苑思楠，張玉坤

(天津大學(xué)建筑學(xué)院，天津300072)

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，VR)是一種綜合計(jì)算機(jī)圖形、多媒體、傳感器等多種技術(shù)發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，它為使用者提供視覺(jué)、聽覺(jué)及觸覺(jué)等感官的模擬，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬世界中物體的考察和操作。自1962年第一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)裝置問(wèn)世以來(lái)，該技術(shù)就向人們展示出誘人的發(fā)展前景，并在諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，20世紀(jì)80年代美國(guó)率先開發(fā)出虛擬洛杉磯、虛擬拉斯維加斯等項(xiàng)目用于城市互動(dòng)演示以及改造評(píng)估［1］。此后一批虛擬城市項(xiàng)目紛紛出現(xiàn)，如英國(guó)開發(fā)的虛擬倫敦項(xiàng)目，日本開發(fā)的虛擬東京項(xiàng)目，芬蘭的虛擬赫爾辛基項(xiàng)目等［2］。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些高校及研究機(jī)構(gòu)也開始致力于虛擬城市、建筑環(huán)境的研究。如浙江大學(xué)開發(fā)的虛擬故宮、武漢大學(xué)開發(fā)的數(shù)碼城市系統(tǒng)，此外同濟(jì)大學(xué)世博研究中心還將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于世博會(huì)場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)優(yōu)化之中。

然而縱觀目前國(guó)內(nèi)外城市及建筑領(lǐng)域，無(wú)論是作為演示系統(tǒng)還是輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要被作為一種高性能體驗(yàn)媒介使用，而較少應(yīng)用于研究環(huán)節(jié)。正如一些學(xué)者指出:“目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所取得的成就，剛剛開始涉及到人的感知系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)合作用問(wèn)題，還根本未涉及人類對(duì)世界的認(rèn)知機(jī)理的研究。”［3］具體而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于與人感官系統(tǒng)的緊密關(guān)聯(lián)而在環(huán)境認(rèn)知研究方面存在巨大的應(yīng)用潛力，而這一潛力目前仍未被發(fā)掘。如何充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特性，深入理解環(huán)境與人之間的相互影響，將成為該技術(shù)在城市、建筑領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢(shì)。

筆者嘗試將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于城市街道網(wǎng)絡(luò)空間認(rèn)知研究中，借此了解空間體驗(yàn)者如何對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間形態(tài)差異進(jìn)行主觀辨識(shí)并形成空間記憶。研究首先利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以真實(shí)城市網(wǎng)絡(luò)為原型構(gòu)建起一系列具有特定形態(tài)特征的虛擬城市實(shí)驗(yàn)環(huán)境，隨后將實(shí)驗(yàn)參測(cè)者主觀認(rèn)知結(jié)果同客觀空間形態(tài)量化描述進(jìn)行比較分析。研究揭示了街道網(wǎng)絡(luò)形態(tài)對(duì)人的城市認(rèn)知的影響作用，并深入解析了這種影響過(guò)程的機(jī)制與特點(diǎn)，最終為城市空間形態(tài)設(shè)計(jì)提供了有益的參考。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介

一套完整虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)兩部分共同構(gòu)成:軟件系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)虛擬城市場(chǎng)景營(yíng)造、環(huán)境模擬，并控制人與虛擬環(huán)境的實(shí)時(shí)交互行為;而硬件系統(tǒng)一方面向使用者輸出場(chǎng)景信息，營(yíng)造出身臨其境的虛擬環(huán)境，同時(shí)也提供了人機(jī)交互控制的窗口，見表1和圖1。

在軟件方面，研究選用了由美國(guó) Multigen-Paradigm公司開發(fā)的Creator+Vega軟件工作流程。目前該套軟件已成為相對(duì)成熟的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，與其他CAD以及GIS軟件平臺(tái)均有成熟的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及銜接方案［4-5］。而在硬件方面，利用IBM專業(yè)圖形工作站連接Barco3D工程投影儀進(jìn)行視頻回放和交互控制，使用者佩戴3D液晶快門眼鏡并操作搖桿操控設(shè)備實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景實(shí)時(shí)交互體驗(yàn)。全3D顯示設(shè)備的使用，讓使用者在虛擬場(chǎng)景體驗(yàn)中獲得更為真實(shí)的左右眼立體視覺(jué)，使其能夠沉浸于虛擬環(huán)境之中。

利用這一虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以營(yíng)造任意特性的虛擬城市環(huán)境供參測(cè)者進(jìn)行空間體驗(yàn)，從而展開對(duì)城市空間主觀認(rèn)知的研究。

表1 虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)構(gòu)成

圖1 虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)硬件系統(tǒng)工作流程

二、城市空間感知實(shí)驗(yàn)

為理解街道網(wǎng)絡(luò)空間如何在人頭腦中形成主觀認(rèn)知和記憶，實(shí)驗(yàn)擬招募參測(cè)者體驗(yàn)一組街道網(wǎng)絡(luò)，檢驗(yàn)人們能否明確辨識(shí)不同網(wǎng)絡(luò)的空間特性，并研究這種主觀認(rèn)知形成的過(guò)程。

1.實(shí)驗(yàn)樣本選擇及虛擬場(chǎng)景構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)首先選取三個(gè)真實(shí)城市街道網(wǎng)絡(luò)作為構(gòu)建虛擬場(chǎng)景的樣本，它們分別為來(lái)自意大利威尼斯的兩個(gè)街道網(wǎng)絡(luò)(圣馬可廣場(chǎng)區(qū)域(網(wǎng)絡(luò)a)和里奧托區(qū)(網(wǎng)絡(luò)b))以及來(lái)自中國(guó)貴州青巖的街道網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)C)，見圖2。其中圣馬克廣場(chǎng)區(qū)與里奧托區(qū)分別為威尼斯的政治核心區(qū)與商業(yè)核心區(qū)，代表了歐洲中世紀(jì)傳統(tǒng)城市街道機(jī)理;而青巖則代表了中國(guó)的傳統(tǒng)城鎮(zhèn)聚落街道機(jī)理。3個(gè)城市樣本具有相近的總體尺度規(guī)模和街道平均寬度，同時(shí)具有共同的特性——經(jīng)由自然增長(zhǎng)過(guò)程形成的不規(guī)則的城市網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。通過(guò)這樣一組實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景設(shè)置，可以檢驗(yàn)人們能否通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的空間形態(tài)特征對(duì)不同城市進(jìn)行辨識(shí)，并研究人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，是如何形成網(wǎng)絡(luò)空間記憶并作出判斷的。

城市樣本需經(jīng)過(guò)空間抽象轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。這一過(guò)程將消除真實(shí)城市中建筑樣式、街道斷面尺度、城市標(biāo)識(shí)等直觀因素干擾，從而單純研究“網(wǎng)絡(luò)形態(tài)”對(duì)人的空間認(rèn)知的影響。因此，實(shí)驗(yàn)在3個(gè)樣本網(wǎng)絡(luò)平面之上重新塑造新的城市街道空間系統(tǒng)。首先，以相同建筑高度構(gòu)建街道界面，使3個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有相近的街道斷面平均高寬尺度。隨后，街道界面被賦予相同的建筑樣式，使不同地域城市的建筑風(fēng)格差異可被忽略。至此，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造出一組理想化虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，原網(wǎng)絡(luò)中所有與研究無(wú)關(guān)的因素均被去除，而僅保留了網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)特征(見圖3)。參測(cè)者最終將對(duì)這些虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行體驗(yàn)，并將空間感受反饋。

圖2 3個(gè)虛擬城市街道網(wǎng)絡(luò)平面

圖3 虛擬試驗(yàn)中，參測(cè)者通過(guò)漫游感受網(wǎng)絡(luò)空間差異對(duì)3個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別判斷

2.街道網(wǎng)絡(luò)空間形態(tài)特征定量描述

首先利用一些常用定量分析技術(shù)對(duì)a、b、c 3個(gè)網(wǎng)絡(luò)的空間形態(tài)特性進(jìn)行描述，從而同隨后進(jìn)行的主觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較分析。分析涵蓋了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渑c幾何兩方面形態(tài)特性，其中拓?fù)涮匦悦枋隽司W(wǎng)絡(luò)路徑的空間構(gòu)成結(jié)構(gòu)和相互鄰接關(guān)系，而幾何特性則描述了網(wǎng)絡(luò)的尺度和形狀，這兩方面特性共同決定了網(wǎng)絡(luò)的整體空間形態(tài)。

(1)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫螒B(tài)特性。研究利用“空間句法”對(duì)3個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫螒B(tài)特性進(jìn)行定量分析，該理論研究方法由英國(guó)學(xué)者比爾·希利爾于20世紀(jì)80年代創(chuàng)立，目前已成為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鏊捎玫闹饕芯糠椒āＭㄟ^(guò)空間句法分析，可獲得的3個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均整合度和可理解度指標(biāo)。整合度值高低代表了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接性能的強(qiáng)弱，連接性強(qiáng)則意味該區(qū)域易于到達(dá)，反之則不易到達(dá)。網(wǎng)絡(luò)的可理解度則是對(duì)同一網(wǎng)絡(luò)局部與整體關(guān)系的衡量，它將會(huì)影響人對(duì)網(wǎng)絡(luò)的辨識(shí)能力?？衫斫舛鹊?，則網(wǎng)絡(luò)道路如迷宮般不易辨識(shí)，反之網(wǎng)絡(luò)道路易于辨識(shí)，見圖4［6］。從圖4a可見，網(wǎng)絡(luò)A、B整合度特征更為接近，分別為1.7和1.71，而以青巖為原型的網(wǎng)絡(luò)C整合度為1.42，明顯低于前二者。而圖4b所示可以看到，3網(wǎng)絡(luò)特征值均存在明顯差異，其中網(wǎng)絡(luò)C的可理解度值最高(0.71)，而網(wǎng)絡(luò)B可理解度值最低(0.21)，網(wǎng)絡(luò)A介于兩者之間(0.5)。這表明網(wǎng)絡(luò)C更易辨識(shí)，而網(wǎng)絡(luò)B的空間最不易辨識(shí)。

(2)網(wǎng)絡(luò)幾何形態(tài)特征。網(wǎng)絡(luò)密度測(cè)算是常用的網(wǎng)絡(luò)幾何形態(tài)特征定量分析方法，最早產(chǎn)生于交通工程分析，用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)尺度進(jìn)行計(jì)量。網(wǎng)絡(luò)密度指標(biāo)可通過(guò)區(qū)域內(nèi)路徑總長(zhǎng)度(Lx)與區(qū)域面積(A)比值計(jì)算，該參量記為Nl［7］。圖4c所示為計(jì)算所獲得的3網(wǎng)絡(luò)密度指標(biāo)，可以看到，網(wǎng)絡(luò)C密度值最低，僅為0.017 m/m2，而網(wǎng)絡(luò) A、B密度值比較接近，分別為0.039 m/m2與0.044 m/m2，二者明顯高于網(wǎng)絡(luò)C。

圖4 網(wǎng)絡(luò)空間形態(tài)特征定量描述

通過(guò)空間句法以及網(wǎng)絡(luò)密度分析，可以看到在整合度特性及網(wǎng)絡(luò)密度特性方面，以威尼斯街道為原型的網(wǎng)絡(luò)A、B具有相近的形態(tài)特征，而與以青巖街道為原型網(wǎng)絡(luò)C差異明顯。但在可理解度方面，3網(wǎng)絡(luò)彼此差異明顯。在接下來(lái)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中，我們將進(jìn)一步檢視這些網(wǎng)絡(luò)形態(tài)差異是如何在空間使用者的主觀認(rèn)知中得以反映的。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)空間感知實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)以盲測(cè)方式進(jìn)行，即測(cè)試前不向參測(cè)者公開3個(gè)網(wǎng)絡(luò)的背景信息。實(shí)驗(yàn)首先要求參測(cè)者佩戴3D眼鏡，通過(guò)操作控制設(shè)備自主行走，依次漫游3個(gè)虛擬城市網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)空間感知(見圖5a)。各網(wǎng)絡(luò)漫游時(shí)長(zhǎng)均控制在10分鐘，確保參測(cè)者既可充分體驗(yàn)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后仍可保留對(duì)各網(wǎng)絡(luò)的有效記憶。隨后實(shí)驗(yàn)通過(guò)填寫調(diào)查問(wèn)卷(見圖5b)。問(wèn)卷設(shè)置簡(jiǎn)明直接，避免對(duì)測(cè)試者產(chǎn)生暗示與誤導(dǎo)，問(wèn)卷內(nèi)容如下。

(1)不能分辨3個(gè)街道網(wǎng)絡(luò)空間差異性;

(2)3個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)____與另外兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)明顯不同，該網(wǎng)絡(luò)更___;

(3)3個(gè)網(wǎng)絡(luò)空間感受各不相同，其中網(wǎng)絡(luò)A更___;網(wǎng)絡(luò)B 更___;網(wǎng)絡(luò)C更___;

參測(cè)者將在3項(xiàng)中勾選最符合自己空間認(rèn)知的1項(xiàng)，并簡(jiǎn)要描述主觀感受。實(shí)驗(yàn)最終共招募參測(cè)者74名，獲得有效反饋問(wèn)卷72份。

圖5 虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

表2所示為對(duì)參測(cè)者提供的問(wèn)卷選項(xiàng)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果?？梢钥吹?，47%的參測(cè)者(最大部分參測(cè)人群)認(rèn)為街道網(wǎng)絡(luò)C與網(wǎng)絡(luò)A、B不同，即以威尼斯街道為原型的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)彼此相近，而以青巖街道為原型的網(wǎng)絡(luò)與二者具有明顯差異，這一部分參測(cè)人群的認(rèn)知感受與此前量化研究中網(wǎng)絡(luò)整合度及密度特性兩項(xiàng)指標(biāo)的分析結(jié)果相一致。

同時(shí)從表2中也可以看到，另有相當(dāng)一部分參測(cè)者(35%)認(rèn)為3個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間各不相同。他們?cè)隗w驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)一步感知到網(wǎng)絡(luò)A、B在空間上的差異性，而這種差異性也在此前網(wǎng)絡(luò)可理解度指標(biāo)分析中有所體現(xiàn)。盡管這兩個(gè)同來(lái)自于威尼斯的街道網(wǎng)絡(luò)在整合度以及網(wǎng)絡(luò)密度兩方面特性更為相似，然而它們之間仍存在一定形態(tài)差異，并會(huì)在一定程度上左右人對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間的閱讀與判斷。

上述兩組人群選項(xiàng)的聚集表明了參測(cè)者在網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)過(guò)程中能夠形成某些空間認(rèn)知共識(shí)，而這些共識(shí)與此前對(duì)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的量化分析結(jié)果具有相應(yīng)的關(guān)聯(lián)。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了人在城市認(rèn)知過(guò)程中不僅會(huì)通過(guò)建筑的樣式、街道的高寬尺度等直觀因素形成城市意向，同時(shí)也會(huì)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中從更大尺度范圍感知街道網(wǎng)絡(luò)空間形態(tài)的差異，并形成對(duì)城市的整體性記憶。

表2 實(shí)驗(yàn)調(diào)查問(wèn)卷選項(xiàng)統(tǒng)計(jì)

在對(duì)參測(cè)者選項(xiàng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，研究進(jìn)一步解析這種認(rèn)知產(chǎn)生的過(guò)程。表3歸納了參測(cè)者對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間形態(tài)特性的描述，這些描述反映出人進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)空間特征辨別時(shí)所使用的主觀依據(jù)。問(wèn)卷中一些參測(cè)者對(duì)于同一實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)給出了近似含義的描述，這些描述被歸納為同類項(xiàng)并進(jìn)行頻率計(jì)數(shù)。研究最終將所有描述詞匯根據(jù)出現(xiàn)頻率排序，并劃分為幾何性描述、拓?fù)湫悦枋雠c綜合性描述3大類別。通過(guò)分析參測(cè)者的主觀描述總結(jié)出人在網(wǎng)絡(luò)中空間認(rèn)知行為具有如下特點(diǎn)。

(1)人們更多會(huì)根據(jù)幾何形態(tài)特征對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別和記憶?？梢钥吹皆诿枋鼋y(tǒng)計(jì)中，無(wú)論對(duì)任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，采用幾何性描述的頻率均遠(yuǎn)高于拓?fù)湫悦枋龅念l率。同時(shí)參測(cè)者在對(duì)網(wǎng)絡(luò)幾何形態(tài)進(jìn)行描述時(shí)，多使用“路徑短促”、“分支多”等具像的詞匯;而在對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行描述時(shí)，則多采用諸如“清晰”、“易迷失”等概括、抽象的詞匯。這表明在空間體驗(yàn)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)的幾何形態(tài)特征(如尺度、形狀、方位)易被人直觀感知，并在頭腦中形成具體的城市意像。而網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的認(rèn)知?jiǎng)t是在空間經(jīng)歷過(guò)程中以抽象方式對(duì)人的空間記憶施加影響，最終形成整體性抽象化的城市感受。

(2)觀察者對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間幾何形態(tài)的變化具有很高的敏感度。表3中，網(wǎng)絡(luò)幾何形態(tài)特征描述大體可分為3類:一類是與此前網(wǎng)絡(luò)密度計(jì)量相關(guān)的描述，如“路口少節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)”、“路徑短促”等;第2類涉及網(wǎng)絡(luò)路徑的形態(tài)，如“路徑平直”、“曲折”、”轉(zhuǎn)折明確“等;第3類則描述了網(wǎng)絡(luò)的微觀形態(tài)變化，如”尺度一致“、”寬窄相間“、”寬窄變化大“等。這些主觀描述顯示出，空間體驗(yàn)者能夠感知并記憶細(xì)微的網(wǎng)絡(luò)幾何形態(tài)變化，而這些變化在傳統(tǒng)以平面圖分析為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)研究中往往被忽視。當(dāng)前在城市街道網(wǎng)絡(luò)空間形態(tài)研究領(lǐng)域，除密度指標(biāo)外，網(wǎng)絡(luò)幾何形態(tài)的其它復(fù)雜變化仍缺乏有效的量化描述手段。上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一方面顯示出城市空間幾何形態(tài)描述方法的不足，同時(shí)也為今后該領(lǐng)域研究提供了方向。

(3)參測(cè)者的拓?fù)湫悦枋鲋饕婕熬W(wǎng)絡(luò)的易辨識(shí)程度，其空間判斷與可理解度指標(biāo)緊密相關(guān)。這也進(jìn)一步解釋了在問(wèn)卷選擇時(shí)，為何相當(dāng)一部分參測(cè)者認(rèn)為3個(gè)網(wǎng)絡(luò)各不相同。從參測(cè)者所使用的描述詞匯可以看到，對(duì)于具有最高可理解度的網(wǎng)絡(luò)C，大部分參測(cè)者認(rèn)為其“方向感更好”，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)“清晰”;對(duì)于最低可理解度的網(wǎng)絡(luò)B，人們則普遍認(rèn)為其“易迷失”，并”多死胡同“;而對(duì)于可理解度指標(biāo)介于兩者之間的網(wǎng)絡(luò)A，認(rèn)為其“易迷失”與認(rèn)為其“導(dǎo)向性強(qiáng)”的參測(cè)者人數(shù)彼此相近，形成兩種相互對(duì)立的看法。此外，網(wǎng)絡(luò)可理解度指標(biāo)的高低同時(shí)也影響了人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間的綜合感受。對(duì)于”高可理解度“的網(wǎng)絡(luò)C，人們更多使用諸如”有趣味“、”空間豐富“等積極詞匯描述其總體空間感受;而對(duì)于”可理解度較低“的網(wǎng)絡(luò)A、B，人們則更傾向使用”壓抑“、”無(wú)趣味“這樣的消極詞匯概括體驗(yàn)過(guò)程。

表3 調(diào)查問(wèn)卷中網(wǎng)絡(luò)主觀描述歸納統(tǒng)計(jì)情況

虛擬現(xiàn)實(shí)空間認(rèn)知實(shí)驗(yàn)表明，街道網(wǎng)絡(luò)形態(tài)能夠直接影響人的城市認(rèn)知。同時(shí)研究通過(guò)對(duì)參測(cè)者主觀描述的分析，初步解析了這種空間認(rèn)知產(chǎn)生的主觀過(guò)程。該實(shí)驗(yàn)使我們對(duì)于人的空間認(rèn)知機(jī)制具有了更深的理解，這一方面將促進(jìn)城市空間形態(tài)分析技術(shù)的深化和拓展，同時(shí)也可作為參考依據(jù)用于城市街道空間設(shè)計(jì)之中，使城市空間更加舒適和人性化。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市以及建筑研究領(lǐng)域的應(yīng)用意義與前景

無(wú)論是城市研究，還是城市設(shè)計(jì)，盡管其分析和操作的對(duì)象都是客觀存在的物質(zhì)實(shí)體，但最終的服務(wù)對(duì)象都是“人”這一主觀群體。因此如何在城市客觀環(huán)境研究中引入人的因素，一直是學(xué)者們所關(guān)注的焦點(diǎn)。本文通過(guò)一個(gè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的城市空間實(shí)驗(yàn)，展示了如何在城市研究中應(yīng)用該技術(shù)在城市空間研究與人的主觀認(rèn)知之間建立起關(guān)聯(lián)。研究中可以看到，相對(duì)于傳統(tǒng)城市認(rèn)知研究方法，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示出以下優(yōu)勢(shì)。

虛擬現(xiàn)實(shí)這一新技術(shù)使城市以及建筑這種龐大而復(fù)雜的對(duì)象第一次可以被置于“實(shí)驗(yàn)室”的環(huán)境中進(jìn)行主觀認(rèn)知研究。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，自然科學(xué)研究中的各種實(shí)驗(yàn)分析方法都可以應(yīng)用于城市分析之中。借助這些實(shí)驗(yàn)方法，研究者可以通過(guò)簡(jiǎn)化復(fù)雜的城市現(xiàn)象，將自然城市環(huán)境中各種復(fù)雜要素解析并加以單獨(dú)分析，而這些通過(guò)傳統(tǒng)城市空間研究方法是難以實(shí)現(xiàn)的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)自主連續(xù)的空間體驗(yàn)，從而可以真實(shí)還原并研究街道網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知過(guò)程。人對(duì)街道網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知是人在行走過(guò)程中由一個(gè)個(gè)片段感知構(gòu)成的記憶集合，同時(shí)行為決策也在空間認(rèn)知過(guò)程中扮演了重要的角色。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完好的還原了這一認(rèn)知過(guò)程，這使其無(wú)論與傳統(tǒng)平面圖分析方法，或者任何一種靜態(tài)的被動(dòng)的場(chǎng)景研究方法相比都更接近認(rèn)知的本質(zhì)。

本文所進(jìn)行的城市認(rèn)知實(shí)驗(yàn)僅是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市研究中應(yīng)用的一個(gè)初步嘗試。在未來(lái)研究中，通過(guò)更多樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)置，以及擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)群體規(guī)模，將能夠更為全面清晰的理解城市中各個(gè)要素對(duì)于空間主觀認(rèn)知的影響。此外，利用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件所提供的數(shù)據(jù)接口編程，還能夠?qū)μ摂M空間體驗(yàn)者的行為軌跡進(jìn)行跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)大規(guī)模人群的虛擬GPS空間行為研究。可以看到，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借其低成本、可操作性強(qiáng)以及與人感官知覺(jué)緊密關(guān)聯(lián)等諸多特性，在環(huán)境認(rèn)知研究方面展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Γ@種方法不僅適用于城市領(lǐng)域研究，同時(shí)也適用于建筑領(lǐng)域研究。充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將能使我們更進(jìn)一步理解城市和建筑環(huán)境，從而為設(shè)計(jì)提供依據(jù)和理論支持。

［1］ Shiode N.3D urban models:Recent developments in the digital modeling of urban environments in three-dimensions［J］.GeoJournal，2001，52(3):264-269.

［2］ 鄒湘軍，孫 健，何漢武，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的演變發(fā)展與展望［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2004(9):1905-1909.

［3］ 蘇建明，張繼紅，胡慶夕.展望虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2004(1):18-21.

［4］ 楊 麗，李光耀.城市仿真應(yīng)用工具Creator軟件教程［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

［5］ 楊 麗，李光耀.城市仿真應(yīng)用工具Vega軟件教程［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

［6］ 段 進(jìn)，比爾·希利爾.空間句法與城市規(guī)劃［M］.南京:東南大學(xué)出版社，2007.

［7］ Meta，Haupt.Space，Density and Urban Form［D］.Delft: Technique University of Delft，2009.