44米高）之后與周圍環(huán)境的關(guān)系則相對和諧的多。如何使南北兩個廣場形成統(tǒng)一的整體并有合理方便的聯(lián)系，一直是歷次廣場設計沒有圓滿解決的問題。通過各種角度和視線的分析，研究建議市民中心前方的市民廣場可適當升起并通過天橋/平臺的形式跨越深南路與水晶島和南廣場相聯(lián)系，同時在中心廣場的整體和局部中反復運用已經(jīng)在市民中心中出現(xiàn)的“天圓地方”的主題，既使廣場整體得到統(tǒng)一，又使廣場超大空間得到進一步的細分以得到宜人的尺度。通過仿真環(huán)境研究和觀察中心廣場景觀，左上：俯瞰；右上：自深南路進入廣場；左下：在兩側(cè)天橋看市民中心；右下：南廣場升起的人工地形 設計評標中的應用中心區(qū)仿真系統(tǒng)在建筑設計評標中也得到很好的應用。設計成果要求提供設計方案的電子模型和立面的紋理貼圖材料，由仿真工作人員進行加工處理，放到中心區(qū)的仿真環(huán)境中，并編寫軟件使不同方案可以通過一個熱鍵進行切換。評委可以要求從街道、建筑物上、空中等等的任意位置和角度對不同方案加以比較，這種同一環(huán)境之下可以任意觀察和比較不同方案的工具，是對傳統(tǒng)建筑模型和表現(xiàn)圖的超越，為設計評標能從城市空間環(huán)境角度評價建筑提供了直觀和有益的手段。其中比較典型的是對位于深南大道東段北側(cè)兩個項目的用地及設計要點所進行的調(diào)整。通過對不同土地劃分方式、不同容積率和建筑退讓導致的街區(qū)內(nèi)部及街道空間效果的比較，中心辦成功說服用地機構(gòu)將土地縮小，容積率提高，沿道路布置建筑以形成統(tǒng)一街墻，開辟社區(qū)內(nèi)小公園，為中心區(qū)能形成良好的街區(qū)街道空間做出了貢獻。在多輪的改造規(guī)劃研究最終沒有確定的情況下，中心區(qū)決定從基礎(chǔ)工作做起，在仿真環(huán)境中建立崗廈村現(xiàn)狀模型，將每一棟村民房屋、每一間酒樓鋪面、每一條陋巷夾道都搬上虛擬的電腦空間中。借助模型可以研究舊村的空間環(huán)境、探討最經(jīng)濟可行的改造策略，同時可以比較改造前后的環(huán)境面貌，這無論對規(guī)劃師、建筑師、領(lǐng)導、村民都是非常有說服力的表達工具。其背景首先是國家的象征，政權(quán)機構(gòu)。市民中心建筑色彩分析 3 中心區(qū)城市仿真系統(tǒng)的建立和再開發(fā)1994年，軟件代理商曾利用Coryphaeus軟件為規(guī)劃中的深圳市中心區(qū)制作了兩條街景仿真，由于場景制作過于簡單并未引起太多的關(guān)注。以此為契機，1998年11月，深圳市規(guī)劃與國土局決定引進軟硬件建立仿真系統(tǒng)，以中心區(qū)為試點，探索仿真技術(shù)在城市設計和建筑設計管理中的運用。 中心區(qū)城市仿真系統(tǒng)的設備選擇 硬件平臺以前，中心區(qū)仿真選擇的硬件平臺為SGI Onyx Infinite Reality 2 (IR2), 配置4個MIPS R10000處理器，1G內(nèi)存，兩塊64MB的紋理內(nèi)存與雙通道顯示發(fā)生器，操作系統(tǒng)位IRIX ，并配置C++。原始分辨率為1280X1024，支持最高分辨率為1920X1200?，F(xiàn)在，由于深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司推出了TrueSim仿真引擎的PC版，使仿真的硬件投資幾乎變?yōu)榱恕傲恪保?使得一臺普通PC機就可以運行仿真系統(tǒng)了，而一臺普通PC機的投資就算頂尖配置也不過幾萬元人民幣，比起上千萬的UNIX仿真平臺來說，幾乎可以忽略不計。當時國內(nèi)用于視景仿真軟件主要有兩種：Coryphaeus和Multigen，經(jīng)過專家論證，認為兩種軟件均可用于城市仿真系統(tǒng)的開發(fā)。 軟件與硬件平臺的更新近幾年，隨著計算機仿真技術(shù)的快速發(fā)展，基于多平臺的軟件不斷推出，如CG2的VTree，MultigenParadigm的Vega Prime，開放源代碼的OpenSG等。軟件平臺的擴大為不同的用戶提供的多種選擇。深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司結(jié)合以上實際和自身的技術(shù)力量，開發(fā)出了TrueSim城市仿真引擎，在中心區(qū)的實際應用中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。硬件平臺從過去的SGI、Eamp。 中心區(qū)城市仿真系統(tǒng)的模型創(chuàng)建 地形地貌建模為了精確的反映中心區(qū)及其周邊的建筑，地形地貌建模利用航片紋理，生成OpenFlight格式。對于地形內(nèi)的大量文化屬性，如河流、湖泊、道路、建筑等，利用ArcInfo輸出Shape格式，進行進一步的編輯生成有效的模型。重建的內(nèi)容包括路面、路牙、人行道、綠籬等。細部刻畫越深，場景越豐富，仿真越逼真。通過轉(zhuǎn)換軟件將其轉(zhuǎn)為容易操作的格式進行進一步的簡化和修改，減少模型的多邊形并盡量采用貼圖紋理取代復雜的多邊形，最后將其存為仿真系統(tǒng)可以接受的OpenFlight格式或其它格式，將其存放到漫游引擎如TrueSim中，實現(xiàn)仿真的漫游。 特效處理仿真中的特效包括煙霧、噴泉、流水、云彩以及與建筑關(guān)系較為密切的扶手電梯、霓虹燈、帶有視頻紋理的廣告牌等。流水、運行中的扶梯采用拖動紋理進行處理。深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司為中心區(qū)仿真系統(tǒng)提供了良好的合作和支持，利用仿真漫游的最新技術(shù)進行進一步的開發(fā)，使中心區(qū)仿真系統(tǒng)不斷探索和領(lǐng)先。許多建模工具中使用的如復制、鏡像等都可以在實時漫游中實現(xiàn)。標志著城市仿真從一種演示工具真正發(fā)展成為城市與建筑設計專業(yè)人員的研究工具。根據(jù)城市設計研究的要求，開發(fā)了以下漫游方式：蟹行方式：漫游時視線方向與行進方向分離，適用于沿街立面等線性界面的研究。這種漫游方式畫面平滑順暢，適用于建筑評標。路徑方式：可以記錄多個漫游路徑文件，再靈活選擇事先記錄好的最佳路線。中心區(qū)仿真漫游圖片精選 結(jié)語 中心區(qū)仿真系統(tǒng)下一步主要向普及和高端兩個方向發(fā)展。高端的主要目標向仿真場景的逼真感努力，設備展示手段向沉浸感方向發(fā)展，建立一套具有多圖形通道的高清晰和高畫面質(zhì)量的計算機環(huán)幕立體投影系統(tǒng)。相信隨著技術(shù)的進步，城市仿真系統(tǒng)將會推廣普及成為城市設計研究的重要平臺。當今世界信息技術(shù)已發(fā)展到了一個嶄新的階段，衛(wèi)星遙感成為數(shù)字城市獲取信息的新手段，互聯(lián)網(wǎng)成為數(shù)字城市的信息通訊平臺，海量數(shù)據(jù)存儲和分布式計算技術(shù)正成為數(shù)字城市的信息存儲基礎(chǔ)，虛擬現(xiàn)實和仿真技術(shù)成為數(shù)字城市嶄新的信息表現(xiàn)方