一種基于CityEngine創(chuàng)建道路網(wǎng)的方法探討*

張獻(xiàn)偉，劉衛(wèi)軍，石 磊，楊志強(qiáng)

(新疆工程學(xué)院土木工程學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830023)

隨著數(shù)字化城市的發(fā)展，道路網(wǎng)的建設(shè)也在不斷更新，對于現(xiàn)實(shí)已有的道路的創(chuàng)建，一般采用地信技術(shù)采集二維數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化進(jìn)行的，這種方法需要數(shù)據(jù)采集，拓?fù)涮幚淼燃夹g(shù)加工，費(fèi)時費(fèi)力，CityEngine建模方式獨(dú)特，通過參數(shù)化的CGA規(guī)則批量創(chuàng)建模型[1]。本文采用CityEngine技術(shù)手工創(chuàng)建道路網(wǎng)，然后附加CGA規(guī)則生成道路模型，這種道路模型更貼近于實(shí)際效果，效率高速度快。

本文采用軟件版本是CityEngine2018.1，采用的影像圖數(shù)據(jù)是來自軟件自帶的Get Map Date功能獲取的。

1 創(chuàng)建道路方法

道路網(wǎng)于城市而言十分重要沒有規(guī)劃好就會給出行帶來麻煩。道路網(wǎng)還有很重要一個作用就是在城市的規(guī)劃的時候大都參考著現(xiàn)有的道路來進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)?？雌饋砗敛黄鹧鄣穆肪W(wǎng)還是城市規(guī)劃的重點(diǎn)對象。CityEngine有較強(qiáng)的道路編輯能力，一般有兩種建立方式。

1.1 隨機(jī)創(chuàng)建

CityEngine可以在地形、道路數(shù)量、障礙圖層等參數(shù)條件下自動創(chuàng)建道路網(wǎng)， CityEngine自帶有道路創(chuàng)建工具 Grow Streets，可參數(shù)化地控制所生成的道路數(shù)量寬度等屬性。應(yīng)用最廣泛的就在電影、游戲場景中，在這些場景中只需要其達(dá)到可視化效果強(qiáng)的目的即可[2-3]。

1.2 手工創(chuàng)建道路網(wǎng)

對于現(xiàn)實(shí)中的道路需要在地形或者影像圖的基礎(chǔ)下通過 CityEngine自帶的道路創(chuàng)建工具來對影像圖中的道路進(jìn)行手工的創(chuàng)建[4]。這種方法創(chuàng)建道路的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及隨機(jī)創(chuàng)建路網(wǎng)的方法，但其優(yōu)勢就在于可人為的控制道路的生成，雖然隨機(jī)創(chuàng)建的方式也可對創(chuàng)建完成的道路網(wǎng)進(jìn)行修改但創(chuàng)建完成后再進(jìn)行修改會使工作量變得非常大[5-7]。手工創(chuàng)建道路網(wǎng)適合現(xiàn)實(shí)中小范圍道路的創(chuàng)建，其精確度比較依賴影像圖的清晰程度。

本次建模因?yàn)槭切》秶穆肪W(wǎng)所以采用手工創(chuàng)建道路網(wǎng)，創(chuàng)建工具可以根據(jù)需求自行創(chuàng)建道路模型。創(chuàng)建步驟如下：(1)新建一個工程場景。(2)單擊道路手動繪制工具，即可根據(jù)實(shí)際需要畫出道路走勢。若在繪制過程中與同圖層中的其他道路相交則兩條道路的相交處將會自動連接并生成路口。道路繪制工具所創(chuàng)建的道路在默認(rèn)情況下是直線型的，但在現(xiàn)實(shí)生活中存在較圓滑的道路曲線，因此要調(diào)整繪制道路的圓滑度，如圖1所示。

圖1 創(chuàng)建道路

2 調(diào)整路段沖突

在進(jìn)行道路創(chuàng)建過程中尤其是在道路的交叉處會產(chǎn)生許多的沖突使道路網(wǎng)出現(xiàn)問題。CityEngine在遇到無法將道路沖圖轉(zhuǎn)化成合理路段時，會自動將沖突路段標(biāo)記為紅色方便人為進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)沖突較多較復(fù)雜時就要使用道路清理工來進(jìn)行調(diào)整，道路沖突如圖2所示，道路沖突調(diào)整后如圖3所示。

圖2 道路沖突調(diào)整前

圖3 道路沖突調(diào)整后

手動創(chuàng)建的道路難免有令人不滿意的地方，在需要調(diào)整的地方可以通過道路編輯工具球來對道路進(jìn)行修整。道路編輯工具球包括兩種類型分別是曲線工具球與道路寬度工具球。曲線工具球控制著道路的走向與弧度拉動曲線工具球，可對道路的長度方向、弧度進(jìn)行調(diào)整；道路寬度工具球控制著道路各個邊界部分的寬度.拉動寬度工具球，可調(diào)整行車道、左右人行道的寬度。這兩種工具條配合使用可以使道路更加逼真。

3 CGA規(guī)則

根據(jù)街道形狀的不同，CGA初始規(guī)則也不同。應(yīng)用CGA規(guī)則“rules/simpleStreets.cga”到街道形狀上這些初始規(guī)則的描述如下。

街道(Street)：根據(jù)路寬應(yīng)用街道貼圖；人行道(Sidewalk)：應(yīng)用人行道貼圖，分布道路兩邊樹、路燈等；十字路口(Crossing)：應(yīng)用道路底色貼圖；交叉路口(Junction)：同十字路口；連接入口(JunctionEntry)：同十字路口。

框選要賦予紋理的街道模型，附加CGA規(guī)則后道路效果如圖4所示。

圖4 賦予規(guī)則的道路

4 手工創(chuàng)建道路網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

采用CityEngine技術(shù)手工創(chuàng)建道路網(wǎng)，然后附加CGA規(guī)則生成道路模型，這種道路模型更貼近于實(shí)際效果，效率高速度快，這種方法簡單方便，能根據(jù)實(shí)地道路情況真實(shí)展現(xiàn)道路的寬窄，長度，形狀等，廣泛應(yīng)用于市政規(guī)劃，園林設(shè)計(jì)，智慧城市等領(lǐng)域。

5 總 結(jié)

CityEngine雖然在大批量快速創(chuàng)建道路網(wǎng)方面有著巨大的優(yōu)勢，但在某些方面還需要加強(qiáng)，如在對道路建模時道路的寬度一直不變，這就導(dǎo)致在設(shè)有公交站或在易發(fā)生交通事故設(shè)有的緊急避險(xiǎn)車道的路段，在構(gòu)建道路模型時往往會出現(xiàn)一些矛盾和沖突，需要人為的去根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改。