城市環(huán)境的過程式建模技術(shù)研究.pdf

1、大規(guī)模城市環(huán)境已經(jīng)成為眾多應(yīng)用領(lǐng)域的重要支撐，如城市規(guī)劃、駕駛仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等，高效的城市環(huán)境建模是實(shí)現(xiàn)城市數(shù)字化、提升城市管理水平的關(guān)鍵技術(shù)。本文首先指出實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境的建模技術(shù)的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)一套算法，既強(qiáng)調(diào)靜態(tài)場景的高度真實(shí)感，同時盡可能增強(qiáng)動態(tài)行為的生命特征。然后討論了高效構(gòu)建城市環(huán)境的途徑，包括基于文法產(chǎn)生式、數(shù)學(xué)模型、人工智能的過程式場景建模技術(shù)，基于圖像、視頻的場景重建技術(shù)以及基于多智能體的交通流建模技術(shù)。
　　 本文

2、所做的工作集中在三個方面：
　　 首先，提出了規(guī)則驅(qū)動的城市路網(wǎng)建模方法。該方法直觀地表示了路網(wǎng)建模規(guī)則，從而解決了大尺度、多樣性的城市道路自動建模問題。路網(wǎng)建模結(jié)果達(dá)到了以用戶的設(shè)計(jì)意圖為導(dǎo)向、后期可以交互修改的目標(biāo)。道路結(jié)構(gòu)是路網(wǎng)形態(tài)的關(guān)鍵特征，因此研究了典型道路結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)表示。為了擴(kuò)展典型道路結(jié)構(gòu)的局限，一種統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)模型用來解決樣本的道路結(jié)構(gòu)的提取和重用，從而產(chǎn)生出更加豐富的路網(wǎng)形態(tài)。
　　 其次，提出了約束優(yōu)化的

3、街區(qū)建模方法。該方法解決了地塊上各種要素的布局與建模問題。各種要素的布局定義為滿足布局模板和規(guī)劃約束的代價函數(shù)。優(yōu)化算法包括粒子群優(yōu)化算法和路徑規(guī)劃算法，通過最小化代價函數(shù)搜索到最優(yōu)解，并解釋為最優(yōu)布局。優(yōu)化算法的效率通過空間形態(tài)風(fēng)格樹得到了極大地提高，因?yàn)轱L(fēng)格樹建立起優(yōu)化參數(shù)之間的緊密聯(lián)系，大大降低了搜索的空間復(fù)雜度，提高了布局的合理可信度。三維建模過程包括基本模型建模和組裝，即建立各類要素的模型庫，然后根據(jù)二維布局選取基本模型加以應(yīng)

4、用，合成大規(guī)模城市場景。該方法具有三點(diǎn)優(yōu)勢：通過城市規(guī)劃約束和布局模板能夠控制街區(qū)的整體布局，結(jié)果比其他方法合理；采用虛實(shí)相結(jié)合的方法高效生成各類要素模型，大大提高了場景的真實(shí)感；通過幾何和紋理的雙重簡化降低場景的幾何復(fù)雜度，減少繪制場景的內(nèi)存開銷。
　　 最后，提出了基于駕駛行為模擬的交通流建模方法。該方法在城市場景中加入車輛的運(yùn)動和駕駛員的行為，重現(xiàn)交通流的時空變化，讓城市環(huán)境充滿生機(jī)?；诙嘀悄荏w技術(shù)，提出了駕駛員的感知決

5、策模型，用來模擬交通流中的各種駕駛行為。與以往的交通流建模技術(shù)相比，該模型把駕駛員和車輛單元作為一個整體進(jìn)行研究，采用定量化、個性化控制駕駛員的觀察、分析與決策過程，大大增強(qiáng)了駕駛員對復(fù)雜駕駛行為的協(xié)調(diào)能力。伴隨著真實(shí)可信的駕駛行為模擬，有效的交通流仿真數(shù)據(jù)得以生成，并能夠在交通服務(wù)水平等指標(biāo)的宏觀評價方面和規(guī)劃設(shè)計(jì)方案(如車道、信號燈)的比較篩選中發(fā)揮作用。
　　 綜上所述，本文研究的方法能夠有效地過程式構(gòu)建大規(guī)模城市環(huán)境，并