【摘要】二十世紀(jì)中期美國最先出現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，作為一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這一技術(shù)通過將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界的結(jié)合達(dá)到預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)，在虛擬的模擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)算及技術(shù)和傳感裝置的組建。計(jì)算機(jī)是生產(chǎn)虛擬環(huán)境的核心，用戶可在虛擬的視聽環(huán)境中體驗(yàn)身臨其境的感覺，這一交互式仿真過程使得城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中切實(shí)發(fā)揮了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并于上世紀(jì)八十年代的美國展開了大規(guī)模研究。從建筑及工程領(lǐng)域出發(fā)，本文重點(diǎn)分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用問題。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；城市規(guī)劃；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

上世紀(jì)九十年代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸得到應(yīng)用，這一新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)由美國人加隆蘭里爾最先提出。我們通常將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)視為在模擬環(huán)境下的技術(shù)生成過程，這一虛擬環(huán)境可能是分子結(jié)構(gòu)世界或是飛機(jī)駕駛艙等等。借助各種傳感設(shè)備的輔助促進(jìn)環(huán)境與用戶之間預(yù)期技術(shù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)中針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在模型構(gòu)建、效果圖制作以及計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)等方面，并通過三維動(dòng)畫來豐富環(huán)境和視覺效果之間的關(guān)系。作為數(shù)字城市建設(shè)的技術(shù)支撐，對(duì)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

作為一種全新的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過對(duì)虛擬世界的創(chuàng)建與體驗(yàn)融合了多種技術(shù)手段，這其中就涉及到仿真技術(shù)、測(cè)量技術(shù)以及微電子技術(shù)等。在人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及圖形學(xué)理論的輔助下虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣闊。

1.技術(shù)特征

從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念分析，主要是指動(dòng)態(tài)世界中可交互性特征的體現(xiàn)，借助視覺、觸覺、聽覺等完成虛擬環(huán)境中的交互操作，以此體驗(yàn)身臨其境的技術(shù)環(huán)境。與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還有著顯著的決策、查詢和分析功能，其技術(shù)特征可從三個(gè)方面加以概括，即沉浸感、交互性與想象力。

第一，所謂的沉浸感也被稱之為臨場(chǎng)感，是指于虛擬的環(huán)境中對(duì)周圍事物的真實(shí)感知，使得用戶自身成為虛擬環(huán)境的組成部分，并享受這一身臨其境的感覺。

第二，作為用戶對(duì)某一特定地理對(duì)象自然程度、可操作程度和實(shí)時(shí)性程度的自然反饋，交互性特征成為了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的技術(shù)特征之一，其實(shí)現(xiàn)方式需要借助數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器等輔助工具。

第三，想象力是對(duì)虛擬系統(tǒng)中用戶行為和信息融合的綜合概括，這其中包括邏輯判斷、聯(lián)想和推理等過程，并在不同的運(yùn)行變化過程中對(duì)應(yīng)的想象能力也有所差異。

2.關(guān)鍵技術(shù)

第一，3D建模技術(shù)。作為整個(gè)VR系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，三維模型的構(gòu)建是城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中最為重要的一個(gè)部分，從web環(huán)境下虛擬城市的構(gòu)建角度出發(fā)，大量三維模型的建立是不可缺少的。通常我們將這一建模技術(shù)劃分為幾何建模與行為建模兩個(gè)方面，其中所謂的幾何建模突出是對(duì)物體形狀信息的概括，以便于得到精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息。至于行為建模則是對(duì)物理行為運(yùn)動(dòng)軌跡的概括，也就是我們常見的三維動(dòng)畫。一般常見的VR系統(tǒng)建模工具有Creator、Maya以及3Ds Max等。

第二，人機(jī)自然交互技術(shù)。盡可能消除計(jì)算機(jī)與環(huán)境之間的界限是VR技術(shù)研究的核心，這就需要從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心空間利用各種視覺感官突出交互作用的針對(duì)性，體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的自然交互性特征。作為一種全新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器技術(shù)、數(shù)字圖像技術(shù)以及計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)的有效應(yīng)用。

第三，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)繪制技術(shù)。在虛擬環(huán)境中，個(gè)體能夠在這一交互控制環(huán)境下體驗(yàn)各種場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)變化，這就使得圖形圖像設(shè)計(jì)成為了VR系統(tǒng)在用戶活動(dòng)研究方面需要重點(diǎn)考慮的問題。隨著三維圖書技術(shù)日臻成熟，針對(duì)存在的龐大數(shù)據(jù)量問題，體現(xiàn)實(shí)時(shí)繪制的技術(shù)特征顯得尤為重要，這無疑對(duì)計(jì)算機(jī)的自身配置提出了更高的要求，能夠在虛擬環(huán)境下完成計(jì)算機(jī)圖形工作站的建立。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

建筑和工程領(lǐng)域中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用是城市規(guī)劃設(shè)計(jì)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相融合的必要基礎(chǔ)，一般在建筑物建模及設(shè)計(jì)方面普遍采用的是3DMAX工具或是CAD輔助設(shè)計(jì)，再完成動(dòng)畫制作后根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求于虛擬漫游過程尋找其中存在的問題。然而盡管有著較為生動(dòng)的三維動(dòng)畫表現(xiàn)能力，然而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用在實(shí)時(shí)交互性特征方面卻顯得較為欠缺，這一過程中個(gè)體顯得相對(duì)被動(dòng)，且在方案調(diào)整方面也顯得不夠靈活。由此不難分析，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用僅僅局限于微觀層面，若是具體到宏觀條件下的城市總體布局及城市發(fā)展用地規(guī)劃問題則很難細(xì)化到城市道路交通規(guī)劃、工業(yè)用地規(guī)劃以及居住用地規(guī)劃等方面，這是由于微觀范圍內(nèi)建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面顯得過于復(fù)雜和龐大，單純的建模方式是難以達(dá)到具體的設(shè)計(jì)效果的。這就需要積極突出傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，真正做到促進(jìn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬技術(shù)的相互結(jié)合，通過三維仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)與城市規(guī)劃的相融合，這是構(gòu)建未來數(shù)字城市的關(guān)鍵所在。城市規(guī)劃中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用能夠從虛擬城市構(gòu)建方面體現(xiàn)視角的交互性，并融合周邊環(huán)境與建筑風(fēng)格之間的關(guān)系，通過對(duì)設(shè)計(jì)方案的更換達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。在佩戴立體眼鏡或是顯示頭盔后能夠更加深刻地感受到虛擬環(huán)境的真實(shí)性，并積極置身其中實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)效果的感覺與評(píng)估。觀看的過程中我們還可借助實(shí)施修改的方式以優(yōu)化實(shí)際的設(shè)計(jì)效果，這對(duì)于城市規(guī)劃而言是不可缺少的決策支撐。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輔助下針對(duì)城市規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)會(huì)顯得更加形象與直觀，這一過程中并不可忽視對(duì)規(guī)劃師意見的考慮，通過對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的審批和整合切實(shí)融合管理人員與規(guī)劃師的意見，這勢(shì)必是對(duì)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)效果的重要保證，且這一過程中也使得城市規(guī)劃的決策與判斷顯得更加客觀與民主。

城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中感受城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的實(shí)際效果，且有利于合理規(guī)劃城市規(guī)劃設(shè)計(jì)對(duì)于現(xiàn)實(shí)環(huán)境所產(chǎn)生的影響，這是提高方案設(shè)計(jì)合理性的關(guān)鍵所在。于虛擬的環(huán)境設(shè)計(jì)過程中對(duì)于空間設(shè)計(jì)的感知與技術(shù)方案的選擇更加具有針對(duì)性，不僅可行性有所提升，且有利于方案設(shè)計(jì)條件的優(yōu)化，是合理控制成本投入的有效途徑?？梢姡摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用是對(duì)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)合理性與科學(xué)性的重要保障，且降低了實(shí)際成本，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GIS技術(shù)高速發(fā)展背景之下，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用有著重要的推動(dòng)與指向意義。然而當(dāng)前關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用還存在諸多弊端，加之國內(nèi)范圍內(nèi)關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用還顯得不夠深入，因此有待解決的問題仍相對(duì)較多。由于在數(shù)據(jù)管理方面統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，這就使得城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用在數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)共享方面還顯得不夠到位，這就需要通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系的構(gòu)建來完善數(shù)據(jù)信息處理過程。

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