虚拟现实技术实时辅助城市规划设计初探

李志峰

摘 要：虚拟现实技术与城市规划设计的有机结合不仅可以实现对设计工作质量的有效提升，同时可以实现对设计质量的保障。沉浸感以及交互作用是虚拟现实技术的显著特征，3D建模技术以及动态绘制技术等是虚拟技术的重要组成部分，这不仅对城市规划设计工作自身发展有促进作用，同时对社会以及经济发展有积极意义。

关键词：虚拟现实技术；实时辅助；城市规划设计

虚拟现实技术是一项可以帮助使用者实现亲身体验的一种技术，通过计算机的仿真系统对信息世界进行虚拟创建，这对实现多源信息的有效结合有极大的促进作用，同时可实现对三维动态视景以及实体行为的创建。城市规划对城市发展有直接影响，因此为在真正意义上促进城市发展，必须实现对城市的合理规划。高效便捷是虚拟技术的显著优势与特征，在实际开展城市规划设计时可对虚拟现实技术进行利用，这可以实现设计师以及审核人员对设计结果的直观体验，对成城市规划设计方案的优化与完善有极大的促进作用。

一、虚拟现实技术简介

虚拟现实技术主要包括两个基本要求，分别为沉浸感与交互作用。沉浸感可将身临其境的感觉提供给使用者，这对系统的技术措施有较高要求，不仅需要对是视觉、听觉以及嗅觉等进行满足，同时需要对感官形式进行全方位的满足，最终实现虚拟世界的有效创建。交互作用是指使用者与虚拟世界之间存在不可分割的密切关系，使用者的行为会对虚拟世界产生影响，同时虚拟世界也会将这种影响反馈给使用者。经过不断的实践与发展，虚拟技术已经取得不小的进步，但在实际应用方面还是存在相应的缺陷，这需要我们进行不断的努力与磨合。城市在不断发展与进步，相对的规划调整方案也需要进行不断的调整，以实现二者相互适应的目标，这会促使虚拟技术朝不断完善方向发展。

应用效果显著是虚拟技术与城市设计规划的显著特点，设计师为实现对设计效果的真实体验，必须对虚拟技术进行科学合理的运用，这可从根本上对空间设计的合理性进行保障。其他审核人员以及城市居民也可通过虚拟技术实现对城市设计规划的真实体验，以便于提出意见以及建议实现城市规划设计工作的完善与优化，最终实现在保证城市设计质量的基础上提升工作效率的目标。虚拟现实技术以及城市规划设计需要多种结束协调完成，我们主要将其总结为以下几点并进行仔细分析。

（1）3D建模技术。几何建模以及行为建模是3D建模技术的重要组成部分，同时也是实现虚拟世界创建的基础与前提，为在真正意义上实现对三维模型的有效建立，必须对设计部门提供的信息进行科学合理的建立。

（2）实时动态描绘技术。为实现对方位画面的有效创建必须对该项技术进行利用。处理量极大以及难度较高是该项技术的显著特征，但可以实现对环境的真实体验。

（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。

二、虚拟现实技术实时辅助城市规划设计的具体流程

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.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。

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。

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Multi Gen Crestor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。

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众体验一下，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。

基于VR平台的专业分析对于城市规划设计的意义是显而易见的，但是，目前已有的VR软件所能提供的城市规划专业分析功能还非常有限。这种情况是由很多原因造成的，其一是与大多数的VR软件为通用软件而非专门面向城市规划设计领域的软件有关，其二是与城市规划设计对于VR技术的专业分析功能的需求还不是很明朗、尚不能被转化为切实可行的软件研发需求有关，另外也与某些专业分析需要以专业的数学模型为基础而相应的数学模型本身门槛高、难度大、尚未成熟有关。因此，规划师在应用现有VR软件的同时，也有必要对VR技术在城市规划设计领域的进一步发展和深入应用提出需求和建议。

三、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。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。

参考文献：

[1] 陈生辉，郭娜.虚拟现实技术实时辅助城市规划设计研究[J].工业，2017（1）：00146-00146.

[2] 鄭尚敏.虚拟现实技术实时辅助城市规划设计研究[J].建筑知识：学术刊，2014（B05）：373-373.