3D数据可视化设计:以城市数据可视化为例

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前三篇数据可视化文章,主要从设计理念与方法的层面介绍了数据可视化设计,这篇文章将以城市数据可视化为例,与大家分享3D城市数据可视化如何助力智慧城市建设。(PS:本文讨论的智慧城市包含并不限于智慧交通、智慧医疗、智慧建筑、智慧小区等领域)

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:

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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:

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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;
  4. 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。

PS:此篇文章仅是笔者作为一名交互设计师的见解,相关跨领域的知识专业性不够,如有不足之处还望前辈/大神指正,笔者会继续修正与完善后续内容,充实个人知识体系。

 

作者:Nemo,一名在一线奋战4年的交互设计师,执着于搭建个人知识体系

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题图来自 Unsplash,基于 CC0 协议

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评论
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  1. 图一是RayData?

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  2. 正在搞3D可视化的信息系统,但是目前技术存在瓶颈。

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    1. 是的,有些理论上可以的,接入数据后实现效果不理想,有些也和投入时间成本有关系

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  3. 非常专业

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    1. 谢谢夸奖,我是交互设计师,分享下设计流程,跨工种的内容写得还是比较粗略的

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