CityEngine在三维城市建设中应用

1、CityEngine 在三维城市建设中应用摘要 CityEngine 做为一种批量生成城市的软件在三维城市的建设方面有很大的优势，本文在某校区三维建设的基础上，主要介绍CityEngine 的工作机制、工作流程以及CG颂则建模。关键词三维城市；CityEngine ; CG颂则建模中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号1674-6708（ 2014） 110-0168-020 引言随着社会对城市信息化测绘体系的需求、数字城市建设的兴起，三维城市的建设成为不可缺少的部分。三维城市对城市空间信息的良好表达和便捷管理，使得三维城市获得了广泛的应用。1 CityEngine 简介CityEngin

2、e 是 Procedural 公司的用于快速生产三维城市的软件，其设计者是瑞士苏黎世工学院的Pascal Mueller ，设计之初是基于城市建筑的一种程序化建模技术，其后曾被用来作为生成大型城市场景的辅助软件。1.1 CityEngine 的产品架构及特性CityEngine2012 作为 ArcGis10.1 的插件被提供，也可以作为单独的软件使用。CityEngine2012 提供了 Web Sceneviewer 的发布浏览功能，也可以发布到ArcGIS Online 。CityEngine 以工程来组织项目，工程中包含了所有的相关资源，包括CGAB则文件、场景、纹理、模型、数据、及其

3、他 相关设置。CityEngine以图层来组织管理 GIS数据，主要包 括地形图层、纹理图层、地图图层等。在CGAB则文件生成方面，CityEngine提供了可视化的 CG罐模编辑器、CGA却本编辑器、交互式 CGAfe成工具三 种方式，使得CGA勺生产手段更多，更为灵活便捷；在三维 模型创建方面，提供了交互式3D 建模，能够直接手工建模，能够对模型和纹理进行细化调整，是一种类似于SketchUP的十分简洁的建模方式；在三维模型的交互式编辑方面，提供了可视化的参数接口设置，用户可以通过修改参数控制大 多数模型的属性。CityEngine 支持 ArcGIS 所有的地理投影，支持EsriShap

4、file 、 File Geodatabase 、 KML、 Tin 、 multipath 等 GIS数据以及众多行业标准的 3D格式。1.2 CGA 规则建模语言CGAB则是一种语义建模的语言，是CityEngine建模的核心部分。CGAt要通过描述建筑的布局，并对设定的布局 不断的进行迭代描述，使得建筑物得以建立，并且不断精细 化。CGAf言可以直接驱动 GIS空间数据以及属性数据，通过对要素设置Lot 等规则起始点，同时引用属性数据，便利 的驱动二维GIS数据生成三维模型。2 方案设计及数据处理2.1 概述本文涉及的工作是对莫校区及周边2km2范围的三维数据进行更新，更新的内容主要包括

5、：地形、影像、道路、道路附属、河流及水系、树及植被、建筑模型、特殊模型。目前已有的数据为：1m的正射影像DOM 5m数字高程模型 DEM 坐标系统为 WGS198巡标系统，GeoTIFF格式。最终成果为 Web Scene viewer 发布成果和File GDB 成果。2.2 影像及地形的数据处理首先将DEM*插生成1m的DEM然后将DOM DEM切成大小一样的区块，考虑CityEngine 支持的最大范围以及机器性能实际工作裁切为3650*3800 。 由于在CityEngine 中导入影像时默认取左上角坐标的话会使数据偏移半个像素，所以需要获取每块影像的中心点坐标，在导入影像时以设置中心

6、点坐标的方式导入。2.3 道路的采集处理道路在DOMM象上采集中心线，同时输入属性数据，然后转为三维线数据。道路的属性应包括：宽度、等级、左便道宽度、右便道宽度，车道数、单双向。道路数据导入系统后结合地形进行贴地和整平的工作，然后利用属性数据及CG硼作由道路的总体模型。 其后导由道路模型为 3ds格式, 在3DSmaxFp进行贴图，最后再导入到 CityEngine中参照地 形及影像做进一步的修改。2.4 树及植被的采集处理树的点位及植被的轮廓线在DOMIM象上采集点数据和面数据，然后转为三维数据，树的属性应包括树的类型。只有点位的树如行树、独立数等可以通过CGAft接生成；面状植被可以参照影

7、像及外业照片在CiytEngine 中利用交互式工具制作。 2.5 河流及水系的采集处理 河流及水系的轮廓线在DOhMM象上采集面数据，然后结合DEM专为三维面数据。其后导入到CityEngine中对地形进行整平，然后赋予纹理形成河流的三维数据。2.6 特殊模型的采集处理一些特殊结构的建筑物、构筑物及可重复利用的建筑物附件采用特殊建模的方式来制作，特殊模型在3DSmaxF建立。特殊模型的基底轮廓线在DOMM象上采集，屋顶应反映屋顶结构。道路附属设施虽然在CityEngine 中可以由CGA规则文件自动生成，但是制作成与实际情况相符合的话需要 做大量的工作，所以将道路附属设施作为特殊模型制作。对

8、于可重复利用的建筑物附件如窗户、门、屋顶、屋檐等在3DSmaxF制作，并导生成OBJ格式，以提供CGA作建筑模型时使用。对于古代建筑、雕塑等其他物体，根据实地拍摄照片，保证建筑的基本外形结构在3DSmaxF进行建模。2.7 建筑模型的采集处理根据测区情况及CityEngine 的建模特点，目前将建筑物的模型分为三类：精细模型、标准模型、简易模型。精细模型的基底轮廓线采用数字摄影测量方法制作，同时输入高度、楼层数等属性。精细模型应精确反映建筑的立面、屋顶结构形式及附属设备等细节；精细模型的立面及附属设备应用模型来表示。对校区主楼及重要的标志性建筑，要采取精细建模的方法，以尽可能保证模型的精细程度，提高模型的美观程度。标准模型的基底轮廓线采用数字摄影测量方法制作，同时输入高度、楼层数等属性。标准模型应反映建筑的立面、屋顶结构形式及附属设备等细节；标准模型的立面及附属设备只需要表现凹凸及纹理；对于校区及周边小区中大量风格一致的建筑，可采取标准建模方法。简易模型的基底轮廓线采用数字摄影测量方法制作，同时输入高度属性。简易模型只需要模型的整体结构及纹理。对于独立小房等建筑物采用简易建模