第39期：“数字沙盘”——规划展览的视觉空间新体验
一、数字沙盘与实体沙盘
沙盘是城市的缩影，为观众提供一个鸟瞰的角度来观察城市，通揽全局。沙盘根据制作材料和制作工艺可分为实体沙盘和电子沙盘。其中实体沙盘是根据地形图、航空像片或实地地形，按一定的比例关系，用泥沙、兵棋和其它材料堆制的模型。为了展示我市近几年的建设与规划成就，促进招商引资，在增城市图书馆和新行政中心分别制作两个实体模型。
图1 增城市图书馆的城市模型
图2 增城市新行政中心的城市模型
数字沙盘则是在传统固态沙盘的基础上，加入以动态投影为主的各种多媒体声光手段，动态地展示一个城市的过去、现在和未来，是城市规划展示的新工具。数字沙盘通过加入地理数据模型，能实时动态地查找到位置、高度、坡度、河流、道路、人工工程设施、远景规划信息，并可通过三维仿真功能，实现工程设施查询及其他各种智能分析，以达到全方位、互动式的多媒体展示效果。
为了配合规划展览馆的建设，2013年市城乡规划局开展了“数字沙盘展示系统项目”。该项目结合GIS数字城市模型数据，整合城市交通体系、建筑物、水系、植被等数据，呈现多角度、全方位的数字城市信息，同时提供数据的个性化显示、数据叠加等功能，有助于调整数据模型，并起到辅助实体沙盘制作的作用。
二、数字沙盘——城市地理信息数据的一体化展示
作为城市的缩影与模型，数据沙盘需要以不同的方式形象、具体而充分地展示城市各要素，包括错落的城市建筑物、纵横的路网、形态各异的河流湖泊及森林植被。此外，除了表达城市的发展现状，还可以从动态的角度，通过整合不同时期的数据，表达城市的历史的变迁及未来的规划。历史影像、现状数据、规划成果可以有代表性地反映城市的整体变换情况，让观众在回顾过去的基础上，立足现在，展望未来。
由于城市空间数据具有不同的表达方式，影像数据具有丰富的表现能力，可以为观众形象地展示城市的概貌。三维数据则具有更好的细节表现能力及立体化的视觉体现。数字沙盘展示系统为了增强表现力，把不同类型的数据进行镶嵌、融合。通过透明化处理，实现数据叠加与可视化，达到立体化的表达效果，为观众带来丰富的视觉体验。
数字沙盘展示系统还重视互动性。系统提供详细的数据资源目录，包括基础地理数据、规划数据、专题数据等。观众可根据需要，查阅自己感兴趣的信息。此外，所展示的数据还可以进行无缝的比例尺缩放，定位到感兴趣区域，进行浏览、查询。
三、数字沙盘——变比例尺地图数据展示
我市面积1616平方公里，即使通过21米×18米的大实体模型展示，比例也需达到1:2000-1:2500，此时实体沙盘基本是一片绿地，而我市的重点区域，如国家经济技术开发区、荔城城区、教育城等都得不到有效展示，不利于突出城市重点区域，视觉上难以形成聚焦。
针对上述问题，数字沙盘展示系统通过引入变比例尺地图数据展示技术，在整体区域范围固定的基础上，适度地扩大重点区域的比例尺，比如说增城市的“一核三区”;缩小城市边缘区域的比例尺，以增强沙盘的表现力。变比例尺的地图数据展示还需要兼顾在比例尺变换的过程中，地物的扭曲程度在一定的范围内，从而保证地图显示的完整性。此外，由于需要进行影像数据与矢量数据的叠加，还需要保证两者的变形相一致。
数字沙盘展示系统对此进行创新性的探索，实现了对圆形、矩形或者任意多边形区域进行局部的比例尺放大，其边缘缓冲区域则相应地进行压缩，以达到突出重点区域的目标。以此为基础，对影像数据实现变换，达到变比例显示效果的同时与矢量数据模型更好地匹配，有助于两者的叠加显示。
图3 影像数据变比例尺显示
四、数字沙盘——实体沙盘的辅助制作
数字沙盘与传统实体沙盘都是展示城市建设的模型，两者的制作都具有相通之处。实体沙盘的制作需要进行整体轮廓的控制、数据的选取、模型的修改与简化等处理方法。数字沙盘展示系统提供各种比例变化方式的设计，在计算机中进行模拟之后再进行实体沙盘的制作，可以确保实体沙盘的效果，避免实体沙盘完成后不符合要求而耗费原材料，为实体沙盘的制作起到辅助作用。
实体沙盘的设计需要在整合地形图资料的基础上，不断地对模型进行取舍、修改、调整。数字沙盘展示系统具有数据资源目录管理的功能，可以充分地整合设计需要的基础资料，包括地形图、航空影像、规划数据、专题数据。在规划数据库的支持下，提取所需要的空间数据资源，在同一平台上进行查阅、管理，使资料的搜集与整合更方便、快捷。便捷的模型浏览、叠加、漫游，则可为实体沙盘的设计师们形象地表现城市形态。
由于实体沙盘的建设更容易受到实际区域的局限，在指定空间内进行具有侧重点的表达显得更为迫切。传统的处理方法主要通过人为的方法进行模型取舍和缩放的判断。变比例尺地图变换功能更可以对模型变换情况进行精确的数学描述，在辅助实体沙盘设计过程中更客观，科学;数据编辑、标绘的功能则提供了模型修改工具，为模型的调整与取舍提供了支持。此外，由于实体沙盘的建设有可能是暂时性的，而其设计思路和方案需要保存以利于反复使用，系统中对于数据模型的管理则可把其设计思想进行完整的进行保存。
五、推广应用
数字沙盘展示系统将为数字城市规划展览提供辅助工具，建立以城市基础地理空间信息共享、提供互通、高效、集成、一体化的数字城市展示共享服务。数字沙盘的建设将朝着动态、互动的方向发展，在为观众带来强烈的视觉冲击的同时，提供更真实的互动感受。通过互动操作，实现个性化的信息展示，为观众提供无缝比例尺的转换、献上集图片、文字、照片、视频等丰富内容的信息盛宴，让数字化、信息化、科技化得到最佳体现。
同时，数字沙盘展示系统也将会为城市规划展览馆增添风采。城市规划展览馆是一个城市的窗口和招商引资的平台，更是观众了解规划、参与规划的窗口。数字沙盘通过融合多媒体声光的表现方式，把个性化的空间信息以最愉悦的方式传递给观众。充满感染力和互动性的数字沙盘，将会为观众带来全新的视觉空间新体验。
(作者 周婷婷)
