Transforming from 2D to 3D: A Review of Urban Green Space Visualization and Analysis Methods at Different Scales

Wei Zhang; Anqi Chen; István Valánszki

doi:10.36249/4d.76.6375

Szerzők

Wei Zhang Huazhong Agricultural University; International Science and Technology Cooperation Base for Urban and Rural Human Settlements and Environmental Sciences , Huazhong Agricultural University; International Science and Technology Cooperation Base for Urban and Rural Human Settlements and Environmental Sciences
Anqi Chen
Valánszki István MATE, Institute of Landscape Architecture, Urban Planning and Garden Art, Budapest, Department of Landscape Protection and Reclamation , MATE, Tájépítészeti, Településtervezési és Díszkertészeti Intézet, Budapest, Tájvédelmi és Tájrehabilitációs Tanszék

DOI:

https://doi.org/10.36249/4d.76.6375

Kulcsszavak:

városi zöldfelület, tájodellezés, 3D vegetációs térfogat

Absztrakt

A városi információs modellezés, valamint az intelligensvárosok fejlődésével a hagyományos 2D-alapú városterve-zési folyamat napjainkban 3D-s panorámás, térbeli terve-zéssé alakul át. A jelenlegi városi zöldterületek modelle-zési és elemzési módszerei nagyrészt 2D-s tájmintákra ésmutatókra támaszkodnak, amelyek nem képesek kifejeznia zöldterületek vertikális jellemzőit. Jelen tanulmány átte-kinti a zöldterületek 3D környezetben történő modellezé-sére általánosan használt módszereket, és elemzi alkal-mazhatóságukat. Három különböző léptékű – térségi, tele-pülési és objektum szintű - esettanulmányt tárgyal, majdmélytanuláson és parametrikus modellezési eszközökönalapuló automatizált modellezési és elemzési eljárást építfel mindegyikhez. A három esettanulmány a következőmódszereket veszi sorra: országos léptékű 3D vegetációstérfogat becslése a GEDI segítségével Kína különbözővárosaira, voxel-modellek építése LiDAR pontfelhőadatokalapján egy középiskolai campus zöldfelületeire, vala-mint L-rendszer generatív algoritmusok alkalmazása a fáknövekedésének szimulálására és előrejelzésére egy kol-légiumi területen. A javasolt 3D zöldterületi modellezésiés elemzési módszerek támogathatják a zöldterületek észöldfelületek 3D modellezési és elemzési igényeit külön-böző léptékekben.

Szerző életrajzok

Wei Zhang, Huazhong Agricultural University; International Science and Technology Cooperation Base for Urban and Rural Human Settlements and Environmental Sciences, Huazhong Agricultural University; International Science and Technology Cooperation Base for Urban and Rural Human Settlements and Environmental Sciences

egyetemi docens
e-mail: zhang28163@icloud.com
Anqi Chen

végzős tájépítész hallgató
e-mail: chenanqi05@sina.com
Valánszki István, MATE, Institute of Landscape Architecture, Urban Planning and Garden Art, Budapest, Department of Landscape Protection and Reclamation, MATE, Tájépítészeti, Településtervezési és Díszkertészeti Intézet, Budapest, Tájvédelmi és Tájrehabilitációs Tanszék

PhD, habil, tanszékvezető
egyetemi docens
e-mail: Valanszki.Istvan@uni-mate.hu

Hivatkozások

[1] Casalegno, Stefano – Anderson, Karen – Cox, Daniel T. C. – Hancock, Steven – Gaston, Kevin J (2017). Ecological connectivity in the three-dimensional urban green volume using waveform airborne lidar. Scientific Reports, 7, 45571. DOI: https://doi.org/10.1038/srep45571

[2] Kazazi, Ali Khosravi – Rabiei-Dastjerdi, Hamidreza – McArdle, Gavin (2022): Emerging paradigm shift in urban indicators: Integration of the vertical dimension. Journal of Environmental Management, 316, 115234. p. 12 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115234

[3] Shu, Qiguan – Roetzer, Thomas – Detter, Andreas – Ludwig, Ferdinand (2022): Tree Information Modeling: A Data Exchange Platform for Tree Design and Management. Forests, 13(11), 1955. DOI: https://doi.org/10.3390/f13111955

[4] Gobeawan L. – Lin, E. S. – Tandon, A. – Yee, A. T. K. – Khoo, V. H. S. – Teo, S. N. – Yi, S – Lim, CW – Wong, ST – Wise, DJ – Cheng, P – Liew, S. C. – Huang, X – Li, Q. H. – Teo, L. S. – Fekete, G. S. – Poto, M. T. (2018): Modeling trees for virtual Singapore: From data acquisition to CityGML models. The International Archives of the Photogrammetry. Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 42, 55-62. DOI: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-4-W10-55-2018

[5] Rappaport, Danielle I. – Morton, Douglas C. – Longo, Marcos – Keller, Michael – Dubayah, Ralph – dos-Santos, Maiza Nara (2018): Quantifying long-term changes in carbon stocks and forest structure from Amazon forest degradation. Environmental Research Letters, 13(6), 065013. DOI: https://doi.org/10.1088/1748-9326/aac331

[6] Hosoi, Fumiki – Nakai, Yohei – Omasa, Kenji (2013): 3-D voxel-based solid modeling of a broad-leaved tree for accurate volume estimation using portable scanning lidar. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 82, 41–48. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2013.04.011

[7] Li, Shihua – Dai, Leiyu – Wang, Hongshu – Wang, Yong – He, Ze – Lin, Sen (2017): Estimating Leaf Area Density of Individual Trees Using the Point Cloud Segmentation of Terrestrial LiDAR Data and a Voxel-Based Model. Remote Sensing, 9(11), 1202. DOI: https://doi.org/10.3390/rs9111202

[8] Omasa, Kenji – Hosoi, Fumiki – Uenishi, T. M. – Shimizu, Yoshikazu – Akiyama, Yukihide (2008): Three-Dimensional Modeling of an Urban Park and Trees by Combined Airborne and Portable On-Ground Scanning LIDAR Remote Sensing. Environmental Modeling & Assessment, 13(4), 473–481. DOI: https://doi.org/10.1007/s10666-007-9115-5

[9] Anderson, Karen – Hancock, Steven– Casalegno, Stefano– Griffiths, Amber – Griffiths, David– Sargent, F. – McCallum, John– Cox, Daniel T. C. – Gaston, Kevin J. (2018): Visualising the urban green volume: Exploring LiDAR voxels with tangible technologies and virtual models. Landscape and Urban Planning, 178, 248–260. DOI: https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2018.05.024

[10] Lindenmayer, Aristid (1968): Mathematical models for cellular interactions in development, Parts I and II. Journal of theoretical biology, 18(3), 280-315. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-5193(68)90079-9

[11] Huo, Kedi (2021): Research on Tree Branch Modeling Methods of L-system Based on Image Sequence. [Master thesis]. Nanjing Normal University: Nanjing. DOI: https://doi.org/10.27245/d.cnki.gnjsu.2020.000701

[12] Liu , Pu – Liu, Yuan – Xu, Xiaosheng (2016): Three-Dimensional Modeling Technology of Virtual Plant in Digital Landscape. In: Shanmugapriya – B., Sengar – J.S., Weller – K. (ed.) 2016 International Conference on Communications, Information Management and Network Security, Shanghai, China, SEP 25-26, 2016, Atlantis Press: Paris, France, 146-149.

[13] Hamon, Ludovic – Richard, Emmanuelle – Richard, Paul – Boumaza, Rachid – Ferrier, Jean-Louis (2012): RTIL-system: A Real-Time Interactive L-system for 3D interactions with virtual plants. Virtual Reality, 16(2), 151–160. DOI: https://doi.org/10.1007/s10055-011-0193-y

[14] Mech, Radomír (1997): Modeling and simulation of the interaction of plants with the environment using L-systems and their extensions. [PhD thesis]. University of Calgary, Calgary.

[15] Tanveer, M. Hassan – Thomas, Antony – Wu, Xiaowei – Zhu, Hongxiao (2020): Simulate Forest Trees by Integrating L-system and 3D CAD Files. In: O’Conner – Lisa (ed.) 2020 3rd International Conference on Information and Computer Technologies (ICICT), San Jose, USA, MAR 09-12, 2020, IEEE Computer Society: Los Alamitos, USA, 91–95. DOI: https://doi.org/10.1109/ICICT50521.2020.00022

[16] Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People's Republic of China (2018): Standard for classification of urban green space (26.06.2018). URL: https://www.mohurd.gov.cn/gongkai/zc/wjk/art/2018/art_17339_236545.html [21.04.2025]

[17] Lang, Nico – Jetz, Walter – Schindler, Konrad – Wegner, Jan Dirk (2023): A high-resolution canopy height model of the Earth (15.02.2023). URL: https://langnico.github.io/globalcanopyheight/ [31.10.2024]

[18] ESRI (2022): Point cloud classification using PointCNN (2022) URL: https://developers.arcgis.com/python/guide/point-cloud-segmentation-using-pointcnn/ [31.10.2024]

[19] The USDA Forest Service (2022): i-Tree Database (01.06.2022). URL: https://database.itreetools.org/#/species [31.10.2024]