THREE-DIMENSIONAL URBAN SIMULATION FOR COLLABORATIVE URBAN DESIGN

국문 초록 (Abstract)

협조적인 도시설계는 주민들의 참여 설계과정에의 참여와 병행하여 여러 가지 다른 전공분야의 전문가들의 협력적 참여를 강조하는 도시설계이론이다. 이러한 협조적인 도시설계과정에서는 여러 분야의 정보가 공유되고 논의되어야 한다. 하지만 현실에서는 정보공유의 불평등과 의사소통의 실패가 심각한 문제로 대두되고 있는 실정이다. 특히나 도시설계에 대해 지적 배경이 없는 일반주민들은 현재 의사소통수단으로 전해지는 정보를 이해하는데 막대한 어려움을 겪고있다. 그러므로 이 연구는 이러한 협조적인 도시설계 과정에 컴퓨터를 이용한 3차원 시뮬레이션 기법을 정보전달 수단으로 사용하는 방법을 모색하고자 하는 것이다. 이 연구의 목적은 기존의 도시설계 정보전달 수단과 3차원 시뮬레이션 기법을 비교 연구함으로써 시뮬레이션 기법을 평가해보고자 하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위하여 하이 스프링스 도심 비젼닝 과정에 사용될 3차원 도시 시뮬레이션 시스템이 개발되었다. 그리고 하이 스프링스 주민들과 도시설계 전공의 학생들을 대상으로 설문조사를 시행하였다. 또한3차원 도시 시뮬레이션 시스템을하이 스프링스 도심 비젼닝 과정의 여러 주민 공청회 과정에서 사용하면서 인터뷰와 관찰조사방법을 동원하여 이 시스템이 주민 공청회에 어떤 변화를 가져왔는지를 조사하였다. 설문조사에 따른 통계분석결과는3차원 도시 시뮬레이션 시스템이 기존의 정보전달 수단보다 도시설계관련 정보를 더 잘 전달함을 증명하였다. 도시설계 전공 학생들은 6개 조항중 5개 조항에서3차원 도시 시뮬레이션 시스템이에 선호도를 나타냈고 하이 스프링스 주민들은 2개 조항에서 선호도를 보였다. 인터뷰와 관찰조사방법을 통해3차원 도시 시뮬레이션 시스템이 주민 공청회에서 다음과 같은 역할을 담당하였음이 밝혀졌다: 정보의 저장, 다변하는 회의환경 지원, 토론의 확대, 주민 학습의 지원, 참여자의 관심 확보. 결론적으로 계량적인 연구 방법과 정성적인 연구방법 모두3차원 도시 시뮬레이션 시스템이 주민 공청회에 참여한 참가자들사이의 정보 교환과 의사소통을 증진시킨다는 것을 증명하고 있다. 이러한 연구결과에 근거하여 이 논문은 이러한3차원 도시 시뮬레이션 시스템의 사용을 확대하고 이 시스템의 건설비용을 최소화하는 다음과 같은 방법을 추천한다: 기존의 3차원 모형의 이용, 3차원 도시 시뮬레이션의 지리정보 시스템화, 광범위한 지역을 대상으로 하는 3차원 데이타 구축, 그리고 다목적3차원 도시 시뮬레이션 시스템의 건설.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Collaborative urban design emphasizes public participation and cooperative work among design professionals with different backgrounds. In such a collaborative urban- design process, a variety of different types of information is exchanged and discussed by the participants. In reality, however, information inequality and communication malfunction have become a serious planning issue. A public participant who has no educational background and understanding of design has great difficulty understanding information based on current communication media.
Therefore, my study proposed a computer-aided 3D urban simulation technology as an information-delivery medium for collaborative urban design. I evaluated the possibilities of a 3D urban simulation tool as a communication medium in a collaborative urban-design process with comparisons to other contemporary urban-design presentation media.
To achieve the goal, I developed a 3D urban simulation tool for the High Springs town center visioning process. I conducted a survey of High Springs residents and design students (representing design professionals) for evaluating the simulation tool. I also used the 3D urban simulation tool in several public meetings throughout the High Springs visioning process, and conducted a series of interviews and observations about the application of the tool in those meetings. Statistical analysis showed that the 3D urban simulation tool was better than conventional design-presentation media for delivering design information. The design students preferred the simulation tool in five of six design categories, while the High Springs residents indicated the simulation tool’s superiority in two design categories. The interviews and observations provided important points that explain the roles of the simulation tool as a communication medium; data storage, facilitation of dynamic communication environment, expansion of discussion, facilitation of learning, and attraction of participants’ attention.
In conclusion, the results of all the quantitative analysis and qualitative data support the fact that the 3D urban simulation tool can improve information sharing and seamless communication among the stakeholders in a public meeting. Based on these research results, my study recommended several approaches that can maximize the uses of the 3D simulation tool and minimize the cost for constructing and managing the 3D datasets. The approaches are to use current 3D models, 3D urban simulation as a spatial database, 3D datasets covering large areas, and 3D urban simulation for multiple purposes.

목차 (Table of Contents)

• ACKNOWLEDGMENTS = ⅲ
• TABLE OF CONTENTS = ⅴ
• LIST OF TABLES = ⅷ
• LIST OF FIGURES = ⅹ
• Abstract = xii
• CHAPTER 1 INTRODUCTION = 1
• Problem Statement = 1
• Information Sharing through 3D Simulation = 2
• Research Objectives and Outline = 5
• CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW = 8
• Collaboration Theory = 8
• Advocacy Planning Theory = 8
• Collaborative Planning Theory = 10
• Communicative Planning Theory = 11
• Collaborative Urban Design = 13
• Communication Issue in Collaborative Urban Design = 18
• Overview of 3D Urban Simulation = 21
• Definition of 3D Urban Simulation = 21
• Evolution of 3D Urban Simulation = 24
• Three-Dimensional Modeling and Visualization = 28
• Three-Dimensional GIS = 30
• Three-Dimensional Urban Simulation Technologies in Urban Planning and Design = 32
• Public participation = 33
• Visual Impact Analysis = 34
• Development control = 35
• Time dependent phenomena = 36
• Historic preservation = 37
• Dispute resolution = 38
• Environment study = 39
• Three-Dimensional Urban Simulation as a Communication Medium for Collaborative Urban Design = 40
• CHAPTER 3 RESEARCH AREA AND METHODS = 44
• Background of Research Area = 44
• Development of a 3D Urban Simulation Tool = 48
• Three-Dimensional Urban Simulation Methods and Validity Variables = 49
• Accuracy and data collection methods = 50
• Reality and 3D model formats = 54
• Representativeness and simulation tools = 57
• Three-Dimensional Urban Simulation Tool for High Springs = 61
• Evaluation of the 3D Urban Simulation Tool = 64
• Survey analysis = 64
• Four-group survey analysis setting = 65
• Questionnaire form = 68
• Linear discriminant analysis = 70
• CHAPTER 4 DEVELOPMENT AND EVALUATION OF A 3D URBAN SIMULATION TOOL = 75
• Development of A 3D Urban Simulation Tool = 75
• Development of a 3D Model = 75
• Geometry modeling = 76
• Texture mapping = 87
• Data conversion = 92
• Development of GIS datasets = 93
• Data collection = 94
• Data creation = 95
• Simulation Viewer = 99
• Evaluation of the 3D Urban Simulation Tool = 101
• Analysis of the Test Results from Design Students = 103
• Comparison of Group A and B = 103
• Analysis on group C and D = 117
• Analysis of the Test Results from High Springs Residents = 125
• Comparison of group A and B = 127
• Analysis on group C and D = 136
• Discussion of Findings from the Survey Test = 140
• Roles of the 3D Urban Simulation Tool for Information Flow = 146
• Limitations of the 3D Urban Simulation Tool = 149
• CHAPTER 5 SUMMARY AND POLICY IMPLICATIONS = 154
• Research Summary = 154
• Policy Implications = 159
• Concerns for Implementation of 3D Urban Simulation = 161
• Recommendations for Integrating 3D Simulation in Local Government' Information Systems = 164
• Using current 3D models = 164
• Three-Dimensional urban simulation as a spatial database = 165
• Three-Dimensional urban simulation covering large area = 166
• Three-Dimensional urban simulation tool for multiple-purposes = 167
• Research Limitations and Future Research Needs = 168
• APPENDIX VISUAL IMPACT ANALYSIS SURVEY FORM = 174
• LIST OF REFERENCES = 178
• BIOGRAPHICAL SKETCH = 189