虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

霍盈睿

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)角落，傳統(tǒng)對城市規(guī)劃、城市設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)的方式已經(jīng)無法滿足城市發(fā)展的需求，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域被迅速推廣后，對城市設(shè)計(jì)的工作也得到了迅速的發(fā)展。本文的主要內(nèi)容是通過城市設(shè)計(jì)工作當(dāng)中存在的問題，探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中的應(yīng)用以及提出有效的措施方案，為城市的建設(shè)工作出一份力。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 城市設(shè)計(jì) 應(yīng)用

一、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真然后通過各種攝像頭、傳感器等設(shè)備，來讓用戶體驗(yàn)一種比較貼近于現(xiàn)實(shí)的場景，使用戶沉浸到該環(huán)境中。

二、分析城市設(shè)計(jì)中常規(guī)方法與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不同

（一）常規(guī)方法存在的不足

相對于城市規(guī)劃的抽象性和數(shù)據(jù)化，城市設(shè)計(jì)更具有具體性和圖形化，以協(xié)助于以后的日常規(guī)劃管理工作。傳統(tǒng)城市設(shè)計(jì)由于技術(shù)手段的限制，設(shè)計(jì)師仍通過二維圖形來展現(xiàn)設(shè)計(jì)方案，僅在小群體設(shè)計(jì)中才使用三維建模；傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)只結(jié)合了地理信息系統(tǒng)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的二維模式；3DMAX三維建模耗時(shí)耗力，不提倡用于大規(guī)模場景中；建筑沙盤僅能鳥瞰全景，制作較為繁瑣。以上幾種方式并不能在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的動(dòng)態(tài)傳感的效果，不能完整的表達(dá)出設(shè)計(jì)者的想法和思路，存在一定的局限性。

（二）在城市設(shè)計(jì)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融合了二維GIS、多媒體等技術(shù)，它繼承了GIS系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢，可對建筑密度、容積率、選址可行性，地理周邊環(huán)境等進(jìn)行分析，以達(dá)到最有效果；它將網(wǎng)絡(luò)、遙感等技術(shù)加入其中，以達(dá)到實(shí)時(shí)更新與瀏覽的效果；它具有交互式動(dòng)態(tài)傳感等技術(shù)，以便更直觀地對場地對象、日照、視點(diǎn)、路徑等做出反應(yīng)；相比于3DMAX建模，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了全景拍攝，即虛擬建模結(jié)合全景拍攝技術(shù)使視圖三維化更方便快捷。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的完整實(shí)現(xiàn)應(yīng)包括城市設(shè)計(jì)、城市設(shè)計(jì)單體三維化及場景渲染、實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)幾部分。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

城市設(shè)計(jì)對要求城市的特定區(qū)域、土地利用、功能要求、建筑物外形與高度、交通流線、公共空間分布、景觀造型、街景風(fēng)格等要素實(shí)現(xiàn)相互配合和協(xié)調(diào)，使綜合效益最優(yōu)化。在對設(shè)計(jì)目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)要求進(jìn)行分析后，將全部信息納入空間坐標(biāo)系中（GIS和CAD都可實(shí)現(xiàn)，但要注意后期軟件的兼容性），然后在系統(tǒng)中將每個(gè)空間實(shí)際面積、方位、建筑的整體風(fēng)格及布局等按照比例要求來進(jìn)行調(diào)整；運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)輔助完成城市的土地利用、空間分割、道路交通、建筑布局等設(shè)計(jì)方案。

（二）實(shí)現(xiàn)對虛擬場景的城市設(shè)計(jì)

在實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的虛擬場景中，可將整個(gè)城市設(shè)計(jì)的方案按照不同街坊分割成若干個(gè)小的空間場景，然后借助OpenGL技術(shù)或Muligen系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)來進(jìn)行對系統(tǒng)中的場景進(jìn)行三維化渲染，以此來設(shè)計(jì)出更加逼真的效果圖。在分割時(shí)如果計(jì)算機(jī)的虛擬內(nèi)存還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，我們可以采用進(jìn)行對場景的對動(dòng)態(tài)分割。然后通過SiteBiulder或其它虛擬動(dòng)畫軟件實(shí)現(xiàn)三維空間的虛擬動(dòng)畫。

（三）實(shí)現(xiàn)城市設(shè)計(jì)的人機(jī)交流和互動(dòng)

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)好整個(gè)空間場景后，然后我們利用專業(yè)的輸入設(shè)備以及跟蹤設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對虛擬場景的感知。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的系統(tǒng)中人際接口為人機(jī)的交互提供了一個(gè)非常重要的路徑，它可以使體驗(yàn)者真實(shí)的體會到人體的感官享受和形象的三維空間環(huán)境，并且還可以與其互動(dòng)。所以說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的人機(jī)交互有效的提高了人們對設(shè)計(jì)環(huán)境的感知，可以使人們真實(shí)的體驗(yàn)到當(dāng)中去。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對城市設(shè)計(jì)后期管理的意義

（一）從管理功能的角度來分析

城市設(shè)計(jì)服務(wù)于城市規(guī)劃的管理，為了能在城市規(guī)劃的模板上展示最新的虛擬現(xiàn)實(shí)規(guī)劃的主要內(nèi)容且將各個(gè)模板與周邊的環(huán)境相融合起來，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)技術(shù)與規(guī)劃管理同步作為發(fā)展的目標(biāo)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)屬于一種城區(qū)規(guī)劃與量化的一種管理工具。而城市設(shè)計(jì)的空間信息與屬性信息的仿真系統(tǒng)主要是通過3D的方式來構(gòu)建成的，然后將設(shè)計(jì)的好的規(guī)劃方案通過三維技術(shù)來進(jìn)行仿真優(yōu)化，從而為城市空間的管理工作提供有效的真實(shí)數(shù)據(jù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在規(guī)劃管理中輕松實(shí)現(xiàn)空間定位，即快速導(dǎo)航定位三維場景數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理功能，即對虛擬現(xiàn)實(shí)中的三維場景數(shù)據(jù)進(jìn)行更改和修正；實(shí)現(xiàn)空間量算，即對虛擬三維場景中的空間距離、水平距離、高差、地表面積、地形坡度等進(jìn)行量算；信息查詢，及對建筑、植物等屬性進(jìn)行查詢；實(shí)現(xiàn)日照分析，按照空間坐標(biāo)信息，結(jié)合太陽光照時(shí)間及建筑物方位，對日照時(shí)間及建筑物遮擋情況進(jìn)行分析；實(shí)現(xiàn)城市設(shè)計(jì)方案比較，通過改變輸入數(shù)據(jù)對多套設(shè)計(jì)方案進(jìn)行虛擬比較，以選取最優(yōu)方案。

（二）從系統(tǒng)的擴(kuò)展角度來分析

VR技術(shù)的一體化操作平臺具備足夠的軟硬件接口以及功能的擴(kuò)展模板，所以可以將各部門集中起來同時(shí)運(yùn)作，并且還可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來優(yōu)化城市的整體空間布局，疏通城市的交通網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建城市的安全服務(wù)等等，非常有利于提高城市的整體管理效率，帶動(dòng)城市發(fā)展。

五、結(jié)語

本文主要分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用起來，它采用三維模擬仿真技術(shù)，讓觀眾更直觀詳細(xì)的了解到整個(gè)城市的具體規(guī)劃設(shè)計(jì)和發(fā)展前景，同時(shí)，也利于開展各種項(xiàng)目的實(shí)地的調(diào)研及招商引資等等。從目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展情況來看，采用VR技術(shù)來完成城市設(shè)計(jì)的方案越來越多，尤其在人機(jī)交互的領(lǐng)域中顯得尤為突出。這種現(xiàn)象也充分說明在城市設(shè)計(jì)當(dāng)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的效果是顯而易見的，若能夠按照這個(gè)道路一直發(fā)展下去，那我國的建筑、景觀設(shè)計(jì)以及未來的城市設(shè)計(jì)將會有更廣闊的前景。

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（作者單位：汝州市城鄉(xiāng)規(guī)劃局）