O que são modelos de cidades 3D e por que são importantes?
Você já se perguntou como as cidades se parecem em três dimensões? Como edifícios, ruas, parques, pontes e outras características urbanas são representados em formato digital? Como essas representações podem ser usadas para vários propósitos, como planejamento, projeto, gerenciamento ou exploração de cidades? Se sim, então você está interessado em modelos de cidades 3D.
A modelo de cidade 3D é um modelo digital de áreas urbanas que representa superfícies de terreno, sítios, edifícios, vegetação, infraestrutura e elementos paisagísticos em escala tridimensional, bem como objetos relacionados (por exemplo, móveis urbanos) pertencentes a áreas urbanas. Seus componentes são descritos e representados por correspondentes dados espaciais bidimensionais e tridimensionais e dados georreferenciados.
3d city model
Os modelos 3D da cidade são importantes porque podem fornecer uma visão realista e abrangente dos ambientes urbanos que podem suportar várias aplicações, como planejamento e design urbano, gestão de desastres e resiliência, turismo e patrimônio cultural. Podem também permitir novas formas de interação e comunicação com as cidades, como a realidade virtual ou a realidade aumentada.
Neste artigo, exploraremos como os modelos de cidades 3D são criados, quais são suas aplicações e quais são os desafios e oportunidades da modelagem de cidades 3D.
Como são criados os modelos de cidades 3D?
Fontes de dados e métodos
Para criar um modelo de cidade 3D, é preciso coletar dados que possam descrever a geometria e as propriedades dos recursos urbanos. Existem diferentes tipos de fontes de dados e métodos que podem ser usados para essa finalidade:
Imagens aéreas: esta é a fonte de dados mais comum para criar modelos de cidades 3D. Imagens aéreas referem-se a imagens tiradas de aviões ou satélites que cobrem grandes áreas com alta resolução. Imagens aéreas podem ser processadas usando técnicas como fotogrametria, que é a ciência de fazer medições a partir de fotografias.A fotogrametria pode produzir nuvens de pontos 3D ou malhas que representam a forma dos recursos urbanos.
Lidar: esta é outra fonte comum de dados para criar modelos de cidades 3D. Lidar significa detecção e alcance de luz. É um método de sensoriamento remoto que usa pulsos de laser para medir distâncias a objetos. O Lidar pode produzir nuvens de pontos 3D de alta precisão que representam a superfície e a altura dos recursos urbanos.
imagens terrestres: esta é uma fonte de dados que pode complementar imagens aéreas e lidar. As imagens terrestres referem-se a imagens tiradas de câmeras no nível do solo ou dispositivos móveis que capturam os detalhes e texturas dos recursos urbanos. As imagens terrestres podem ser processadas usando técnicas como estrutura do movimento, que é um método de estimar a estrutura 3D de uma cena a partir de um conjunto de imagens 2D. A estrutura do movimento pode produzir nuvens de pontos 3D ou malhas que representam a forma e a aparência dos recursos urbanos.
Outras fontes: existem outras fontes de dados que podem ser usadas para criar modelos de cidade 3D, como mapas, plantas baixas, modelos de informações de construção (BIM), dados cadastrais, dados de sensores, etc. Essas fontes podem fornecer informações adicionais sobre a localização, atributos, funções e semântica dos recursos urbanos. Essas fontes podem ser integradas aos dados geométricos 3D usando técnicas como georreferenciamento, que é o processo de atribuição de coordenadas espaciais aos dados, ou enriquecimento semântico, que é o processo de adicionar significado e contexto aos dados.
Software e ferramentas
Para processar, visualizar e analisar modelos 3D de cidades, é preciso usar software e ferramentas que possam lidar com a complexidade e diversidade dos dados. Existem diferentes tipos de software e ferramentas que podem ser utilizadas para esse fim:
Sistemas de informação geográfica (SIG): são sistemas de software que podem armazenar, manipular, analisar e exibir dados geoespaciais.O GIS pode ser usado para criar modelos de cidades 3D importando, editando e exportando dados geométricos 3D, bem como realizando análises espaciais e consultas sobre eles. Alguns exemplos de software GIS que suportam modelagem 3D de cidades são ArcGIS, QGIS, CityEngine, etc.
Projeto auxiliado por computador (CAD): são sistemas de software que podem criar, modificar e otimizar projetos 3D. O CAD pode ser usado para criar modelos de cidades 3D desenhando, modelando e renderizando dados geométricos 3D, bem como aplicando materiais, texturas e efeitos de iluminação a eles. Alguns exemplos de software CAD que suportam modelagem 3D de cidades são AutoCAD, SketchUp, Blender, etc.
Modelagem de informações da construção (BIM): são sistemas de software que podem criar, gerenciar e trocar modelos 3D de edifícios e infraestrutura. O BIM pode ser usado para criar modelos de cidades 3D integrando informações detalhadas sobre a estrutura, função e desempenho de edifícios e infraestrutura em dados geométricos 3D. Alguns exemplos de software BIM que suportam modelagem 3D de cidades são Revit, ArchiCAD, IFC, etc.
Navegadores e aplicativos da Web: são sistemas de software que podem rodar na internet e proporcionar experiências interativas e imersivas com modelos 3D de cidades. Os navegadores e aplicativos da Web podem ser usados para visualizar e explorar modelos de cidades 3D por streaming, renderização e navegação em dados geométricos 3D em páginas da Web ou dispositivos móveis. Alguns exemplos de navegadores e aplicativos que suportam modelagem 3D de cidades são CesiumJS, Google Earth, Mapbox GL JS, etc.
Quais são as aplicações dos modelos 3D de cidades?
Planejamento e desenho urbano
Uma das principais aplicações dos modelos de cidades 3D é o planejamento e design urbano. Planejamento e desenho urbano é o processo de moldar o ambiente físico das cidades para atender às necessidades e aspirações das pessoas. Os modelos 3D da cidade podem apoiar o planejamento e o projeto urbano, fornecendo uma visão realista e abrangente dos ambientes urbanos que podem permitir várias tarefas, como:
Simulando cenários: modelos de cidades 3D podem ser usados para simular diferentes cenários de desenvolvimento ou mudança urbana, como crescimento populacional, mudança no uso do solo, expansão de infraestrutura, etc. A simulação de cenários pode ajudar a avaliar a viabilidade, impactos e alternativas de diferentes planos ou projetos urbanos.
Avaliação de impactos: modelos de cidade 3D podem ser usados para avaliar os impactos do desenvolvimento urbano ou mudança em vários aspectos dos ambientes urbanos, como qualidade ambiental, equidade social, viabilidade econômica, etc. A avaliação de impactos pode ajudar a identificar as compensações, benefícios e custos de diferentes planos ou projetos urbanos.
Otimizando soluções: Os modelos 3D da cidade podem ser usados para otimizar as soluções de desenvolvimento ou mudança urbana, aplicando vários critérios, restrições e objetivos aos dados geométricos 3D. A otimização de soluções pode ajudar a encontrar os melhores ou mais adequados planos ou projetos urbanos que atendam aos objetivos e requisitos desejados.
Alguns exemplos de projetos de planejamento e design urbano que usam modelos de cidades 3D são:
Modelo 3D da Cidade de Cingapura: Este é um projeto que visa criar um modelo de cidade 3D atualizado e de alta resolução de Cingapura que pode suportar vários aplicativos de planejamento e design urbano, como planejamento mestre, projeto urbano, análise de uso do solo, planejamento de infraestrutura, etc. O projeto usa imagens aéreas, lidar e dados BIM para criar o modelo de cidade 3D.
Modelo 3D da cidade de Amsterdã: Este é um projeto que visa criar um modelo de cidade 3D abrangente e interativo de Amsterdã que pode suportar várias aplicações de planejamento e design urbano, como conservação de patrimônio, eficiência energética, redução de ruído, etc. O projeto usa imagens aéreas, lidar e dados cadastrais para criar o modelo de cidade 3D.
Modelo 3D da cidade de Londres: Este é um projeto que visa criar um modelo 3D detalhado e dinâmico da cidade de Londres que possa suportar várias aplicações de planejamento e design urbano, como modelagem de transporte, monitoramento da qualidade do ar, avaliação de risco de inundação, etc.O projeto usa imagens aéreas, lidar e dados de sensores para criar o modelo 3D da cidade.
Gestão de desastres e resiliência
Outra aplicação de modelos de cidades 3D é a gestão de desastres e resiliência. A gestão de desastres e resiliência é o processo de preparação, resposta, recuperação e adaptação a desastres que afetam as cidades. Os desastres podem ser eventos naturais ou induzidos pelo homem que causam danos significativos a pessoas, propriedades, infraestrutura ou meio ambiente. Os modelos 3D da cidade podem apoiar a gestão e resiliência de desastres, fornecendo uma visão realista e abrangente dos ambientes urbanos que podem permitir várias tarefas, como:
Avaliação de riscos: Modelos de cidades 3D podem ser usados para avaliar os riscos de desastres em ambientes urbanos, analisando a exposição, vulnerabilidade e perigo de diferentes características urbanas. A avaliação de riscos pode ajudar a identificar os possíveis impactos, perdas e danos causados por desastres nas cidades.
Mapeamento de perigos: Modelos de cidades 3D podem ser usados para mapear os riscos de desastres em ambientes urbanos, simulando a distribuição espacial e a intensidade de diferentes fenômenos de desastres. O mapeamento de perigos pode ajudar a visualizar a extensão, gravidade e probabilidade de desastres nas cidades.
Respostas de planejamento: Modelos de cidades 3D podem ser usados para planejar as respostas a desastres em ambientes urbanos, projetando e avaliando diferentes estratégias e ações para mitigar, prevenir ou lidar com desastres. As respostas de planejamento podem ajudar a reduzir os efeitos negativos, aumentar os efeitos positivos e melhorar a resiliência das cidades aos desastres.
Alguns exemplos de projetos de gestão de desastres e resiliência que usam modelos de cidades 3D são:
Modelo 3D da cidade de Katmandu: Este é um projeto que visa criar um modelo 3D da cidade de Kathmandu, no Nepal, que pode suportar aplicações de gerenciamento de desastres e resiliência, como avaliação de risco de terremotos, estimativa de danos em edifícios, planejamento de resposta a emergências, etc.O projeto usa imagens aéreas, lidar e dados BIM para criar o modelo 3D da cidade.
Modelo 3D da cidade de Nova York: Este é um projeto que visa criar um modelo 3D da cidade de Nova York, EUA, que pode suportar aplicativos de gerenciamento e resiliência de desastres, como avaliação de risco de furacões, mapeamento de inundações, planejamento de rotas de evacuação, etc. O projeto usa imagens aéreas, lidar e dados de sensores para criar o modelo 3D da cidade.
Modelo 3D da cidade de Veneza: Este é um projeto que visa criar um modelo 3D da cidade de Veneza, na Itália, que pode suportar aplicações de gerenciamento de desastres e resiliência, como avaliação do aumento do nível do mar, mapeamento de erosão costeira, preservação do patrimônio cultural, etc. O projeto usa imagens aéreas, lidar e imagens terrestres para criar o modelo 3D da cidade.
Turismo e Património Cultural
Uma terceira aplicação de modelos de cidades 3D é o turismo e o patrimônio cultural. Turismo e patrimônio cultural é o processo de promover, preservar e vivenciar os valores históricos, artísticos e naturais das cidades. Os modelos 3D da cidade podem apoiar o turismo e o patrimônio cultural, fornecendo uma visão realista e abrangente dos ambientes urbanos que podem permitir várias tarefas, como:
Criando passeios virtuais: modelos de cidades 3D podem ser usados para criar passeios virtuais de ambientes urbanos, fornecendo experiências imersivas e interativas com dados geométricos 3D. A criação de passeios virtuais pode ajudar a atrair, informar e entreter os visitantes que desejam explorar as cidades de diferentes perspectivas.
Preservando locais históricos: modelos de cidades 3D podem ser usados para preservar locais históricos de ambientes urbanos, documentando e arquivando dados geométricos 3D. Preservar locais históricos pode ajudar a proteger, restaurar e mostrar o patrimônio cultural das cidades para as gerações futuras.
Aprimorando experiências: modelos de cidades 3D podem ser usados para aprimorar experiências de ambientes urbanos, fornecendo informações e recursos adicionais aos dados geométricos 3D.Melhorar as experiências pode ajudar a enriquecer, personalizar e contextualizar o turismo e o patrimônio cultural das cidades para diferentes públicos.
Alguns exemplos de projetos turísticos e de patrimônio cultural que utilizam modelos 3D de cidades são:
Modelo 3D da cidade de Paris: Este é um projeto que visa criar um modelo 3D da cidade de Paris, na França, que pode apoiar aplicações turísticas e de patrimônio cultural, como visitas virtuais a monumentos, monumentos, museus, etc. O projeto usa imagens aéreas, fontes de dados quase em tempo real, métodos e ferramentas, além de atualizar e atualizar os dados.
Acessibilidade: Este é o desafio e a oportunidade de garantir que os dados utilizados para criar modelos 3D de cidades estejam disponíveis e utilizáveis para diversas aplicações. A acessibilidade pode ser afetada por fatores como propriedade de dados, licenciamento, compartilhamento, etc. A acessibilidade pode ser melhorada usando fontes de dados, métodos e ferramentas abertas ou padronizadas, bem como a publicação e distribuição dos dados.
Padrões e interoperabilidade
Outro desafio e oportunidade da modelagem 3D da cidade são os padrões e a interoperabilidade. Padrões e interoperabilidade referem-se ao grau em que os dados e o software usados para criar modelos de cidades 3D são compatíveis e intercambiáveis entre si. Padrões e interoperabilidade podem afetar a eficiência, flexibilidade e escalabilidade da modelagem 3D da cidade para vários aplicativos. Alguns dos desafios e oportunidades relacionados a padrões e interoperabilidade são:
Formatos: Este é o desafio e a oportunidade de garantir que os dados e softwares usados para criar modelos 3D de cidades estejam em formatos comuns ou compatíveis que possam ser lidos e escritos por diferentes sistemas. Os formatos podem ser afetados por fatores como estrutura de dados, codificação, compactação, etc. Os formatos podem ser aprimorados usando formatos padrão ou amplamente adotados, como CityGML, KML, glTF, etc., bem como convertendo ou transformando os dados.
Especificações: Este é o desafio e a oportunidade de garantir que os dados e softwares utilizados para criar modelos 3D de cidades estejam de acordo ou em conformidade com determinadas regras ou requisitos que definem suas características e comportamento. As especificações podem ser afetadas por fatores como esquema de dados, semântica, qualidade, etc. As especificações podem ser aprimoradas usando especificações padrão ou amplamente adotadas, como OGC 3D Portrayal Service, ISO 19152 LADM, INSPIRE 3D Buildings, etc., bem como validando ou testando os dados.
Protocolos: Este é o desafio e a oportunidade de garantir que os dados e softwares utilizados para a criação de modelos 3D de cidades estejam de acordo ou em harmonia com determinados procedimentos ou métodos que permitam sua comunicação e interação. Os protocolos podem ser afetados por fatores como transferência de dados, streaming, renderização, etc. Os protocolos podem ser aprimorados usando protocolos padrão ou amplamente adotados, como WFS 3D, 3DTiles, WebGL, etc., bem como implementando ou integrando os dados.
Privacidade e segurança
Um terceiro desafio e oportunidade da modelagem 3D da cidade é a privacidade e a segurança. Privacidade e segurança referem-se ao grau em que os dados e o software usados para criar modelos de cidades 3D são protegidos e éticos. A privacidade e a segurança podem afetar a confiança, a segurança e a responsabilidade da modelagem 3D da cidade para vários aplicativos. Alguns dos desafios e oportunidades relacionados à privacidade e segurança são:
Proteção de dados: Este é o desafio e a oportunidade de garantir que os dados usados para criar modelos de cidades 3D sejam protegidos contra acesso, uso, divulgação, modificação ou destruição não autorizados. A proteção de dados pode ser afetada por fatores como criptografia de dados, autenticação, autorização etc. A proteção de dados pode ser aprimorada usando fontes, métodos e ferramentas de dados seguros, bem como aplicando práticas de governança e gerenciamento de dados.
uso ético: Este é o desafio e a oportunidade de garantir que os dados usados para criar modelos 3D da cidade sejam usados de forma a respeitar os direitos, interesses e valores dos titulares dos dados e partes interessadas. O uso ético pode ser afetado por fatores como consentimento de dados, propriedade, compartilhamento, etc. O uso ético pode ser melhorado usando fontes de dados, métodos e ferramentas transparentes, bem como seguindo princípios e ética de dados.
Questões legais: Este é o desafio e a oportunidade de garantir que os dados usados para criar modelos 3D de cidades estejam em conformidade com as leis e regulamentos que regem sua coleta, processamento, armazenamento e disseminação. Questões legais podem ser afetadas por fatores como privacidade de dados, propriedade intelectual, responsabilidade, etc. Questões legais podem ser melhoradas usando fontes de dados legais, métodos e ferramentas, bem como aderindo a políticas e padrões de dados.
Conclusão
Em conclusão, os modelos de cidade 3D são modelos digitais de áreas urbanas que representam superfícies de terreno, sítios, edifícios, vegetação, infraestrutura e elementos paisagísticos em escala tridimensional, bem como objetos relacionados pertencentes a áreas urbanas. Eles podem fornecer uma visão realista e abrangente de ambientes urbanos que podem apoiar várias aplicações, como planejamento e design urbano, gestão de desastres e resiliência, turismo e patrimônio cultural. Eles são criados usando diferentes tipos de fontes e métodos de dados, como imagens aéreas, lidar, fotogrametria, etc., e diferentes tipos de software e ferramentas, como GIS, CAD, BIM, etc. Eles também enfrentam vários desafios e oportunidades, como qualidade e disponibilidade de dados, padrões e interoperabilidade, privacidade e segurança.
Esperamos que este artigo tenha lhe dado uma melhor compreensão dos modelos de cidades 3D e seu potencial para melhorar os ambientes urbanos. Se você estiver interessado em aprender mais sobre modelagem de cidades 3D ou criar seus próprios modelos de cidades 3D, confira alguns dos recursos listados abaixo.Obrigado por ler!
perguntas frequentes
Aqui estão algumas perguntas frequentes sobre modelos de cidades 3D:
Qual é a diferença entre modelos de cidades 3D e mapas 2D?
Modelos de cidades 3D e mapas 2D são representações de áreas urbanas, mas diferem em suas dimensões, detalhes e aplicações. Os modelos 3D da cidade representam as características urbanas em três dimensões (x, y, z), enquanto os mapas 2D as representam em duas dimensões (x, y). Os modelos de cidade 3D podem capturar a forma, a altura, a textura e a aparência dos recursos urbanos, enquanto os mapas 2D podem capturar apenas sua localização e atributos. Os modelos 3D da cidade podem oferecer suporte a aplicativos que exigem visualizações realistas e abrangentes de ambientes urbanos, como simulação, visualização, análise etc., enquanto os mapas 2D podem oferecer suporte a aplicativos que exigem visualizações simples e abstratas de ambientes urbanos, como navegação, orientação, referência etc.
Como posso criar meu próprio modelo de cidade 3D?
Para criar seu próprio modelo de cidade 3D, você precisa seguir estas etapas:
Colete dados que possam descrever a geometria e as propriedades dos recursos urbanos. Você pode usar diferentes tipos de fontes e métodos de dados, como imagens aéreas, lidar, fotogrametria, etc.
Processe os dados para criar dados geométricos 3D que representam a forma e a aparência dos recursos urbanos. Você pode usar diferentes tipos de software e ferramentas, como GIS, CAD, BIM, etc.
Visualize e analise os dados geométricos 3D para criar um modelo de cidade 3D compatível com vários aplicativos. Você pode usar diferentes tipos de software e ferramentas, como navegadores da Web, aplicativos, etc.
Quais são alguns exemplos de modelos de cidades 3D que posso explorar?
Existem muitos exemplos de modelos de cidades 3D que você pode explorar online ou offline. Aqui estão alguns deles:
Terreno Mundial de Césio: este é um modelo de terreno 3D global que cobre o mundo inteiro com dados de elevação de alta resolução. Você pode explorá-lo online usando o CesiumJS, um navegador da Web e um aplicativo que oferece suporte à modelagem de cidades em 3D.
Google Earth: este é um modelo 3D global que cobre o mundo inteiro com imagens de satélite, imagens aéreas, lidar e edifícios 3D. Você pode explorá-lo on-line ou off-line usando o Google Earth, um navegador da Web e um aplicativo compatível com modelagem de cidade em 3D.
Armazém 3D do SketchUp: trata-se de uma coleção de modelos 3D que abrange vários recursos urbanos, como edifícios, marcos, monumentos, etc. Você pode explorá-lo online ou offline usando o SketchUp, um software CAD e um aplicativo compatível com modelagem 3D de cidades.
Como posso aprender mais sobre modelagem 3D de cidades?
Se você quiser aprender mais sobre modelagem de cidades 3D, confira alguns dos recursos listados abaixo:
livros: Existem muitos livros que abordam a teoria e a prática da modelagem 3D de cidades, como Ciência da Geoinformação 3D: Os Artigos Selecionados do 3D GeoInfo 2014, Ciência da Informação Geográfica e Geoinformação 3D, Gestão de Dados Urbanos e Regionais: UDMS Anual 2011, etc
Diários: Existem muitos periódicos que publicam as últimas pesquisas e desenvolvimentos em modelagem 3D de cidades, como ISPRS International Journal of Geo-Information, Jornal Internacional de Modelagem de Informação 3-D, Revista de Ciências Espaciais, etc
Sites: Existem muitos sites que fornecem informações e notícias sobre modelagem 3D de cidades, como , etc
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