數(shù)字冰雹 大規(guī)模城市建筑渲染技術(shù)解析

重點(diǎn)推文

一、大規(guī)模城市建筑，數(shù)字孿生城市的核心元素

隨著5G、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能的廣泛應(yīng)用，以及”新基建”政策的實(shí)施，城市的發(fā)展與管理模式 正在由”數(shù)字化”進(jìn)入"新智慧化”時(shí)代，智慧城市的內(nèi)涵不斷豐富，基于數(shù)字孿生理念的新型智慧城市管理模式正不斷推進(jìn)城市管理各領(lǐng)域升級(jí)革新。數(shù)字孿生城市，是以基礎(chǔ)設(shè)施為支撐，通過在數(shù)字世界對(duì)真實(shí)物理空間進(jìn)行仿真和反映，并在數(shù)字世界進(jìn)行模擬試驗(yàn)和分析預(yù)測(cè)，為城市管理指令下達(dá)、流程體系的進(jìn)一步優(yōu)化提供決策依據(jù)，最終賦予城市實(shí)現(xiàn)智慧化管理與科學(xué)決策的能力。建設(shè)數(shù)字孿生城市，最重要的是對(duì)整個(gè)城市進(jìn)行三維空間展示，而大規(guī)模城市建筑渲染，是構(gòu)建城市三維空間的核心元素。

數(shù)字冰雹十余年、上千個(gè)行業(yè)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，使我們對(duì)在不同應(yīng)用場(chǎng)景、不同監(jiān)測(cè)范圍、不同展示需求下的大規(guī)模城市建筑渲染有著深刻理解和認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)數(shù)字冰雹大規(guī)模城市建筑的多精度模型數(shù)據(jù)以及應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行解析。

二、大規(guī)模城市建筑渲染 技術(shù)解析

構(gòu)建數(shù)字孿生城市，大規(guī)模城市渲染是最關(guān)鍵的技術(shù)之一。數(shù)字冰雹針對(duì)用戶的不同管轄范圍和應(yīng)用需求，可提供不同精度城市建筑模型數(shù)據(jù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模城市建筑的動(dòng)態(tài)加載，從地球全景到大規(guī)模城市建筑直至具體設(shè)備的平滑過渡，無需進(jìn)行畫面切換；此外還可為用戶提供多種城市建筑風(fēng)格，充分滿足用戶不同應(yīng)用場(chǎng)景需求。

1.多精度城市建筑模型，無限接近真實(shí)世界

數(shù)字冰雹可視化系統(tǒng)可提供城市簡模、概念精模、傾斜攝影模型、建筑精模等不同精度模型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無限接近真實(shí)的可視化，充分滿足用戶需求。可在提供高水準(zhǔn)視覺效果的基礎(chǔ)上，為用戶匹配最優(yōu)方案、為用戶業(yè)務(wù)應(yīng)用提供有力支撐。

1.1簡模城市 大規(guī)模城市級(jí)態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)

簡模城市是指依據(jù)樓宇的高度和形狀，建出大片樓宇的外形輪廓，不展示樓宇的精細(xì)外觀，主要用于大范圍城市態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)，直觀展現(xiàn)城市建筑分布態(tài)勢(shì)，可確保可視化系統(tǒng)高效運(yùn)行，建設(shè)時(shí)間周期短、成本也相對(duì)較低。以城市視角，對(duì)城市宏觀建筑分布態(tài)勢(shì)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，能從形狀上區(qū)別不同建筑，但從外觀顏色等方面，不體現(xiàn)具體差別。重點(diǎn)突出城市監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指標(biāo)，滿足用戶對(duì)城市管理數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行精細(xì)掌控的需求。

1.2概念精模，較大范圍精細(xì)化態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)

概念精模是指對(duì)指定建筑按照實(shí)際精細(xì)外觀進(jìn)行建模，其他建筑按照概念化精細(xì)外觀進(jìn)行建模，即外觀造型與不一定與實(shí)物完全匹配，但類型相同、尺寸接近的精細(xì)三維建筑模型。適用于在滿足用戶對(duì)部分建筑想要優(yōu)異的建筑效果的需求上，最大程度節(jié)約構(gòu)建成本和時(shí)間的應(yīng)用場(chǎng)景。通過概念精模建模，對(duì)重點(diǎn)安保場(chǎng)館進(jìn)行精細(xì)化呈現(xiàn)，對(duì)于重點(diǎn)安保場(chǎng)地之外的建筑使用了概念化建模，既保證了對(duì)安保區(qū)域的精細(xì)化監(jiān)測(cè)，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了可視化系統(tǒng)快速構(gòu)建。

1.3傾斜攝影模型 園區(qū)級(jí)態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)

傾斜攝影模型是指通過航空拍攝采集的三維城市模型，其視覺效果高度接近真實(shí)景物。適用于對(duì)城市建筑有著高精度監(jiān)測(cè)需求的園區(qū)級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景。系統(tǒng)對(duì)接傾斜攝影數(shù)據(jù)，通過三維渲染，對(duì)園區(qū)建筑進(jìn)行高度還原，真實(shí)再現(xiàn)區(qū)域道路、建筑、設(shè)施等細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的全三維精細(xì)化呈現(xiàn)，輔助管理者提升精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)效能。

1.4建筑精模，重點(diǎn)樓宇建筑監(jiān)測(cè)

建筑精模除了可以實(shí)現(xiàn)建筑的實(shí)際精細(xì)外觀，還支持展示樓宇內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)信息。適用于對(duì)單體建筑有重點(diǎn)監(jiān)測(cè)需求的場(chǎng)景。除了建筑的實(shí)際精細(xì)外觀，還支持展示樓宇內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)信息。真實(shí)還原紋理、材料，內(nèi)部結(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)，提高管理者對(duì)重點(diǎn)樓宇的結(jié)構(gòu)、設(shè)施、能耗等要素進(jìn)行精細(xì)化監(jiān)測(cè)的能力和效率。

2.智能化全尺度渲染，視野無極縮放顯示

有別于割裂的場(chǎng)景切換方式，數(shù)字冰雹可視化系統(tǒng)具備智能化全尺度渲染能力，支持從地面到太空的連貫渲染，可依據(jù)用戶視野動(dòng)態(tài)加載不同精度級(jí)別的模型數(shù)據(jù)，自動(dòng)優(yōu)化顯示效率，可實(shí)現(xiàn)從宇宙空間到大規(guī)模城市、再到建筑、裝備細(xì)節(jié)的無級(jí)放縮，流暢呈現(xiàn)。

（從樓宇到太空無極縮放）

（從太空到樓宇無極縮放）

3.多種城市建筑風(fēng)格

數(shù)字冰雹可視化系統(tǒng)可針對(duì)用戶不同可視化場(chǎng)景的應(yīng)用需求，提供多種建筑風(fēng)格，主要包括信息化風(fēng)格、寫實(shí)化風(fēng)格以及實(shí)體化風(fēng)格等，針對(duì)不同可視化場(chǎng)景的應(yīng)用需求，均可提供超炫酷顯示效果、非凡視覺體驗(yàn)均。

4.城市建筑實(shí)時(shí)光影計(jì)算

支持實(shí)時(shí)光影計(jì)算，如：基于大氣光照擴(kuò)散模型的大氣衰減透視效果，可以更加真實(shí)、自然地反應(yīng)地表距離遠(yuǎn)近，增強(qiáng)地形地貌的空間感，以及動(dòng)態(tài)陰影的光照效果、大規(guī)模全局光陰影；屏幕空間射線追蹤的動(dòng)態(tài)環(huán)境反射效果等，真實(shí)展示城市建筑實(shí)時(shí)光影狀態(tài)，可以更加真實(shí)、自然地反映城市建筑視覺效果，增強(qiáng)逼真感、空間感。

5.動(dòng)態(tài)八叉樹高效渲染

針對(duì)大規(guī)模城市海量建筑顯示，數(shù)字冰雹可視化系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)八叉樹技術(shù)與可視渲染技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，將三維空間場(chǎng)景中的模型對(duì)象遞歸劃分為不同層次的樹結(jié)構(gòu)，進(jìn)行組織和優(yōu)化管理，逐層簡化存儲(chǔ)、處理細(xì)節(jié)，確保了在大規(guī)模城市海量建筑的高效率渲染、交互操作的零延時(shí)分析響應(yīng)。

6.高級(jí)渲染特效

除了上述對(duì)城市建筑的渲染效果外，系統(tǒng)還支持豐富的高級(jí)渲染特效，包括動(dòng)態(tài)輝光的車流效果、城市夜間燈光等，提供更加逼真、豐富、細(xì)膩的三維城市建筑顯示效果；同時(shí)支持任意角度建筑模型剖分，便于快速、詳細(xì)查看建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，多角度掌握細(xì)分領(lǐng)域運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

7.三維建筑結(jié)構(gòu)剖分

針對(duì)用戶對(duì)單體建筑有重點(diǎn)監(jiān)測(cè)需求的場(chǎng)景，除了建筑精模效果渲染，還可對(duì)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)建筑進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)剖分。通過對(duì)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)建筑進(jìn)行精細(xì)化三維建模，可實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)備設(shè)施的真實(shí)復(fù)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)剖分，支持建筑結(jié)構(gòu)逐級(jí)展開查看，并可進(jìn)行點(diǎn)選查詢、視點(diǎn)調(diào)整及場(chǎng)景切換等交互操作，充分滿足用戶對(duì)重點(diǎn)建筑進(jìn)行監(jiān)測(cè)的需要。

三、構(gòu)建數(shù)字孿生城市，城市管理轉(zhuǎn)型升級(jí)

數(shù)字孿生城市建設(shè)如火如荼，構(gòu)建數(shù)字孿生的核心——大規(guī)模城市建筑渲染，與數(shù)字孿生城市共生共存，是數(shù)字冰雹可視化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。構(gòu)建數(shù)字孿生城市，打造數(shù)字冰雹可視化系統(tǒng)是在充分整合城市各領(lǐng)域信息資源的基礎(chǔ)上，利用可視化渲染技術(shù)，將大規(guī)模城市建筑及各領(lǐng)域管理要素通過三維建模進(jìn)行精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)，為城市智慧化以及精細(xì)化管理提供決策依據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)城市全要素?cái)?shù)字化和虛擬化、城市全狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化、城市管理決策協(xié)同化和智能化，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實(shí)交融的城市發(fā)展格局，助力城市管理轉(zhuǎn)型升級(jí)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市智慧式管理和運(yùn)行。