虚拟现实技术在辅助城市规划设计的运用

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摘要:虚拟现实技术在城市规划设计中的使用，大大提升了设计工作的效率及质量，能够使设计师在城市规划中设计初出优化且完善的设计方案。主要是因为虚拟现实技术具有沉浸感和交互作用两个基本特征，其关键技术有3D建模技术、实时动态绘制技术、人及自然交互技术以及立体显示和传感器技术，这些技术是实现虚拟世界创建的关键。在城市规划设计中，依靠虚拟现实技术进行实时辅助，首先需要获取城市规划设计的具体信息，然后选择合适的VR系统，将具体数据信息转化为图像，进行虚拟场景建模及渲染，最后进行合成调试及漫游，确保场景能给人以真实感受。

关键词:虚拟现实技术;实时辅助;城市规划设计

虚拟现实技术(VR)是一个可以根据使用者提供的信息创建虚拟世界的计算机仿真系统，能够实现多源信息的融合，创建出交互式的三维动态视景和实体行为，让使用者融入其中亲身体验［1］。一个城市的规划设计是否科学合理，关系到这个城市在未来数十年的发展态势，因此必须确保规划方案的科学合理性，在城市规划设计的过程中，采用虚拟现实技术验证设计方案的质量，是一种极为便捷且高效的方式，能够让设计师及相关审核人员亲身直观全面地感受整个设计，提出具有建设性的修改意见，不断优化城市规划设计方案。

1虚拟现实技术简介

虚拟现实技术的应用，必须满足两个基本要求，其一为沉浸感，即能够让使用者有身临其境的感觉，这要求该系统必须通过一定的技术措施创造出逼真的具有视觉、触觉、听觉、嗅觉等感官形式的虚拟世界;其二为交互作用，就是使用者的行为会对虚拟世界产生影响，并且将这种影响反馈给使用者［2］。目前虚拟现实技术在城市规划设计中的应用，还不能达到预期的效果，需要不断改进不断磨合，且随着城市的不断发展，不断调整规划方案，不断改变构建的虚拟世界。虚拟现实技术在城市规划设计中的应用效果显著，设计师能够直接在虚拟世界中进行体验和考察，感受空间设计的合理性，同时结合其他审核人员及城市居民的感受及建议改进设计方案，大大提升了城市规划设计质量及其工作效率。在虚拟现实技术实时辅助城市规划设计的过程中，主要应用的技术有:①3D建模技术，包括几何建模和行为建模两种，是实现虚拟世界创建的基础，根据设计部门提供的信息建立大量的三维模型;②实时动态绘制技术，这一技术能够根据使用者的方位创建出相应的画面，并且随着其方位的变化改变其所体验到的环境，这一过程数据处理量极大，且难度较高;③人及自然交互技术，能够消除人与虚拟世界之间的界限，以视觉、触觉、听觉等多种形式让使用者真实感受到虚拟世界，并且对其产生真实的影响;④立体显示和传感器技术，利用全息技术能够真实还原物体的三维信息，逼真效果更佳，再通过传感器技术让使用者获得真实的感知。

2虚拟现实技术实时辅助城市规划设计的具体流程

2．1获取城市规划设计信息

一般情况下虚拟现实技术在城市规划中的应用，都是以相关设计院与专业的VR技术公司合作的形式进行的，所以首先VR技术部门需要先了解虚拟世界创新的一些基本信息。以广州珠江新城的城市仿真系统为例，珠江新城连接着广州越秀区、海珠区和天河区，地理位得天独厚，交通便利，在规划设计方案中，该地区被划分为以居住为主的东区和以商务办公为主的东区。在了解这些信息时，需明确该区域城市规划的空间设计，以及相关标志建筑物的地理位置，然后结合当地的地形地籍信息、规划设计方案建立三维模型。

2．2选择合适的VR系统

在城市规划设计中应用的虚拟现实技术系统的组成部分为:①硬件系统，包括服务器、工作站等形式的计算机平台，头盔、立体眼镜等形式的显示系统，以及虚拟音效系统、交互设备系统等虚拟外设;②软件系统，包括建模软件和演示软件。根据城市规划设计质量的要求选择合适的VR系统，配置合适的开发工具，一般为了保证虚拟世界的运行效果，会选择较高的配置。

2．3具体数据信息的采集转换

虚拟世界的创建，其实就是将真实的场景转化为数字化信息，再将这些信息转化为仿真场景的过程。因此，在城市规划设计中建立虚拟世界，首先需要获取大量的真实测绘信息，采用航拍等方式获取真实影像并通过相关测绘软件转化提取出模型数据信息，包括各个区域的建筑模型地理位置及相关属性数据，然后将这些信息分门别类，输入VR软件技术系统中。

2．4虚拟场景建模及渲染

在收集到足够的建模信息后，就可以开始建立虚拟的场景，利用专业的虚拟形式建模语言VRML解决实景建模问题，制作大量的以建筑物为主体的是三维实体模型，然后利用MultiGenCrestor软件生成实体的纹理、质地、光影变化等三位效果，让实体模型在视觉效果上更加真实。三维效果是确保场景真实性的必要因素，而且随着使用者视角的变化这些效果也应该随之改变，这样能够提升虚拟世界的沉浸感，消除使用者与虚拟世界之间的隔阂。

2．5虚拟环境的合成调试及漫游

在最终阶段，需要对虚拟世界的漫游系统进行调试，然后再调整相关的使用设备，比如说投影屏幕和头盔等。在这一阶段，技术人员通常会让设计师或者是找一些群粽体验一下，抗是否在感官上有异常的或者不真实的感觉，不断调试，设置最佳的感官路线，确定最佳的创建方案。

3结语

一个城市要想长期稳定地发展，必须要找准城市发展的定位，制定符合城市发展现状的长期战略，同时做好规划设计工作，确保各项城市基础设施的建立及相关区域划分的科学性［3］。虚拟现实技术在城市规划设计中的应用，能够让设计师及其他使用者真真切切地感受到设计方案实施之后整个城市的模样，全面而直观感受到设计方案是否科学合理，做出真实的评价，这对于设计部门而言是最大的帮助，能够大大提高其工作效率，确保规划设计方案的质量，给人民交出一份满意的答卷。

作者:王琳晔 单位:黑龙江省城市规划勘测设计研究院

参考文献：

［1］王琼．多媒体DLLs在数字城市规划设计中的应用［J］．四川建筑，2012，01:29－30．

［2］马妍，沈振江，高晓路，党安荣．城乡规划支持服务资源聚合现状及发展趋势［J］．地理科学进展，2013，11:1670－1680．