3D数据可视化设计：以城市数据可视化为例

一、智慧城市与3D城市数据可视化 智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间信息集成等新一代信息技术，促进城市服务、管理、建设等进入智慧化的模式。 抛开技术层面，从文字层面理解智慧城市的内涵，“智”指智能化，自动化，代表智商；“慧”指人文化、创造力，代表情商。 从拟人化层面理解智慧城市的构成，人物的“骨骼”对应的是城市生活的空间，城市的外在要素，如：建筑、路网、江河湖泊、山脉、草地等；“感知系统-五官”对应的是具有感知功能的传感器；“神经系统”对应的是传感器和其他通信基础设备形成的网络；“间质组织”对应的是各种数据流；最重要的“大脑”对应的是具有AI能力的大数据计算中心。 本文接下来的内容将围绕智慧城市的“骨骼”可视化设计展开，通常地理信息数据展示方式有：2D/伪3D地图、3D城市模型。 由于3D城市模型在展示智慧城市方面有其得天独厚的优势（展示效果震撼，视觉风格具有科技感，时空全方位展示，真实直观），以下文章内容将聚焦于：基于3D城市模型的智慧城市类产品可视化设计。 二、智慧城市完美呈现——城市建模可视化 三维城市模型是在二维地理信息基础上制作出三维模型，经过程序开发，可支持用户交互操作，得到一种真实、直观的虚拟城市环境的感受。 一般从三维建模到最终城市效果呈现的过程大致如下： 白模：根据地图数据批量生成粗略的方盒模型，可以称之为城市白模。百度、高德等地图服务商有路网信息和城市模型，但是不免费对外开放，可以花钱购买或者通过第三方获取所需地图数据。 精模：在生成的白模基础上，手动构建特殊建筑或者需要精细展示的建筑模型，置于城市模型中的相应位置（由BIM数据生成的精准模型也可以与城市模型融合展示），增加模型展示的精致感与真实感。 渲染：渲染可以提高城市模型的精度与材质感，根据应用场景与产品定位，渲染出不同视觉风格的城市模型，还可以设置不同的环境场景，如白天/黑夜，雨雪/天晴模式等。 动效：添加城市模型的动效，使得城市中的重要元素更加突出，模型展示具有动态感，也可以让观赏者的视野更加开阔，展示的数据更加全面。 音效：听觉作为视觉获取信息通道的补充，合适的音效可以调动观赏者的情绪，增强智慧城市可视化的场景融入感。 3D城市模型效果片段 三、智慧城市真实呈现——倾斜摄影建模 1. 倾斜摄影的概念与特点 倾斜摄影技术通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入符合人眼视觉的真实直观世界。倾斜摄影模型可以获取更加精准的地理信息，给用户带来更加真实的视觉体验。此外，利用航拍大规模成图的优点和倾斜影像批量提取与处理的方式，有效降低城市三维建模的成本。 2. 数据与倾斜摄影模型融合展示 将倾斜摄影采集到的影像转换为地理信息数据后，可以与业务数据，视频&图片类非结构化数据，地形、白模等空间数据高精度融合，并提供业务层应用展示。在智慧城市领域，将传感器、音/视频采集设备感知到的数据与倾斜摄影形成的数据模型相融合，可以广泛应用于智慧城市、智慧园区、智慧校园、智慧小区。 倾斜摄影模型 四、智慧城市尽在眼前——全景摄影 1. 全景摄影简介与应用 全景摄影，是指利用摄影的记录功能将现场环境360°全面、真实地记录下来，再通过计算机进行后期处理，以实现三维的空间展示，用VR设备观赏体验效果最佳。全景摄影广泛应用于房屋销售、旅游风景区、宾馆/酒店展示。 由于VR设备的局限性，当前市面上相关产品大多数以全景图片的形式在手机或PC上展示，如：贝壳VR看房。（PS：VR/AR类产品体验设计的内容将会在接下来的文章与大家分享） VR样板间——全景图片 2. 全景摄影采集智慧城市数据 随着5G通信技术与物联网的发展，想象一下VR全景运用在智慧城市中会有何种表现。笔者参与过一个概念智慧城市展示类项目，以VR设备为载体，以全景视频为展示方式，引导观赏者置身于城市之中，体验身临其境的感受。 通过全景相机拍摄、后期处理、特效合成、沉浸式体验开发等流程，展示出了一座人工智能、万物互联的未来智慧化城市，借助VR设备的沉浸式体验，让真实生活化的智慧城市尽在眼前。 VR360°全景视频片段 五、智慧城市模型与数据可视化设计 智慧城市涵盖的领域非常多，核心数据有：人口、单位、建筑、车辆、轨迹、污染物、生态等。可视化设计师需要选择合适的数据，并与城市模型融合设计可视化效果。 1. 合理筛选智慧城市的数据信息 在设计智慧城市类可视化产品时，可以根据具体产品需求和资金预算，选择合适的地理信息可视化方式。选定地理信息可视化方式后，需要将用户关心的业务数据恰到好处地展示出来。如何发现用户与数据详见《数据可视化设计（3）： 设计思维下的可视化设计流程》，数据信息的筛选原则详见《数据可视化设计（2）：可视化设计原则》。 2. 数据展示与城市模型融合 业务数据与城市模型融合的可视化设计需要注意： 根据可视化故事脚本，将筛选后的数据可视化为合适的视觉通道置于城市模型中，推动可视化故事的发展； 动态数据实时展示，配合动效与光影效果，体现数据的实时性与即时性； 结合可视化图表分析宏观/同纬度的数据，得到规律性的结论； 搭配因地制宜的背景音效，增强智慧城市场景的真实感和亲切感。 此外，3D模型优越的视觉表现会转移观赏者对数据本身的注意力，容易掩盖数据本事。如何在保持3D城市模型视觉冲击力的同时让观赏者不忽略关键数据的展示，达到城市模型展示与数据可视化展示的平衡，也是设计师们需要重点关注的。

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