基于虚拟现实技术的城市三维智慧应用的研究

黄爱华 罗霖 唐云妹（柳州市勘察测绘研究院，广西 柳州 545006）

1 引言

随着计算机视觉、图像图形，计算机软件、硬件及三维地理信息系统（3D GIS）技术发展应用日趋成熟，虚拟现实技术的应用也不仅仅局限于游戏，也越来越广泛应用于各行各业。柳州市城市三维模型已全市域覆盖，城市三维模型信息系统的建成，可为城市规划建设管理多种领域提供基础性服务，借助虚拟现实的技术装备及系统平台，让城市管理者可以更加形象、直观，就像身处现场一样的进行“实际”的城市建设项目、城市部件等管理。

本文通过蔚莱别苑VR选房系统的实现，探索了城市三维智慧应用的主要技术节点，主要介绍了系统的设计、VR技术的运用及实际体验以及多种手段的数据采集等方面的内容。

2、虚拟现实技术简介

虚拟现实（VR）技术是二十世纪末发展起来的由应用驱动的涉及众多学科的高新实用技术，是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及遥感器技术的基础上发展起来的一门交叉技术①。 虚拟现实的使用场景可以按消费级市场和企业级市场划分，消费级市场集中在视频、游戏场景，企业级市场则主要在工业、服务、军事、医疗、建筑、教育等场景等。

通常具有以下几方面的特性：

多感知性：指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。

沉浸感：指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。

交互性：指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。

自主性：指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。

3、基于虚拟现实技术的三维选房系统实现

已完成蔚莱别苑项目VR看房、三维选房系统的研发，在城市三维模型系统基础上，通过无人机实景三维模型建设、无人机高空全景拍摄、VR、三维GIS等多种技术融合、开发完成。

该系统可通过鸟瞰、内部漫游、动画及宣传视频播放等形式对项目全面展现，让客户身临其境体验项目 的区位优势、小区景观、城市风貌、楼盘样板间等，增强了项目展示的完整性和趣味性。通过该项目的开发研究，实现了VR看房、三维选房、项目进度监控、样板房虚拟展示、消防模拟等方面智能化、数字化及场景化的智慧应用。

3.1 系统功能设计

◆品牌简介：视频、酷炫UI、特效相结合，电子楼书的方式塑造品牌高端形象；

◆区位交通：对周边控规区域进行全三维还原，将现实世界与未来世界融合呈现在客户眼前，可任意角度旋转、放大、缩小；让用户由远及近体验项目的交通概况，突出表现区位优势、周边配套等。

◆实景体验：高精细三维模型制作虚拟小区绿化景观环境，用户选择小区任一路径、佩戴VR设备身临其境在小区自由行走、720度感受小区的鸟语花香。

◆选房面板：将业主提供的项目指标数据、实时的动态数据，进行数据库管理。用户可以通过价格、朝向、户型、面积来筛选户型、查看是否出售等信息。可以在三维视图中，以高亮闪烁形式表现，户型所处楼栋，朝向，位置信息。同时也让管理者实时动态掌握项目的具体情况。

◆户型品鉴：建立户型、装修风格、家具等数据库，用户佩戴VR设备身临其境在客厅、房间、阳台、窗户等区域自由行走，切实体验房屋户型结构是否合适，室外景观、采光通风等是否满意等。可以为客户实现改变装修风格，调整家具尺寸大小等智能化高端定制。

3.2 多种技术相结合三维模型制作

3.2.1 数据来源：高精度地形图数据、无人机的倾斜摄影、无人机高空全景拍摄、高清照相机等多种手段，实现了多种采集手段、多种数据格式、多源数据产品的及时获取、处理及融合。

◆无人机倾斜摄影：测绘地理信息行业领域内一项新型快捷的数据采集技术。通过在同一飞行器上搭载多台传感器，同时从一个正摄、四个倾斜等五个不同的角度采集影像数据。采用专业的解算软件，最后输出模型纹理清晰逼真的三维实景模型。另外从倾斜影像可以批量提取建筑物顶部结构及建筑物纹理，极大提高了城市三维建模数据采集效率，同时也为模型模型细部分析时提供的可靠的参考，特别是复杂的建筑、地区。

◆高空全景拍摄

无人机定点悬停指定高度，单点进行360全景拍摄，在鸟瞰数据采集中具有重要意义。航拍可不受地面障碍物的遮挡，清晰地俯瞰并记录拍摄对象及其所在地理环境的外部信息。对项目总体效果控制起到了非常重要的作用。

3.2.2 三维模型制作

城市三维模型包括地形模型、建筑模型、交通设施模型以及其他模型等,按区域的重要性，分等级进行模型精细度的划分，参照国家规范，分四级进行。采用3d max三维建模软件进行全要素规范化三维模型制作，烘焙渲染，导入到城市三维模型管理信息系统。

4、小结

通过蔚莱别苑VR选房系统开发项目制作研究了基于虚拟现实技术的城市三维智慧应用主要技术，研究了管理系统设计内容、实际体验VR技术运用于项目管理的效果，为后续项目全面开展奠定了坚实的基础。为保证系统数据的实时现势性，我们采用多种手段，快速高效的采集地理信息相关要素。通过快速高效的精确、详实、丰富的基础地理信息，可提效增质的保障城市建设和规划管理工作，为政府部门和社会公众提供权威可靠的空间信息服务，为实现“三维智慧城市管理”建设的保驾护航。