近些年，三维GIS技术发展非常迅速。目前，国内许多城市已建立了三维GIS系统，为规划和城市形象服务。国内三维GIS发展，目前面临的主要问题是采用直接建模方式，建设成本高、设计更新周期长且效率低下。
GIS软件提供商Esri为提高ArcGIS的三维建模和三维设计能力，收购了瑞士公司Procedural和其旗舰产品CityEngine。CityEngine的特点是基于规则建模，用户可以根据GIS数据中建筑物和设施的各种属性自动实时建模，例如建筑物的高度、楼层数、层高、屋顶样式、外墙样式等;公共设施的属性、尺寸、间距、功能等;道路桥梁的用途、尺寸、材质等都可以实时调整修改，并立即展现。这可以为城市规划、设施管理、建筑设计提供快速建模和展示工具。此外，用户可以直接在三维场景中进行规划设计，并对其他建模软件建立的模型进行规则定义和修改，降低了三维GIS建模、规划、更新的人力物力成本，极大地提高了工作效率。CityEngine对ArcGIS的完美支持，使很多已有的基础数据不需转换即可迅速实现三维建模，减少了系统再投资的成本，也缩短了三维GIS的建设周期。
由ArcGIS和CityEngine创建的荷兰鹿特丹市的三维未来市景(3sNews 配图)
那么，用户如何使用CityEngine，从事GIS工作。CityEngine提供的关键功能是利用简单的二维GIS数据创建高端的三维内容。CityEngine包括三个核心成分：特征、属性和既定规则。用户提供任一成分的信息越多，所创建的3D内容就越复杂、越逼真。CityEngine能从这三个成分中创建各种各样的3D内容。目前，专注于通过建筑物的组成部分、建筑物内部构造、街道以及场景填充物体，如树木、电线杆、车辆和人，创建城市环境。
为了简单理解如何使用CityEngine，首先要创建建筑物的外部环境。用户在地理数据库中，如果恰好有表示建筑物多边形特征的数据，将CityEngine的物体建筑规则与数据连接起来，即可创建物理建筑的三维模型。
首先，使用建筑物高度(BuildingHeight)属性,将建筑物的二维多边形底部向上拉伸，形成三维区块。为了获取更多信息，比如建筑物的屋顶类型，使用CityEngine里的建筑规则，即可形成各种各样的屋顶，凸起的、扁平的或是三角形状。如果用户拥有一个包含图层数(FloorCount)的区域，可以使用建筑规则，将建筑区块分成不同楼层，每个楼层可以分成不同的带有窗沿和阳台的窗户。只要使用这一工作流，都可实现。
为了增加三维建筑物的真实感，CityEngine具有定义纹理质地的规则，纹理即搭建在所创建模型的屋顶和各边的图像。比如，建筑物的屋顶可以定位为屋顶材料类型(RoofMaterialType),该屋顶材料类型包括砖块、混凝土或瓦楞铁等属性值。同样，用户也可以采用不同的方法，如提取一小块卫星影像或是一块真实质地的纹理在所创建模型的屋顶上。接下来，是建筑物的各面，用户同时可以根据地面、中部和顶层设置不同的纹理，这样，所创建的模型就自动覆盖了一层实际可用的建筑材料，如木质、砖块或石料。用户也可以一步定义一整套方案。
但是，如果用户没有建筑物的这些属性，还能不能使用GIS数据建立模型呢?答案是肯定的。CityEngine可以根据用户提供的或多或少的数据，创建具有代表性的建筑物模型。从带有区段划分法令或是一些简单的街道网络的土地所有权块状中创建非常详细的城市环境。以下详细介绍如何实现这些城市环境的创建。
符合当地分区法的建筑物区块和住宅设计(3sNews 配图)
用户可以通过各种各样的方式使用CityEngine创建的模型。城市设计者将这些模型带入他们的GIS数据库，使用由ArcGIS和ArcGIS3DAnalyst分析提供的地理处理功能进行深入分析。娱乐业和安全性仿真验证方面的专业人员可以使用这些模型，与其他三维渲染和游戏包装，一起形成更大的工作流。其他领域的创新人员同样可以使用这些新工具，创建最大容量的三维输电线路。
目前的问题之一是，CityEngine面对更多的是三维创建方面的专业人士，而非一般的GIS用户。尤其是对于城市规划者来说，他们实际上需要将CityEngine中最好的部件(规则、高端三维创建)和ArcGIS最好的部件(数据管理、分析和共享)相结合，并在一个工作流中实现城市规划。Esri目前也正在设计新的解决方案满足这一需求。
新方案的主要目标是当城市规划者探索为其生活和工作的人们提供更多的垂直解决方案时，使可视化、设计和理解城市环境变得简单可行。新的解决方案将允许用户体验内部设计、开发商建议、甚至是基本的分区法(像是最大建筑高度)，并能获得针对这些决策后果的及时的视觉和分析反馈。比如，城市规划者如果通过了高建发展的决策，建筑物之间的遮挡以及居住视野的减小将可能影响现有住户。抑或是，更改分区法来增加最大建筑高度，那么对现有住户的影响比对现有道路和下水道网络更难处理。这也将是Esri新解决方案所要解决的问题。(编译 刘茜茜)
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