文档介绍：城市仿真与城市规划
【摘要】简要介绍城市仿真技术,探讨城市仿真技术及其应用系统在城市规划与城市规划实施管理的过程中可能带来的影响。
【关键词】城市仿真;应用系统;城市规划
一、引言
BillGates认为:“在当今世界,一座城市如果不跟踪最新观念,将技术运用到极限,明天它就可能成为一座鬼城。”近年来,伴随着计算机及网络技术的飞速发展,数字化潮流已是全球经济发展的必然趋势,建立在城市信息化平台上的虚拟银行、虚拟商务、虚拟政府、虚拟学校、虚拟影剧院、虚拟旅游、虚拟医院等已纷纷出现。由于城市的各个子系统都可以在计算机中直观地发映出来,从而可以很方便地对城市的物流、人流、信息流进行集中而有效的控制和管理。所以,如何利用先进的计算机技术实现现代城市本身的数字化,是城市管理者、规划部门、企业、城市居民所共同关心的问题,而城市仿真技术作为数字城市的支撑技术之一,也成为当前的研究热点。
二、城市仿真技术简介
城市仿真(UrbanSimulation)对大多数人来说,还是一个比较陌生的概念。简单来说,“城市仿真”就是将“虚拟现实”技术应用在城市规划、建筑设计等领域。近几年,城市仿真在国内外已经得到了越来越多的应用,其前所未有的人机交互性、真实建筑空间感、大面积三维地形仿真等特性,都是传统方式所无法比拟的。
传统的规划、建筑设计表现方法基本包括以下4种:人工手绘、建筑微缩模型、建筑效果图和三维动画。其中,人工手绘(或非真实渲染-NPR)只是偶尔作为点缀用在早期的概念设计中。建筑效果图、三维动画、建筑微缩模型是目前广泛采用的三种方式。由于其市场的成熟,单做其中某一个或几个方面即可支撑一个中型公司(100人以下)的发展。
这三种方法虽然流行,但它们各自的不足还是很明显的。制作建筑微缩模型需要经过大比例尺缩小,因此只能获得建筑的鸟瞰形象,无法以正常人的视角来感受建筑空间,无法获得在未来建筑中人的真正感受;常用的效果图表现也只能提供静态局部的视觉体验;三维动画虽然有较强的动态三维表现力,但不具备实时的交互性,人是被动的,而且对方案的修改以及观察路线的变化需要重新计算,几天甚至几周后才能看到结果。
而在城市仿真应用中,人们能够在一个虚拟的三维环境中,用动态交互的方式对未来的建筑或城区进行身临其境的全方位的审视:可以从任意角度、距离和精细程度观察场景;可以选择并自由切换多种运动模式,如:行走、驾驶、飞翔等,并可以自由控制浏览的路线。而且,在漫游过程中,还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。这是传统的建筑效果图和预渲染回放的三维动画所无法达到的。
1、在一定软硬件的基础之上,创建尽可能真实的场景
在城市仿真中,场景的真实感是最为关键的一个因素。而如前面已提到过的,由于实时三维渲染的要求及硬件显示能力的限制,场景的复杂程度不能太高。同时,由于实时仿真技术的限制,一些比较费时的渲染选项,如动态阴影、Bumpmap等实现起来还有一定困难。这些都会直接影响场景的真实感。
在硬件渲染能力的限制下,为创建尽可能真实的场景,一方面需要发掘各种软件的功能,进行优化组合;另一方面,要发展更为高级的算法,如程序几何(ProceduralGeometry)和分形算法(FractalMa