多媒体DLLs在数字城市规划设计中的应用

王 琼

(中国市政工程中南设计研究总院新疆分院，新疆乌鲁木齐830054)

城市规划是根据一定时期城市的经济和社会发展目标，确定城市性质、规模和发展方向，合理利用城市土地，协调城市空间功能布局及进行各项建设的综合部署和全面安排。传统的规划方案，通常建立在二维空间内。虽然CAD系统已有初步的三维功能，但不能高效、直观、协调地表现多方案、大场景的规划效果，难以进行空间关系分析和效果表达。近年来，虚拟仿真技术和图像处理技术的发展为三维城市规划管理和“数字城市”的建设奠定了基础。

但目前大多面向对象的三维模型处理软件都仅限于规划方案的表现手段，尚未成为规划方案的决策工具。这些软件极好的封装性一方面缩短了使用者的学习周期，便于虚拟现实在数字规划表现手段上的更新发展，另一方面又限制了用户专业分析需求在数字规划实时辅助设计中的实现。

为了良好兼顾用户自定义功能的开发和软件模块化的设计思想，需要将多媒体数据处理技术的功能模块与动态链接库DLLs技术相结合，促进了数字规划方法在计算机实时辅助设计中的进一步应用。

1 数字城市规划方法

数字城市规划是传统城市规划理论和方法与信息技术相结合的产物。它将诸如因特网(Internet)、3S技术(RS，GPS，GIS)、虚拟现实(Virtual Reality)等数字化的技术手段运用到城市规划的规划编制、规划审批和规划实施等环节中，不仅为城市规划者做出决策提供所需的数据、模型、优化方案，还能提供对未来城市环境的虚拟表现，实现空间、资源的有效配置和合理安排［1］。

1.1 GIS与VR技术

数字城市平台是基于虚拟现实(VR)技术建立起来的。然而VR建模前期数据必须来源于地理信息系统GIS。GIS技术具有强大的空间分析能力，如区域研究，城市交通分析，社会经济分析等，方便对繁杂的规划信息进行管理并能提供精确的空间数据支持。VR技术是一种可创建的和体验虚拟世界的计算机系统，能向用户提供临境和多感觉体验，其基本特征分为:沉浸、交互和构想。用户可以通过视觉、听觉、触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。

VR技术和GIS技术结合起来，借助于互联网可以从更大程度上紧密结合规划管理的业务流程，通过规划地区的虚拟仿真，实现动态规划的科学化和自动化，保证规划信息的及时更新，有效进行区域信息的空间分析，有利于区域规划和管理工作的深化，为城市建设和管理带来明显的经济、社会、生态效益。

1.2 VR实时辅助设计

结合GIS的VR技术在城市规划的效果展示方面，优势是显而易见的。但随着专业分析需求的进一步提高，将VR技术应用于规划设计的各专业分析模块中，会大大提高VR实时辅助城市规划设计的水平［2］。

虚拟现实技术的实现主要有3大类:一是通过直接编程实现，如VRML、C++、Delphi等;二是基于 OpenGL图形库编写程序建模同时添加实时性和交互性功能模块实现;三是直接通过建模软件和虚拟现实软件共同实现［3］。运用封装软件建模是当前的主流，也是VR技术在模拟规划景象上的优势，但要将直接编程结合多媒体数据库技术才能将VR更好地用于规划辅助设计中。

2 技术实现

2.1 多媒体数据库的嵌入

多媒体技术是利用计算机对数字化的文字、图形、图片、动画、声音以及视频等媒体信息进行处理、分析、传输，以及交互性应用的技术。是虚拟现实交互的技术基础［4］。多媒体数据库就是对多媒体信号的处理、数据的编码和管理。

在VR中，大量的格式化和非格式化数据在多媒体数据库中进行科学处理，是其在城市规划设计分析中应用的关键。尤其是非格式化数据，结构十分复杂，结合了可视化编程语言的调用，更能提高系统的柔性。

多媒体数据库中性能良好的面向对象+关系数据模型中BLOB对象可以存储大量非结构化数据对象，定义为:

＜binary large object type＞::=BLOB［＜left paren＞＜large object length＞＜right paren＞］

＜large object length＞::= ＜unsigned integer＞ |＜unsigned integer＞K|＜unsigned integer＞M|＜unsigned integer＞G

可以用Delphi实现在终端系统上的调用，代码为:

var

pData:Pchar;

with TblobStream(CreateBlobStream(FieldByName(‘Template’)，bmWrite))do begin

pData:=VarArrayLock(AFPData);

try Write(pData^，VarArrayHighBound(AFPData，1)－VarArrayLowBound(AFPData，1)+1);

finally

VarArrayUnlock(AFPData);

end;

Free;

end;

2.2 DLLs重用机制

为使VR技术更好地服务于数字城市规划过程，将各部分专业规划分析的多媒体调用代码都封装在动态链接库中，是符合模块化设计和面向对象的设计方法的。如果以后接口升级，则只需修改动态链接库的代码即可。对动态链接库中函数的修改可以自动传播到所有调用它的程序中，而不必对主程序作任何改动或处理。

动态链接库DLLs(Dynamic Link Librarys)允许同时运行的几个程序共享一组函数的单一拷贝。他不用重复编译或链接，一旦装入内存，DLLs函数可以被系统中的任何正在运行的应用程序软件所使用。而不必再将DLLs函数的另一拷贝装入内存。因为，在创建Windows程序时，链接过程并不把DLLs文件链接到程序上。直到程序运行并调用一个DLLs中的函数时，该程序才要求这个函数的地址，此时Windows才在DLLs中寻找被调用函数，并把它的地址传送给调用程序。采用这种方法，DLLs达到了复用代码的极限。

通常，DLLs都是库函数的集合，使用动态链接库就是为了将相关联的一系列函数以更有效、更快捷的方式调用。用户给出入口，函数的运算结果就从DLLs的出口送出，而看不到DLLs的执行状态。这样的DLLs代码重用机制更适合于VR技术在规划设计中数据大容量、运算速度快的要求。

3 系统综合

将GIS，RS，VR，多媒体DLLs调用技术等综合应用才能使数字城市规划设计更具有实时辅助设计性。仿真系统数据量大、数据类型多，如何组织和设计这些数据显得至关重要。数据编码、建库以及处理都需要标准化、规范化。

系统从数据层、数据驱动层和界面层对各种技术进行综合。在底层数据库中，DLG数据库和DEM数据库服务于GIS，DOM数据库服务于 RS，3D－Model数据库服务于 VR。对这3类数据库统一设计、关联建设，保证数据的统一性和惟一性。数据层为数据驱动层提供数据来源。在数据驱动层，将二维地理信息处理功能、遥感影像处理功能和三维处理功能都做成中间件，并封装在一起，形成数据驱动平台，将GIS、RS和VR三种技术综合成应用服务平台，它可以单独为本系统或其他相关系统服务。在这个封装的平台上，用户可以直接与计算机交互，进入虚拟环境。更重要的是可以利用VC++，Delphi、VB，Java等工具进行二次开发，结合多媒体DLLs技术，在界面层把所有技术集成到一个统一的界面框架下，很方便地进行二维和三维之间的交互处理［5］，系统结构如图1所示。

图1 系统综合

系统综合在一定程度上把底层数据库和界面应用系统分开，又结合了DLLs的代码重用机制，避免直接访问造成的系统隐患，将大大地提高数字城市规划设计的效率。

4 结束语

数字城市规划方法引入虚拟场景，形象直观。但更重要的是在城市规划中生成数据，为城市规划实施和计算机城市规划信息管理提供实时辅助设计。多媒体DLLs技术可以自定义对VR底层数据源的调用，同时考虑到了数据调用的复杂性和安全性，兼顾了程序执行对时间和空间的节约。

结合多媒体DLLs技术，将网络技术、3S技术及虚拟现实技术等多领域交叉应用于数字城市规划方法中，为规划景观提供实时辅助设计的临境效果。利用GIS很强的空间分析能力，VR很好的建模功能和基于多媒体DLLs的二次开发，让VR技术融入到规划师的日常工作中，为城市规划设计提供实时辅助决策，更好地对城市规划进行总体构思，减少设计缺陷，提高规划质量和进度。

［1］李粉莉，童小念.Creator和Vega Prime在数字城市规划中的应用［J］.计算机与数字工程，2010，38(12):154－156

［2］史慧珍，党安荣，迟伟.虚拟现实技术实时辅助城市规划设计研究［J］.地理信息世界，2008(5):61－65

［3］李国松，杨柳青.虚拟现实技术在风景园林规划与设计中的应用研究［J］.中国园林，2008(6):32－36

［4］史元春，徐光祐，高原.中国多媒体技术研究:2009［J］.中国图象图形学报，2010，15(7):1023－1041

［5］刘昌华，张文志，李沛，等.虚拟现实技术在南京市规划与设计中的应用［J］.河南理工大学学报，2007，26(1):36－41