Dissertação de mestrado em Computer ScienceProcedural generation of content has been studied for quite some time and it is increasingly
relevant in scientific areas and in video-game and film industries. Procedural road layout
generation has been traditionally approached using L-Systems, with some works exploring
alternative avenues. Although originally conceived for biological systems modelling, the
adequacy of L-Systems as a base for road generation has been demonstrated in several
works.
In this context, this work presents an alternative approach for procedural road layout
generation that is also inspired by plant generation algorithms: space colonisation.
In particular, this work uses the concept of attraction points introduced in space colonisation
as its base to produce road layouts, both in urban and inter-city environments. As will
be shown, the usage of attraction points provides an intuitive way to parameterise a road
layout. The original Space Colonization Algorithm (SCA) generates a tree like structure,
but in this work, the extensions made aim to fully generate a inter-connected road network.
As most previous methods the method has two phases. A first phase generates what
is mostly a tree structure growing from user defined road segments. The second phase
performs the inter connectivity among the roads created in the first phase.
The original SCA parameters such as the killradius help to control the capillarity of the
road layout, the number of attraction points used by each segment will dictate its relevance
establishing a road hierarchy naturally dependent on the distribution of the attraction
points on the terrain. An angle control allows the creation of grid like or more organic
road layouts.
The distribution of the attraction points in the terrain can be conditioned by boundary
maps, containing parks, sea, rivers, and other forbidden areas. Population density maps can
be used to supply an explicit probabilistic distribution to the attraction points. Flow-fields
can be used to dictate the flow of the road layout. Elevation maps provide an additional
restriction regarding the steepness of the roads.
The tests were executed within a graphic toolbox developed simultaneously. The results
are exported to a geographical information file format, GeoJSON, and then maps are rendered
using a geospatial visualisation and processing framework called Mapnik.
For the most part, parameter settings were intuitively reflected on the road layout and
this method can be seen as a first step towards fully exploring the usage of attraction points
in the context of road layout.Gradualmente a geração procedimental de conteúdo tem-se tornado cada vez mais relevante,
sendo maioritariamente aplicada em industrias como a dos vídeo-jogos e cinema.
No que toca à geração procedimental de redes de estradas, grande parte das abordagens
em torno deste tema são baseadas em L-Systems. Embora a área de aplicação dos L-Systems
tenha sido originalmente para produzir modelos de sistemas biológicos, mostrou também
ser um algoritmo adequado para a geração procedimental de redes de estradas.
Este trabalho apresenta uma abordagem alternativa à geração procedimental de redes
de estradas que também é inspirada num algoritmo procedimental de geração de plantas,
colonização espacial, utilizando o conceito de pontos de atracão como base para gerar
padrões de estradas. Como será demonstrado, a utilização de pontos de atracão fornece
uma maneira intuitiva de parametrizar um padrão de estradas desejado.
Como a maioria dos trabalhos feitos nesta área, este método tem duas fases. A primeira
fase gera uma rede semelhante a uma árvore criada a partir de um ou mais segmentos
iniciais da rede determinados pelo utilizador. A segunda fase trata de interligar as estradas
geradas na primeira fase.
Os parâmetros iniciais do algoritmo de colonização espacial, como o kill radius, ajudam
a controlar a capilaridade da rede, os pontos de atracão que influenciam cada segmento
irão ditar a sua relevância na rede geral, estabelecendo a noção de hierarquia de estradas,
dependendo da distribuição de pontos de atracão no terreno. O controlo do ângulo entre
segmentos permite a criação de padrões de estradas tanto em forma de grelha como
padrões mais orgânicos.
A distribuição dos pontos de atracão no terreno pode ser influenciada por mapas de
fronteira, que contem as áreas válidas e/ou inválidas, como parques, mar, rios, e outras
áreas proibidas. Mapas de densidade populacional podem ser usados para fornecer uma
distribuição probabilística dos pontos de atracão. Campos de forças, podem ser usados
para ditar o fluxo da rede de estradas. Mapas de elevação oferecem uma restrição adicional
tendo em conta a inclinação das estradas.
De um modo geral, as definições de parâmetros refletiram-se de um modo intuitivo
nos padrões de redes de estradas gerados, e este trabalho pode ser considerado como um
primeiro passo na exploração do conceito de pontos de atracão na área da geração de redes
de estradas