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CityEngine使用GIS模板建立三維數字城市(三)

從前一篇教程我們可以知道,CityEngine最大的優勢在於直接使用GIS資料來快速建立虛擬城市。另外,還提供了強大三維設計能力,對於城市規劃設計起到了積極作用。
下面利用費城資料,以地塊的規劃和設計為例講述CityEngine基於規則建模的過程。模板中使用的資料是虛擬城市模板的一部分。

1 、載入數字城市場景
這是案例準備了3個場景,在上面的描述中已經講解了如何使用GIS資料和規則建立前兩個場景。

雙擊“Philadelphia.02.as-built.cej”場景。

注:你可以雙擊“Philadelphia.03.redevelopment-scenario.cej”場景,檢視最終設計結果


2 、選擇感興趣區域


我們的研究區域就是位於費城城中心的需要重新開發的地塊,首先選擇區域(按住滑鼠左鍵,拖拽矩形區域)和裁剪區域(Edit ->Cut)。

3 、建立新的地塊
首先,我們需要在這個位置建立新的地塊,共4個。CityEngine就可以輕鬆的做到:
1) 選擇相鄰的街道;
2) 開啟“Inspector”視窗;
3) 在“Block Parameters”標籤下,設定“shapeCreation”為true;

CityEngine會在這個區域建立的地塊,但是現在我們看到的結果超過了4個,接下來需要簡單的修改引數即可,比如最大、最小地塊數。
1) 選擇這些地塊;
2) 開啟“Inspector”視窗;
3) 在“Block Parameters”標籤下,修改“lotAreaMin”為3000,“lotAreaMax”為5000,“irregularity”為0。


4) 如果你想讓地塊和地形很好的貼合,可以做如下操作:Layer->Align Terrain To Shapes


準備工作已經完成,接下來開始設計。


4、 使用規則建模
接下來我們將對新建的地塊應用規則,以生成滿足規劃要求的三維模型。實質上,世界上很多國家已經制定了相關的分割槽法,約束土地利用、建築物高度、密度和其他方面。
CityEngine規則用來快速生成虛擬場景,並修改規則引數以展現不同的設計方案。該軟體一個很大的特點是能夠即時的輸出設計方案相關的報告引數,包括建築面積比或密度、地段覆蓋率以及休憩用地率等。這些引數可以很方便的和分割槽法所允許的值進行對比。
1) 選中這4個地塊,然後拖放“Generic Modern Building.cga”;


2) 選擇“Parcel”規則作為開始規則並確定;
3) 將生成4個帶有分割槽引數的模型;


假如,我們想增加建築面積比的同時還要保證能夠有一些開放的空間,你可以手動的修改不同的引數組合或者使用樣式功能來快速完成預定設計。
1) 選擇一棟建築並開啟“Inspector”視窗;
2) 開啟“Reports”標籤,可以看到“Floor Area Ratio(建築面積比)”、“Lot Coverage(地段覆蓋率)”等;
3) 修改規則引數,比如“Nbr of Floors”,“Setbacks”,“Layout”;
4) 修改引數以後可以檢視相關的輸出指標報告


5、 修改樣式
另外一個很好的功能就是樣式。樣式能夠幫助我們快速的在不同的設計方案之間切換,它包括了一些基本的預先設定好的規則引數。
1) 選擇某個地塊或建築;
2) 開啟“Inspector”視窗;
3) 單擊樣式按鈕,選擇其中某個樣式;
4) 針對不同建築選擇不同的風格;


注:選擇所有的建築,並選擇“Default”樣式,將會恢復到最開始的狀態。

6、 匯入到ArcGIS
根據上面的設計,我們可以把設計好的建築匯入到ArcGIS中做進一步分析,比如日照分析,通視分析。
1) 在CityEngine中選擇需要匯出的模型;
2) 執行匯出模型操作:File ->Export ->Collada ->Finish

    選擇“ArcGIS Compatibility”並設定“Global Scaling Factor”(注:“ArcGIS Compatibility”、“Global Scaling Factor”兩個引數在最新的CityEngine2011.2版本中才提供)。

利用ArcGIS工具箱工具匯入*.dae模型,3D Analyst Tools ->轉換 ->匯入3D檔案。


模型執行完成,即*.dae已經存入ArcGIS Geodatabase地理資料庫中。在此基礎之上,我們可以藉助ArcGIS強大的三維分析功能進行空間分析,比如日照分析、通視分析等。


注:學習日照分析,可以訪問3DGIS resource center:http://resources.arcgis.com/zh-cn/content/3dgis/10.0/about


7、 建築外觀設計
如果我們分析的結果符合要求,我們可以進一步調整建築的外觀:在“Inspector”視窗中,找到“Model Options”並設定“Generate_Facades”引數為“true”。

可以看到會生成建築物的紋理資訊,當然也是可以通過樣式來快速修改外觀。


現在,我們有了高樓住宅並帶有朝南的陽臺,南部地段也是住宅,其餘西北方向都是辦公樓。為了完成整個方案設計,記下來我們需要設計綠化帶:在“Inspector”視窗中,找到“Model Options” 並設定“Generate_Green”引數為“true”。

到此,設計已經完成,我們可以看到最終的設計結果,比如:建築面積比、地段覆蓋率等。

如果需要的話,還可以調整一下建築物之間的距離,避免住宅被辦公樓遮擋。只需要修改“Setback_from_Boundary”引數即可。


現在我們可以把最新的模型匯入到ArcGIS中,在CityEngine中設計的外觀在ArcGIS中同樣可以進行視覺化。另外,利用ArcGIS Server可以將場景(*.3dd)釋出為服務向公眾提供服務。