元宇宙视域下未来社区公共设施场景化设计与应用

徐祥伍，吴会茹

(1 桂林信息科技学院创意设计学院，广西桂林 541000；2 湖南信息学院艺术学院，湖南长沙 410000）

《“十四五”数字经济发展规划》明确提出，加快既有住宅和社区设施数字化改造，鼓励未来社区同步规划建设智能系统。加快推动文化教育、医疗健康、娱乐休闲、体育健身等社区公共服务设施数字化供给和沉浸化服务，促进社区优质资源共享复用[1]。聚焦未来社区公共设施，元宇宙技术整合了人工智能、扩展现实、区块链、数字孪生和边缘计算等技术，为社区居民提供虚实结合公共设施场域，建立以社区居民为中心的居住环境，提供精准丰富的社区服务设施。元宇宙技术融入未来社区公共设施已具备相关条件，因此对元宇宙技术探讨面向未来社区公共设施的可行性尤为必要。

1 元宇宙的概念与未来社区公共设施相关研究

元宇宙是整合多种数字技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态，依托于扩展现实技术(XR)提供沉浸式体验，结合数字孪生技术生成现实世界的镜像场景，元宇宙技术涵盖了区块链、人机交互、人工智能、网络传输以及大数据处理等[2]。近眼显示、动作感知与处理等交互技术可以为用户提供沉浸感的虚拟现实体验。用户在元宇宙中生活、娱乐、学习和工作，开展健身娱乐、在线学习、线上问诊和场馆游览等活动。元宇宙在Scopus和知网数据库中检索筛选，在2022年5月前获得279篇外文文献和296篇中文文献，经查阅浏览与数据分析，国内外在元宇宙研究上差异明显。国外主要集中于虚拟现实技术、虚幻世界、增强现实、人机交互图像学等计算科学领域；而国内则聚焦多元宇宙优化算法、未来媒介、教育元宇宙及数字信息管理和场域建构等方面。

■图1 未来社区内涵解析

■图2 未来社区公共设施创新路径与更新方式

■图3 基于马斯洛需求理论的未来社区公共设施场景化建设内容

■图4 元宇宙视域下未来社区公共设施场景化设计流程

未来社区是以实现人民幸福生活为宗旨而创造出的数字化城市新型居住功能单元。在科技革命与产业变革背景下未来社区依托于局部试点，以人本化、生态化和数字化导向，利用数字技术优势推动公共设施服务配套向数字化、智能化转向，构建以建筑、交通、低碳、服务、邻里、教育、健康、创业和治理等九大场景创新为重点打造，突出新型社区未来生活品质，最终实现与社区居民的有机结合及与城市的共生共息[3]（图1）。

未来社区公共设施多以在社区教育设施、卫生医疗设施、文娱休闲设施、体育设施和社区养老设施上体现。针对田毅鹏在《未来社区建设的几个理论问题》中指出采取综合性的理念与行为解决城乡发展所面临的问题是未来社区建设的核心目标[1]。张云帆在《积极老龄化背景下未来社区老年教育设施适老化设计研究》在人口老龄化背景下，在社区老年设施上提出人机工学、模块化、隐形智能化、科学配置等适老化设计策略[4]。徐祥伍等在《未来社区公共设施适老化包容性设计研究》提出适老化包容性设计理念对医疗卫生、体育、文化娱乐、护理及教育设施进行展开性阐述[3]。同时在《互动参与式方法下未来社区公共设施适老化设计》中实地调研并结合适老化需求进行了设计实践[5]。分析并总结出九大创新场景在公共设施中的应用及其解决方案，结合三维坐标导向提出了相应创新路径（图2），但数字化公共配套场景化设计并未指出真正的设计落脚点。因此，文章基于用户在公共设施使用过程中的需求及问题出发，探讨了元宇宙视域下未来公共设施场景化设计及应用。

2 公共设施分类与社区居民生活需求分析

2.1 公共设施分类与社区居民使用问题分析

社区公共设施服务直接影响社区居民日常行为模式，有效把握社区内各类群体生活需求并通过其需求建立社区服务云平台，提升社区在公共设施服务供给水平。以下从公共设施五个方面调研社区各类人群的生活场景进行分析。

社区医疗设施：社区卫生站提供医疗服务有限，居民对医疗设施需求强烈，具体体现为：互联网医疗、家庭医生、健康咨询等。因此，社区医疗数字化平台亟待建设。涵盖了建设社区数字健康档案、实时健康监测、提供健康管理服务、心理咨询服务、养生保健服务等。有效加强社区卫生设施建设，提高医护人员专业素养，加强社区医院与三甲医院联动性，是保障社区居民医疗问题大趋所势。

社区养老设施：社区养老是提供居家养老大背景下的关键一环，老年群体对社区设施依赖主要为以下几点：老年日托服务、老年生活服务及老年健身服务等。创新与满足多样化老年社区服务建设包含老年公寓、老年大学、老年俱乐部和老年活动中心建设，着力解决老龄化背景下社区养老设施供给问题。

社区教育设施：社区教育设施涵盖社区在线教育平台、艺术爱好培训、共享图书馆、社区保教托幼和幸福学堂全龄覆盖等[5]。社区教育作为构建学习型社会的主要教育形式，要充分综合受教育者群体的学习需求、水平及能力的差异，依托数字孪生、云计算、区块链等元宇宙技术优势，提供精准化的社区在线教育及辅导服务，实现人人均等的社区终身教育范式。

社区体育设施：全民健身背景下，建立健全社区体育服务设施良性运营机制，推进社区健身设施数字化建设，整合社区环形智慧跑道、社区健身场馆与室外活动场地形成社区15 min全民健身覆盖。促进社区公共体育服务设施的提质增效，激发社区群体运动锻炼的兴趣。

社区文娱设施：文娱设施是社区休闲活动和文化传播的物质载体，涵盖了社区图书馆、社区公园、会客厅和棋牌室等活动场所。在分析了典型群体全时生活场景（表1），了解不同年龄段居民社区的出行、活动、通勤和娱乐休闲等特点和规律后，结合数字化优势进行文娱设施的优化，提升社区用户幸福指数。

表1 未来社区全时生活场景

■图5 元宇宙视域下未来社区公共设施场景化建设标准及系统安全设计

■图6 未来社区教育系统场景化应用

■图7 未来社区医疗设施场景化应用

■图8 未来社区体育设施场景化应用

■图9 未来社区文娱设施场景化应用

2.2 基于马斯洛需求理论社区居民生活行为与需求分析

基于马斯洛需求理论社区生活行为与需求分析，对不同年龄段的群体选取了典型的样本案例，综合社区内学前幼童、学龄儿童、青年人群、中年人群、老年人群对于公共设施的物质需求与精神满足（表2）。在未来社区公共设施场景化设计中兼顾不同年龄用户的需求，照顾弱势群体，实现居民生活与社区设施融合，让居民在社区生活中享有尊重及自我实现的满足（图3）。

表2 基于马斯洛需求理论未来社区居民生活行为与需求表

3 元宇宙视域下未来社区公共设施场景化设计特征及设计流程

3.1 元宇宙视域下未来社区公共设施场景化设计基本特征

智能动态性。基于目标受众的需求，提供精准化、自适应的智能场景，用户依托于智能虚拟场景和现实场景设施的融合实现自我需求的满足。结合社区设施物理场景，提供基于目标用户的虚拟场景选择及实时动态匹配。未来社区公共设施的场景化构成，涵盖社区居民的生活行为与需求、社区场景、设施交互体验等；设计者借助元宇宙相关技术，可实时根据用户差异调整数字化场景，确保公共设施场景化设计精准匹配，彰显了元宇宙视域下社区公共设施设计以居民需求为核心的鲜明特征。

虚实联动性。元宇宙技术的普及强化了场景化设计融入社区公共设施在物理设施和虚拟场景的联动，即增强各类公共设施节点的独立性。新型社区数字化的服务特性，借助数字化接口、以智慧场景公共设施实体整合元宇宙技术实现场域化的虚实联动，实现虚实融生的公共设施场景化新模式。以全新的社区数字化赋能具身社交，为用户提供了超现实的社交情感体验，使单独个体实现在不同场域中以不同角色获得丰富的虚拟社交体验。

■图10 未来社区养老设施场景化应用

情感互通性。基于5G、人工智能与数字孪生等多种数字技术的融合发展，通过场景化的感知社交，搭建虚实仿真场景实现共在的社交效应，积极为用户提供具身社交情感体验，营造场域化、沉浸化的公共设施，实现与社区群体产生共鸣[6]。总体来说，未来社区公共设施将以更为智能化的数字形式实现与社区用户的交互，鼓励用户积极表达情感诉求，促进社区群体的交流与沟通，实现场域与人、人与人之间的观念认同，强化邻里友好交往和社区文化氛围的营造。

3.2 元宇宙视域下未来社区公共设施场景化设计流程

（1）场景调研：在了解社区设施场景化设计对应的目标群体需求后，进一步调研公共设施场景化建设规范，将用户需求在现有设计痛点上层层剥离，找寻场景化设计的可嵌入点，从而进行场景优化，精准化的为目标群体提供沉浸化服务，结合公共设施功能特征与应用需求进行场景化设计。在用户需求上，将用户行为习惯、生活场景以线带面的形式以公共设施具体内容实现融合。依托数字化技术不断挖掘用户潜在需求，实现场景化方案的迭代更新与智能性转化。

（2）场景营造：深入了解社区居民需求和特定场景后，将场景内容、用户主体和公共设施衔接起来，通过内容叠加、虚拟复制、用户参与和数字连接等手段创造出新的场景。内容叠加指依托用户需求、场地文脉和地域符号等赋能于社区设施场景化中，为用户提供文化需求体验[7]；虚拟复制是将场域化、生活化和仪式化场景以数字化形式在各类场景空间中体现；用户参与是指借助场景内容，设计出具有价值性的交互行为，使用户产生愉悦的心理感受；数字连接主要关注用户的生活习惯与社交网络，结合线上与线下设置数字化场景，让用户从设施场景中获取场景体验。

（3）场景体验：元宇宙技术的广泛应用，用户可以在物理世界获得物质与精神生活的多元化体验，在用户交互体验过程中，场景体验数据的积累与分析对后续提升居民场景设施内容营造与交互优化提供实践指导，对营造未来数字社区沉浸式生活具有重要意义。

（4）场景优化与反馈：在场景设施投入应用后，再进行场景服务数据的场景优化和复盘。场景体验中元宇宙技术下的设施内容会不断暴露新的设计痛点，结合数据优化与迭代更新将场景内容更为丰富化并积极吸纳用户参与度，共同打造开放的数字化社区元宇宙时代（设计流程见图4）。

4 元宇宙视域下未来社区公共设施场景化设计技术架构

建立未来社区大数据云服务平台+社区公共数据库+社区App+社区公共设施应用层的联动便于综合社区公共设施实现对居民提供精准化服务，充分照顾居民生理和心理需求，积极营造健康适宜社区公共设施，有利于强化未来社区公共设施场景化设计整体架构。

4.1 设施层场景内容丰富

设施层场景内容是未来社区居民全时生活场景的物质载体，其场景内容包含了针对于儿童群体需求的社区游乐场、共享图书阅读、公园游玩和教育辅导；针对于成年人需求有社区健身、家政服务和物流配送；针对于老年人需求有口袋公园锻炼、老年大学学习、互联网医疗问诊、健康小屋和老年社团等。在场景内容丰富上可借助人工智能、大数据、云计算和数字跟踪技术实现对用户显性需求和隐性需求的挖掘，更为智能化调整与优化场景内容与系统设计（图5）。

4.2 网络层泛在技术支持

建立未来社区数字化智能管理系统，便于社区居民数据的统一管理，利用泛在技术支持实现应用层平台场景优化。通过人工智能技术使社区设施场景优化更为流畅与稳定，借助物联网技术、6G服务贯穿物理设施与虚拟场景情景交互，针对社区居民生活行为与需求提出适宜于不同人群的设施数字场景内容，提供精准化的设施场景服务体验。

4.3 感知层场景认知体验

依托于数字孪生技术实现公共设施场景内容的真实映射，以近眼显示、全息技术、手持终端、无线射频识别等不同终端技术为介质基础，探索多重感官交互的公共设施场景体验，针对于社区居民身体状况、感官情绪、服务需求等精准的推送所需内容，为元宇宙视域下未来社区公共设施场景化设计提供数据指导与借鉴[8]。

4.4 应用层平台场景优化

通过对未来社区生活场景各时间阶段行为及生活需求分析，结合社区应用层平台优化，实现社区数字化公共数据库的搭建，有利于加快未来社区公共设施数字化供给和沉浸式服务，打造群体智能、设施智能和场域智能数字化结合的公共设施实践新方向。

5 元宇宙视域下未来社区公共设施场景化设计应用

5.1 未来社区教育设施场景化应用

元宇宙视域下社区教育系统的场景化应用将借助社区平台智慧终端将教育场景与用户实现虚拟关联，通过平台资源的导入，利用PC端、移动端等实现教育内容的共享与交流，借助数字孪生技术复刻真实教学场域的内容，采取近眼显示或无线手持设备在全息投影课堂中打造人机交互、虚实结合的新教育场景，将教学内容形式转化成可视化、可触碰、三维展示的立体式信息或物体呈现[9]。依据用户教育需求差异，结合平台数据化分析，采取以典型人群为基准的订单式订制形式，将终身教育实践结合线上线下场景化融合，根据用户学习兴趣和需求定制内容，推动未来社区教育设施的完善，带动数字技术介入公共设施实现居民再教育实践进程（图6）。

5.2 未来社区医疗设施场景化应用

未来社区医疗系统场景化设计是通过统筹社区数字化信息数据平台，实现精准性解决基层社区卫生服务的大趋势。后疫情时代，社区作为疫情关键防线，其医疗系统需整体架构社区卫生中心、家庭医生看诊、AI医生问诊、健康小屋一体化的互联网+智慧医疗服务体系。通过社区公共数据库平台的调用，通过智能感知设备监测老人、孕妇和儿童的身体相关数据，并通过传感器和射频条码识别等形式将数据传输至社区信息平台上，实现社区卫生中心+城市就近三甲医院医疗服务数据共享互通，综合性提升社区医疗资源联动性[10]。针对社区日常就医可先通过AI医生进行网上问诊，结合微信小程序进入社区卫生中心预约挂号、家庭医生上门看诊并结合用户身体数据得出是否需要送至三甲医院就医等，有助于提高社区就医效率与缓解城区医院诊治压力（图7）。

5.3 未来社区体育设施场景化应用

通过数字孪生技术场景虚拟内容搭建结合人工智能、大数据等算法技术有效的将社区环形智慧跑道、长者乐园、儿童天地、社区健身场馆、球类场地智慧化数据联动，融合互联网、数字技术平台等构建全面、专业、多维性的体育配套设施，打造儿童—青年—老年“全龄化”社区健身场景[11]。加快体育设施场景化、数字化和智能化进程，推进体育服务设施数字化硬件配套与升级，为社区居民建立线上社区运动档案，针对性推荐用户每天体能训练与运动，提供系统性的数字化场景运动指导。体育设施场景化应用需考虑操作便捷和注重居民数据隐私，社区用户可进入数字化管理平台进行账号免费实名注册申请，以人脸识别技术纳入至社区体育数据平台，提升社区体育设施场景化智能化及使用效率，以期为未来社区体育设施场景化设计提供参考（图8）。

5.4 未来社区文娱设施场景化应用

未来社区文娱设施场景化应用主要依托于社区文化活动中心、文化公园、数字图书馆、棋牌室等设施，综合人工智能、大数据、数字孪生以及RFID射频识别将文娱设施与用户相关联，为社区文化传播与娱乐休闲提供数字化的平台，实现了良好的社区文娱体验。未来社区文娱设施场景化设计充分结合大数据与人工智能的集成应用，利用数字孪术和扩展现实技术实现场景虚拟交互，为社区用户提供沉浸式且形式多元的未来式文化生活环境体验。“文娱+科技”为社区用户文娱生活形成共享互通，为社区用户再教育及社区数字资源共享提供了便利，满足了用户必要的精神文化需求，为未来社区文娱生活数字化实施提供了样本（图9）。

5.5 未来社区养老设施场景化应用

根据老年人认知心理与行为习惯将老年人分为自理、介助和介护老人三种。建立互联网+社区养老+智慧护理服务数字化平台，形成社区诊所与三甲医院区域化平台数据共享模式，推动互联网+护理服务联动模式，纵向打通居家养老、社区护理、医院三位一体的未来式数字化新型智慧养老方案，具体流程以网上申请、社区及医院线下联动服务为主，借助于社区基础数据库、6G、云计算及大数据等泛在技术的支撑，架构社区养老护理平台。用户借助社区医务中心配备老人专属的数据采集智能终端设备，实时传输至社区智能健康检测站与护士随诊包中，通过社区定点护理站点就近定期上门探访介助老人、介护老人和出院康复缓解期患者等不便群体，提升社区护理服务水平。社区健康数据平台会及时更新老人养护数据，家属、护理者及老人自身可通过社区公众号查看自身健康数据，实现老年用户居家享受护理与养老服务（图10）。

6 结语

在防疫抗疫时代背景下，元宇宙技术介入社区公共设施数字化场景设计应用迫在眉睫，原有公共设施服务体系已不能满足用户在物质生活与精神文化上的需求。基于此，文章以浙江省颁发的未来社区建设政策法规为蓝本，将公共设施场景化设计与人工智能、扩展现实、区块链、数字孪生等元宇宙技术融合，依托于各类智能终端、数据采集与传感等仪器设备，针对性架构了未来社区公共设施服务内容的应用场景，在一定程度上为元宇宙技术介入未来社区公共设施场景化设计与应用提供参考与借鉴。随着元宇宙技术应用与社区公共设施实践的深度融合，群体智能、社区设施智能将成为未来社区公共设施场景数字化建设的新方向。