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浅谈虚拟城市系统

2016-02-29 北京龙景园 龙景园 点击量: 

技术背景:虚拟城市就是人类利用虚拟现实技术构建的一定规模的电子化城市系统,提供用户逼真的视觉与听觉的感知。它将推动未来城市的规划与发展,给人类创造更多、更美好的生存空间。

长期以来,城市规划人员的一个重要的工作就是进行各种设计或规划图的绘制,但是这些图纸并不能给人们提供一个直观的、富有真实感的场景。后来,人们虽然也使用纸板或木料来制作三维模型,以实现城市景观的三维可视化。但其制作的工作量巨大、费用昂贵、须具备较高的制作技巧,而且仅能从外围观看,无法进入,修改也很困难。鉴于以上原因,在计算机上建立三维虚拟城市成为必然。虚拟城市的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息,并可以以第一人称的身份进入城市,感受到与实地观察相似的真实感。虚拟城市的各种模型易于修改,而且可以实现城市信息的查询与分析功能。这些都是传统的方法所无法比拟的。

“虚拟城市”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,以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。虚拟城市的特点为:交互式实时三维,指人机互动——人输入指令,机器立即有相应的输出;“实时”是“在当时立即发生”。“实时三维”要求计算机在程序运行时要有30-60Hz的图形更新率,也就是说,将当前三维场景渲染为一幅画面的时间仅在0.03-0.16秒。

虚拟现实技术是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术,国外最初的仿真主要用于飞行的模拟,随着其应用的扩展,虚拟现实技术在城市规划、交通管理等领域发挥出越来越不可替代的作用。目前,国内外的城市仿真已受到广泛重视,出现了许多仿真城市系统。

美国UCLA城市仿真小组和SGI公司合作的“虚拟洛杉矶”项目是比较著名的一个仿真案例。该项目计划覆盖面积超过10,000平方英里,是当今城市仿真系统中最为复杂的系统。视景包括从洛杉矶盆地的卫星影像到街道景观,精确到植物、建筑物的窗口、外墙的纹理等。其中洛杉矶大学医院的仿真详细到可以对建筑内部的每一个层面进行漫游。用鼠标点击墙面或天花板就能得到平面设计图及相应的属性数据,实现了在仿真中对GIS,CAD及对象属性的实时查询。

圣殿山虚拟重建是在William Jepson博士领导下,由美国加州大学洛杉矶分校的城市仿真小组于2001年完成的。历史上的圣殿山修建于516年,是以色列这片土地上从古至今最宏大的建筑工程,同时也是当今世界上最大的工程之一。以色列文物局与城市仿真小组紧密合作,创建出以SGI Onyx2技术为核心支持的虚拟模型,使得游客们能够在2000年前的古耶路撒冷中信步漫游。

由于国际上相关技术和产品非常昂贵,远远超过大多数项目的预算,严重影响了城市仿真技术的普及和利用。即使在美国,也只有洛杉矶和拉斯维加斯等少数几个城市曾经与科研机构合作,对部分城市区域进行尝试性的设计。与之比较,我国城市仿真起步较晚,但目前逐渐重视虚拟现实的研究与开发,并在规划中给予较大的投入。

主要功能:

1.城市、桥梁、河流、湖泊、山脉、街道、园区、楼宇、室内等静态物360度三维展示

2.可在编辑状态下对楼宇进行移动(用于城市规划)

3.汽车、火车、船舶、飞机、行人等三维动态展示

4.后台为城市信息数据库,点击任何建筑物显示相关信息列表,如:大楼名称、用途、地理位置、所有人、住户数等

5.可利用鼠标、键盘或者直接输入位置坐标将观察点移动到任何位置,可在不同位置和角度对城市局部进行观察

6.可以动态调节视野范围

虚拟城市

7.可模拟典型城市故事情节,如飞机降落、火车进站、交通指挥、商场购物、公园散步等

8.生成视频、平面效果图

主要用途:

1.城市规划

2.开发商楼盘展示

3.园区管理

4.招标展示

5.城市管理

6.交通指挥

效果截图:

虚拟城市

 
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