基于VRP虚拟现实技术的浙江省三维村镇规划信息化平台设计与开发

科技论坛　・５ｌ・　基于ＶＩ　虚拟现实技术的浙江省三维村镇规划　信息化平台设计与开发　赵筱斌　（浙江建设职业技术学院，浙江杭州３１１２３１）　

摘要：当前，全国各地经济建设发展迅速，城镇化水平也不断提升，村镇的规划科学化问题已经明显地暴露出来，很多村镇规划得　跟城市相同，完全不适应现代村镇科学、有序地发展，浙江省村镇面临的规划科学化问题也日益严峻。规划信息化水平的提高是规划科学　化进程的一个重要标志。项目通过制作基于ＶＲＰ虚拟现实技术的浙江省三维村镇规划信息化平台，在研究经济、高效地制作三维村镇模　型的方法与步骤方面取得了初步成果，极大提升了浙江省村镇规划信息化水平。　关键词：ＶＲＰ；虚拟现实技术；三维村镇；规划信息化　

随着浙江省村镇建设２００３年开始的“千村示范、万村整治”工　程等项目的推进，浙江省村镇规划编制、新农村建设的水平不断提　升。三维虚拟仿真技术应用于村镇规划信息化的需求迫切起来。村　镇除基础建设外，周边园林绿化等相关的布置都需要一个仿真度较　高的场景让村镇决策层领导来运筹帷幄，同时也需要及时向上级主　管领导汇报村镇的可视化的各类建设情况。浙江省村镇面临的规划　科学化问题也日益严峻，规划信息化水平的提高是规划科学化进程　的一个重要标志。　１平台设计与开发内容　项目通过设计并制作基于ＶＲＰ虚拟现实技术的浙江省三维村　镇规划信息化平台，初步搭建了Ｂ／Ｓ结构模型平台，在研究如何经　济、高效地制作三维村镇模型的方法与步骤方面取得了初步成果，　一定程度上提升了浙江省村镇规划信息化水平。　１．１本项目依托浙江省典型村镇三维仿真规划信息化平台模　型，实现村镇仿真场景漫游（基于ＶＲ—Ｐｌａｔｆｏｒｍ仿真软件）及规划信息　化管理。着重研究在项目过程中采用的各种纹理建模方面的优化方　案，包括纹理建模过程和烘焙过程的优化，以及开发软件平台自身　提供的一些优化方案和优化技术。　１．２项目内容还拓展到在浙江省三维村镇规划信息化平台中，　通过本地或者远程管理界面，对三维村镇规划信息化平台场景中的　个体信息进行交互，做到规划信息数据实时更新。　２平台开发流程　２．１三维场景模型的构建。三维村镇虚拟现实项目组织与实施　及开发流程的研究。项目首先是对单个村镇模型场景的创建，通过　Ｂ／Ｓ浏览方式进行整合。平台的研发过程具体由以下几个部分组成：　２．１．１相关数据收集与整理。通过课程组成员调查走访，合作单　位直接提供等方式获取～手资料，再结合卫星地图，综合创建地形　地貌。大量的建设贴图通过单反相机进行实地拍摄。２．１．２　ＣＡＤ总　平图的处理。拿到手的ＣＡＤ总图信息量大，对模型创建来说需要精　减无用信息，从而方便导人３ＤＳＭＡＸ软件进行模型的创建。２．１．３　优化创建的模型，通过多种技术手段，精减模型面数等信息，确保在　平台运行时的流畅。２．１．４村镇场景模型的烘焙。在目前虚拟现实场　景中，通常都是由建筑模型在贴图、灯光等一系列步骤后进行烘焙　输出到相关平台，这样能获得的视觉效果更佳。本项目在ＶＲＰ平台　中进行直接渲染输出。２．１．５在３ＤＳＭＡＸ环境中直接导出并合并场　景至ＶＲＰ编辑器，可分为两种方式进行，部分静态模型的导出与全　部静态模型导出，根据不同需求选择进行。　２．２系统功能的实现。系统功能的设计，包括平台和相关技术的　选择以及在应用中如何提高信息管理水平的研究。　２．２．１创建相机及相机动画，在无人交互操作的时候，可以通过　动态相机对村镇进行飞行鸟瞰等预设。２．２．２　ＶＲ场景碰撞属性的设　置，默认可以直接把场景中的所有物体设置为碰撞体，减少工作量，　但在实践中发现，这样会在一定程度上造成系统运算量大，执行效　率较低，影响最终的运行速度。所以一般都是人为设置一个较简单　的物体，设置碰撞后，进行隐藏操作。２．２．３创建特效与周围环境。项　目可根据需求，设置不同季节及不同气候条件下的模拟环境，对表　现水景效果、蝴蝶飞舞等特效的制作，动态效果通过３ＤＳＭＡＸ进行　运动设置，导人到ｖｒｐ平台进行后期处理。２．２．４村镇地图的导航制　作。ＶＲＰ自带导航图的制作功能，关键点是要在３ＤＳＭＡＸ进行坐标　的定位，确定坐标参数后，在平台中进行设定。２．２．５数据库的创建。　ＶＲＰ可以支持的数据库丰富，包括ＡＣＣＥＳＳ、Ｏｒａｃｌｅ、ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ、　ＭｙＳＱＬ等，在ＶＲＰ编辑器工具栏下，设置有３个选项卡，分别负责　数据库连接、虚拟对象与数据库的关联操作和数据库查询功能的实　现。２．２．６交互功能的实现。ＶＲＰ支持的交互功能众多，可能鼠标事　件、距离、键盘等触发调用相应的响应事件，例如项目中的显示与隐　藏规划图纸、播放实地视频资料等。大量的交互功能还涉及到数据　库的数据读写，这在本项目中是一个非常重要的环节。２．２．７项目发　布。ＶＲＰ支持生成ＥＸＥ可执行文件脱离平台环境单独运行，也可以　发布到互联网络中进行网页浏览交互，本项目最终是通过生成单个　的网络版本，通过ＷＥＢ树形目录，把浙江省的各个村镇的三维虚拟　仿真系统合成到大平台中。需要注意的是，ＶＲＰ的网络版本打包里，　很多信息并不能完整地打包到文件的压缩包中去，而是通过调用来　实现，比如ＦＬＡＳＨ文件及流媒体文件等，这就要求把相应的关联文　件放置到合适的网络地址中，保证访问的正确性与完整性。　２．３平台关键技术。项目主要是基于三维虚拟仿真村镇规划平　台进行研究，关键技术就是解决如何高效高质地对村镇规划信息化　平台进行三维虚拟仿真。　本平台采用互联网最简单易用的Ｂ／Ｓ结构，项目采用Ｐｈｏｔｏ—　ｓｈｏｐ，Ａｕ￣ＣＡＤ，３ＤＭＡＸ等图形图像软件结合ＶＲＰ平台完成，简便　快速，基本无需编程，脚本引擎功能强大，压缩率高，真实感强，沉浸　感好，可嵌入音频、ｆｌａｓｈ、视频、图片、网页。　虚拟建筑的数据具有很强的局部性，在实际计算中真正起作用　的数据一般都远远小于数据全集中的数据量，通过可见性预计算技　术及场景几何简化技术可大大减少需处理的景物面片数目。ＶＲＰ技　术就是把几何建模和纹理贴图、几何绘制和图像绘制方法相结合，　可以在尽量保证场景真实性的前提下加速图像帧的实时生成，完成　实时漫游的功能。　ＶＲＰ平台与ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ等数据库自　结合，实现对三维村镇规划　数据的操作也是本项目研究的关键技术内容，为测试的方便，在测　试平台使用了ＡＣＣＳＥＥ小型数据库。　２．４平台特点与特色　２．４．１平台仿真度高，区别于能流畅实现村镇的三维漫游功能，　部分村镇信息查询等功能，满足决策者对村镇规划功能的要求。　２．４．２可以实时把画面用“虚拟相机”进行拍摄出图，能直观、精确、　更大范围地展现规划设计方案，有效地提高规划审批决策科学性。　２．４－３该系统作为公共服务平台，可通过二次开发，开放接口，扩展　到经济、卫生、交通、应急、消防等领域，将为村镇综合管理提供信息　化保障，具有较便捷的推广性。　

本课题为２０１３年度浙江省住房与城乡建设厅课题—基于ＶＲＰ虚拟现实技术的浙江省三维村镇规划信息化平台设计与开发（２Ｏｌ３ｚ０ｌ５）　作者简介：赵筱斌（１９７５一），男，四川宜宾人，浙江建设职业技术学院建筑与艺术系讲师，软件工程硕士。　・５２・　科技论坛　３平台的经济与社会效益　３．１经济效益。浙江省村镇共有１５１６个（截至２００７年底），项　目研究目前遴选出典型村镇为个案进行研究，项目架设好Ｂ／Ｓ系统　结构交互平台，为项目进一步完成、完善更多的村镇仿真系统打好　基础。项目建成后，为浙江省规划信息化水平提升做出明显成效，也　为浙江省建筑数字化程度的提升做出重大贡献。开发完成此平台　后，浙江省村镇无需再拨开发经费，每个村镇节约至少５０万元（按　目前市场报价），整个浙江省可节省开支７．５８亿元人民币。浙江省　三维村镇规划信息化平台建成并投入使用后，可以与相关企事业单　位商业合作，在此公用平台上投入隐Ｉ生广告，提供增值服务，从而产　生巨大的商业价值。　３．２社会效益。研究成果专注于虚拟现实与三维可视化技术在　数字村镇规划领域中研发和推广，目标是国内领先的村镇虚拟现实　技术解决方案。　在可预期的将来，项目专门针对数字村镇完全自主研发出系统　平台，再结合ＶＲＰ相关的数字城市仿真平台（ＶＲＰ—Ｄｉｇｉｃｉｔｙ）、三维　网络平台（ＶＲＰＩＥ）、三维仿真系统开发包（ＶＲＰ—ＳＤＫ）等，能满足不　同数字规划管理领域，不同层次决策者对数字仿真的需求。三维仿　真及规划及辅助决策系统是数字城市规划、建设、管理与服务数字　化工程的重要组成部分，它综合运用ＧＩＳ、遥感、网络、多媒体及虚　拟现实仿真等高科技技术，为村镇数字化提供三维可视化管理和规　划辅助决策支持功能。　４平台的保障力量　４．１人员保障。项目分别由高校、企业与政府职能机构等三部分　技术力量组成：项目主持单位高职院校负责三维仿真规划平台的总　体设计制作与调试，并开展对整个项目的综合研究。项目在实施过　程中，对村镇基础数据的采集，利用研究小组学生在暑期社会实践　中调查数据、采集可视化资料及到乡镇管理部门查询资料，也为项　目的完成打下坚实基础。本科院校为本项目提供理论支撑，在校的　的虚拟现实方面的硕士研究生，也参与到项目中，为项目提供了技　术支持保障。　４．２资料保障。规划设计院作为合作企业单位，在村镇规划方面　有非常丰富的经验，在长期的项目运作实践中与村镇规划管理部门　有良好的沟通，负责提供浙江省典型村镇规划相关图纸，及村镇现　有相关其它资料。企业内部有较多的规划专家，可以对项目进行深　度研究。提供了一手资料，研究中的村镇规划栏目就由他们提供，为　项目的顺利进行提供了重要的保障作用。　４．３政策保障。浙江省住房和城乡建设厅科技委村镇建设专业　委员会，对项目的推广提供政策上的扶持，所在的村镇建设专业委　员会在项目研究中还负责对村镇管理者规划信息化方面进行指导。　每年都会对浙江省村镇优秀规划方案进行汇编、获奖项目的收集整　理，具有非常丰富的参考资源，对建设系统相关职能部门具有良好　的沟通协调能力，便于项目具体实施过路中的运行与推广。在平台　运行过程中也可以通过使用部门的反馈，不断完善平台的功能，做　到实时更新。　结束语　基于ＶＲＰ虚拟现实技术的浙江省三维村镇规划信息化平台主　要由浙江省内各村镇的“三维虚拟仿真规划系统”组成，该系统收录　了村镇建筑物及路牌、路灯等村镇设施在内的村镇部件。登陆系统　后，使用者如同置身于真实村镇当中，在农居间穿梭游走。可实现部　分村镇信息查询等功能，满足决策者对村镇规划功能，通过后续的　研究还将继续不断完善。　目前国内尚无同类村镇规划信息平台描述，项目完成后，成为　目前国内具有较大影响力的公共服务平台。项目建成以后，可以惠　及浙江省千余个村镇，对浙江省规划信息化水平的提升起到了举足　轻重的重用，能产生较大的经济与社会效益。　参考文献　【１】王正盛．ＶＲ－Ｐｌａｔｆｏｒｍ三维互动虚拟平台帮助教￥￣［ＥＢ／ＯＬ］．北京：　ｈｔｔｐ：／／ｈｅｌｐ．ｖｒｐ３ｄ．ｅｏｍ，ＶＲＰ公司，２０１０．　【２】朱岩．鲍泓，张姝等．场景三维仿真漫游系统设计与实现『Ｊ］．北京联　合大学学报．２０１０，２４（４１：７一ｌ１．　［３］全秋燕．基于ＶＲＰ的数字校园建设ｆＪ】．福建电脑，２００８（１１）：１５２—　１５３．　［４］刘祥．虚拟现实技术辅助建筑设计【Ｍ】．北京：机械工业出版社，