【摘要】：伴隨科技的快速發展，當今社會逐漸步入信息化的時代，計算機技術在我國各個領域的應運也越來越廣泛。近年來，計算機技術與仿真技術相結合，形成一種研究分析系統運動行為、揭示系統動態過程和運動規律的計算機仿真技術，其在城市規劃中的應用已日益成為人們所關注的熱點話題。

　　【關鍵詞】：電子科技論文發表,期刊投稿,城市規劃,計算機仿真技術,靜態渲染圖,動畫

　　仿真技術最早應用于高能武器、航海模擬以及航天器等軍事方面。然而伴隨國民經濟的不斷發展，這門技術迅速被推廣應用到各個領域。尤其是在城市規劃中，可以利用計算機仿真技術，創建城市真實數字化模型的三維可視環境，令設計者有種處身虛擬環境的錯覺，因此，可以更好地將周邊環境與規劃設計二者相互協調配合。

　　一、計算機仿真技術簡介與原理

　　1、計算機仿真技術是一門通過專用軟件來整合聲音、動畫以及圖像的綜合性信息技術。其實現過程是，首先將三維的現實物體或環境通過計算機仿真模擬成多維的表現形式，然后將此表現形式通過數字媒介傳播給媒體瀏覽者。因此當媒體瀏覽者在觀賞時就會產生一種身臨其境的“虛擬”錯覺【1】。

　　2、計算機仿真技術的實現包括建立模型、模型轉換以及模型仿真實驗三部分。建立模型是指建立一個容易被計算機處理并能反應所研究對象實質的數學模型。根據時間關系可以將系統的數學模型分為連續時間動態模型、離散時間動態模型、混合時間動態模型以及靜態模型等。

　　所謂的模型轉換是指利用適當的算法以及計算機語言將數學模型抽象出來的數學表達式轉換成計算機能夠處理的形式，而這種形式所表現的就是“仿真模型”的內容。

　　所謂的模型仿真實驗是指按照預先設計的實驗方案來運行被載入計算機中的仿真模型，從而得到一系列的仿真實驗結果【2】。

　　二、城市規劃中對計算機仿真技術的應用

　　計算機仿真技術在城市規劃中的應用主要包括在靜態渲染圖、固定路線的動畫、交互式動態的景觀仿真、復雜的虛擬現實技術等。

　　1、靜態渲染圖在城市規劃中的應用。靜態渲染圖的操作步驟是，首先，要給建筑物體建立一個三維幾何模型;其次，對模型表面的材料質感加以設定，同時還要選定場景中合適的照明和采光等;最后，通過計算機在一個合適觀察角度將三維幾何模型渲染成單幅的靜態圖像，并將此靜態圖像顯示在計算機顯示器上或者直接打印出來。在靜態渲染圖形成的過程中，可以將所渲染的圖形與現場拍攝的相片加以合成，或者在圖形中添加一些不一定存在的花、草、樹、人等圖像，以便使得建筑和背景之間的關系表現的更加充分逼真。同時，對建筑物體建立三維幾何模型時，還可以通過采取計算機輔助設計或輔助制圖來配合工作，從而減少設計者的工作量。此外，由于靜態渲染圖的視點被加以固定，所以為了減少創建模型的工作量，設計者可以盡量省略或簡化那些被遮擋而不可視的物體【3】。

　　2、固定路徑的動畫在城市規劃中的應用。由于靜態渲染圖的視點被固定，所以在實際應用中只適合于表示一個或者幾個建筑物體。而對于復雜多量的建筑物群，靜態渲染圖往往只能靠俯視來表達全景。依靠這種方法，顯然不能將復雜的室內景觀或者大范圍的城市景觀充分展現在人們面前。由此，人們選擇將多幅靜態渲染圖同時串聯在一起，使之在計算機熒屏上連續播放，就形成了一種計算機的動畫模式。這種情境下，不僅可以讓觀察者在場景中有運動的感覺，還能讓場景中的物體如車輛、水等也能夠運動。與靜態渲染圖相比，在制作動畫時，需要適當添加選擇合適的視點以及設置合適的觀察路徑等。其原理是，首先通過計算機將關鍵的幀計算出來;然后以此關鍵幀作為基礎，運用算法令中間的畫面自動填補空缺，從而產生出動畫數據;最后，根據得到的動畫數據來播放動畫畫面。由于固定路徑的動畫涉及到結構比較復雜、數量比較大的建筑物群，因此建立三維幾何模型的工作量同樣也極其龐大，所以對于一些遮擋而不可見的物體同樣也可忽略不計【4】。

　　3、交互式動態的仿真在城市規劃中的應用。對于某些結構和空間過于復雜的建筑或城市景觀，動畫和觀察路徑已經不能夠加以完整表達。這時，人們可以應用交互式實時動態的景觀仿真技術來完成目標。交互是指觀察者能夠任意靈活調整并控制所觀察的視點、方向以及位置等。而實時動態是指計算機能夠依照觀察者任意選擇的視角以及位置而立即生出渲染圖。采用交互式動態仿真技術，其中觀察者的自由度要遠遠大于動畫，因此，需要向計算機中輸入大量的物體，在無形中就加大了建立集合模型的工作量，并使得計算機的計算量以及圖形數據處理量呈幾何倍增。所以，動態交互式仿真技術一方面對計算機硬件性能的要求非常高，另一方面還需要大量的幾何形體輸入。

　　目前簡化三維幾何模型、降低計算量和建模工作量來實現交互式動態仿真效果的方式主要有縱向拉伸和基于圖像的環視仿真兩種【5】。

　　縱向拉升，又被稱為二維半或者準三維模型，它是將復雜的地形進行縱向拉升或者把建筑的平面圖轉化成立體體塊并保證其垂直方向不變。通過這種三維的簡化模型，只需采用建筑物的平面圖及其相應高度或者復雜地面若干關鍵點的三維坐標，就可以讓計算機軟件依據已知數據自發生成立體簡化幾何模型，并且可以保證其仿真效果與全三維模型相同。

　　基于圖像的環視仿真是指，基于某一固定點，對其周圍的景觀環繞360°加以攝影，并將這些不連續的圖像用計算機整合在一起，形成一個閉合的360°全景，最后通過熒屏顯示出來。設計時，可以先將所要設計的建筑或物體制成一個靜態渲染圖，然后將其嵌入所攝的圖像之內，便可實現場景與規劃和設計的建筑或物體相互融合。

　　4、復雜的虛擬現實仿真在城市規劃中的應用。在實現交互式動態仿真時，人依靠鼠標或者操縱桿來完成觀察角度、位置以及方向的調整。這里還有許多種控制觀察的方法來提高觀察者與景觀兩者間的交互性，如可以讓觀察者戴上過濾眼鏡觀察水平方向兩相鄰視點的圖像，還可以讓觀察者戴上傳感頭盔來感應改變觀察視覺角度而產生的渲染圖，或者可以讓觀察者戴上傳感手套來向計算機傳達設計指令，亦或者可以讓觀察者穿上傳感鞋來實現人在場景中步行的模擬等等。

　　三、城市規劃中對計算機仿真技術應用的意義

　　1、在城市規劃中應用計算機仿真技術，能夠使方案設計及審批效率得到提高。通過在城市規劃中應用計算機仿真技術，可以讓設計者在審查過程中通過模擬穿行和觀察計劃方案，隨時將視點停留在重點地段，對該方案以及周圍環境間的關系進行多方向探討審查，從而保證設計的合理性。同時，利用計算機仿真技術生成三維幾何模型，符合方案規劃審批的要求，大大提高了審批的效率。

　　2、在城市規劃中應用計算機仿真技術，可以從多角度對城市建設發展的問題加以分析。利用仿真技術，可以結合城市發展建設的現狀，對城市的不同地區以及不同發展階段加以合理的規劃和設計，并形成跟蹤模型，從而避免由于規劃失誤而造成的城市建設的缺憾【6】。

　　3、在城市規劃中應用計算機仿真技術，可以有效實現城市規劃信息的準確定位和管理公開。利用計算機仿真技術實現城市規劃的三維幾何模型，可以有效對城市空間信息加以分析，并對城市管理工作加以準確定位。同時，還能將這種規劃的三維幾何模型發布到網上，實現城市規劃政務工作的公開展示。

　　結束語：通過在城市規劃中應用靜態渲染圖、固定路徑的動畫、交互式動態的仿真以及復雜的虛擬現實仿真等計算機仿真技術，創建城市真實數字化模型的三維可視環境，令設計者身臨其境，從而很大一定程度提高了設計審批的效率，同時還可以從多角度對城市建設發展方向加以分析，并能實現城市規劃的政務公開，從而起到宣傳展示規劃方案的效果。

　　參考文獻:

　　[1] 江偉.計算機網絡在城市規劃設計中的應用及經驗[J].山西建筑.2009，(05)：22-23.

　　[2] 孫大龍，張艷華.城市規劃管理信息系統建設的對策研究[J].中國高新技術企業.2007，(06)：111-113.

　　[3] 王軍，方源敏.城市規劃管理信息數據庫的設計與建立[J].中國勘察設計，2008，(01)：122-125.

　　[4] 聶康才.淺析城市規劃管理中的系統研究方法[J].山西建筑，2008，(02)：215-222.

　　[5] 喬鵬飛.AUTOLISP在城市規劃制圖中的應用[J].科學之友(B版)，2008，(01)：108-110.

　　[6] 王莉，胡開全，王陽生.城市仿真技術在城市規劃管理中的應用實例[J].中國建設信息，2008，(04)：118-121.