劉青子，許芃林

（武警工程大學(xué)，陜西 西安 710000）

虛擬現(xiàn)實(shí)主要是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)建一種具有三維效果、真實(shí)感的仿真技術(shù)，在各大行業(yè)有著顯著的貢獻(xiàn)與應(yīng)用成效，屬于一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性與重點(diǎn)研究的技術(shù)領(lǐng)域。該技術(shù)主要對各大建設(shè)領(lǐng)域的環(huán)境、自然技能、感知度等各方面進(jìn)行真實(shí)模擬，應(yīng)用到城市建設(shè)中對前期的方案設(shè)計(jì)與規(guī)劃提供了很好的工作條件。為了讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市建設(shè)中發(fā)揮出更好的作用，將該技術(shù)帶入城市設(shè)計(jì)和規(guī)劃方案中來，在實(shí)踐中不斷探索完善。

1 技術(shù)簡介

1992美國科學(xué)家首次提出了比較系統(tǒng)的有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的論述，并建議確定了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義及未來發(fā)展方向。通過科學(xué)家不斷地研究，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)軟件、仿真技術(shù)、圖像處理技術(shù)、傳感技術(shù)等相結(jié)合，在一個(gè)具有多維信息的三維空間里創(chuàng)造出一個(gè)虛擬環(huán)境，讓用戶有一種歸屬感。該技術(shù)還可以根據(jù)環(huán)境要求對所做方案作出更改與完善，具有很強(qiáng)的交互作用，而且對設(shè)計(jì)師本身而言，還可以幫助設(shè)計(jì)者啟發(fā)構(gòu)思。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最重要的是建模與仿真。該技術(shù)目前應(yīng)用于各大領(lǐng)域，對社會(huì)與人類貢獻(xiàn)極大。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中的作用

2.1 設(shè)計(jì)及方案效率得到了很好的提升

進(jìn)行城市方案設(shè)計(jì)與規(guī)劃時(shí)，設(shè)計(jì)師通過計(jì)算機(jī)三維立體軟件實(shí)施虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)換為實(shí)際立體圖的效果，通過色彩、視覺感官的體驗(yàn)與觀察使得設(shè)計(jì)方案更加具有特色。而且通過建立綠植、街道建筑等實(shí)物觀察提高了城市規(guī)劃的精準(zhǔn)度與美觀度，提高了城市設(shè)計(jì)及規(guī)劃方案設(shè)計(jì)工作效率[1]。

2.2 多角度參考分析，實(shí)現(xiàn)全面化建設(shè)

進(jìn)行城市設(shè)計(jì)方案時(shí)，城市各個(gè)領(lǐng)域及設(shè)計(jì)要求都能得到滿足，通過三維仿真系統(tǒng)將設(shè)計(jì)方案真實(shí)地呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)者面前，便于研究分析方案的合理性、科學(xué)性。間接性地研究分析城市發(fā)展的方向及改造后的城市樣貌，實(shí)現(xiàn)了未建先知的先進(jìn)化設(shè)計(jì)，減少了由于規(guī)劃失誤出現(xiàn)的損失及缺憾。

2.3 城市規(guī)劃效率得到提升，信息公開化

首先通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對城市規(guī)劃有了地域性的確定，更加直觀、真實(shí)地對城市管理進(jìn)行了分析規(guī)劃，同時(shí)對建筑面積、所需的人力、物力、財(cái)力等作出了預(yù)算，省去了不必要的費(fèi)用開支。

3 應(yīng)用中存在的問題

進(jìn)行城市設(shè)計(jì)時(shí)，需要制定出一套完整的設(shè)計(jì)操作流程，便于后期管理實(shí)施。目前，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)采用的是三維建筑模式、動(dòng)畫效果圖及沙盤建筑模型。站在專業(yè)角度講，3種設(shè)計(jì)理念之間存在的關(guān)聯(lián)性不大，很難連接在一起，為后期實(shí)施者制造了困難[2]。

4 實(shí)踐研討與應(yīng)用措施

4.1 實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)勢

從設(shè)計(jì)角度來看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的優(yōu)勢在于能為人帶來真實(shí)感，在視覺上提供了很好的觀察效果。建筑間的距離及綠植建設(shè)物融為一體，在空間的規(guī)劃上有了把控。通過實(shí)際的地段面積測量及色彩要求，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，為后期的評審人員及實(shí)施工作者提供了具有對比性與選擇性的方案。幫助審批人員對方案的確定有了直觀性的認(rèn)知與決策，減少了決策期間由于沒有參考物變得盲目，使最終方案規(guī)范更加具有合理性、科學(xué)性[3]。

從管理角度看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)際規(guī)劃中各大模塊呈現(xiàn)出了標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)劃內(nèi)容，兼容性好的設(shè)計(jì)方案在實(shí)際城市規(guī)劃建設(shè)中提供了完善的管理流程。同時(shí)作為三維系統(tǒng)，將各個(gè)部門的運(yùn)作流程緊密地結(jié)合在了一起，通過真實(shí)的感官模式將城市布局展現(xiàn)在實(shí)施者面前，規(guī)劃度精準(zhǔn)完善，實(shí)施效率與管理效率都得到了有效的提升。

4.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

城市設(shè)計(jì)通俗地說就是為居住在某一城市的人與其他生命呈現(xiàn)一個(gè)舒適、安全、安穩(wěn)的融合生存之地，在城市規(guī)劃中起著重要的作用。城市設(shè)計(jì)最關(guān)注的就是設(shè)計(jì)本身的效果與視覺感，設(shè)計(jì)中物體、建筑、人全都涉及的時(shí)候留出來的空間布局等，虛擬現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)將兩種關(guān)注的點(diǎn)都一一解決。

城市設(shè)計(jì)與方案規(guī)劃中，基本可以分為直觀性、間接性及中間性。直觀性主要是將所有存在的物體相結(jié)合，體現(xiàn)出整個(gè)城市的格局與最終效果，包括景觀環(huán)境、自然資源的利用、基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的位置確定，每個(gè)區(qū)域應(yīng)有的風(fēng)格環(huán)境、后期提供的娛樂城所等。在實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)劃方案時(shí)，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將每個(gè)需求板塊直接通過三維軟件進(jìn)行線條繪制、圖像轉(zhuǎn)化。通過對實(shí)際地形、后期人口規(guī)劃數(shù)、交通規(guī)劃、自然環(huán)境與所需物資進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)、核查計(jì)算，直觀性地將所有需求通過虛擬現(xiàn)實(shí)這一技術(shù)體現(xiàn)出來[4]。

中間性城市設(shè)計(jì)主要時(shí)體現(xiàn)在城市整體布局、建筑形體的設(shè)局與規(guī)劃、交叉道路街道布局及網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備布局、高度、地表建筑等硬件系統(tǒng)進(jìn)行考慮設(shè)計(jì)。中間性城市設(shè)計(jì)內(nèi)容最主要的還是要與城市總體相互聯(lián)系，需要體現(xiàn)出地方特色文化及整體設(shè)計(jì)感官的協(xié)調(diào)性。如果使用傳統(tǒng)的思維進(jìn)行二維方案規(guī)劃，根本很難體現(xiàn)出以上所要求的視覺感。

間接性的設(shè)計(jì)規(guī)劃重點(diǎn)體現(xiàn)在可使用的環(huán)境。間接的城市設(shè)計(jì)規(guī)劃不是有建筑跟環(huán)境因素就可以了，它還需要各個(gè)區(qū)域的建筑物與人很好的相結(jié)合，注重人建一體化，對于街道的材質(zhì)、感官等通過人的視覺感進(jìn)行評價(jià)確定，在城市設(shè)計(jì)中進(jìn)行間接性地評價(jià)時(shí)，最需要重視的還是各個(gè)硬件設(shè)施的適宜性與使用性。對商業(yè)街、步行街等人群量聚集的地方，必須考慮到后期的使用現(xiàn)狀，預(yù)留足夠的空間創(chuàng)設(shè)，為后期創(chuàng)建良好的環(huán)境。

4.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的設(shè)計(jì)軟件主要是以三維建模功能較強(qiáng)的軟件進(jìn)行立體圖規(guī)劃設(shè)計(jì)，起先有CAD和3DMAX。由于該軟件效果性能不是很強(qiáng)，在城市設(shè)計(jì)規(guī)劃上難以給人呈現(xiàn)很好的視覺感官，兩種軟件已被大量用于機(jī)械行業(yè)。隨著美國科技人員的不斷研究與實(shí)踐，后期又出現(xiàn)了Vega及Creator，前者主要是虛擬仿真性極強(qiáng)，后者屬于強(qiáng)大的三維建模系統(tǒng)，兩者相互結(jié)合使用將城市動(dòng)態(tài)圖根據(jù)設(shè)計(jì)需求展現(xiàn)出來。但存在最大的缺點(diǎn)就是在空間與建筑規(guī)劃上沒有什么應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟件主要以VR和GIS為設(shè)計(jì)軟件，具體設(shè)計(jì)步驟使用流程為：先進(jìn)行城市場景規(guī)劃，單一的建筑物、街道建設(shè)等設(shè)計(jì)、進(jìn)行三維建模并貼圖設(shè)計(jì)、展現(xiàn)虛擬動(dòng)畫效果?？此坪唵蔚奈宕蟛襟E，中間卻包含了很多細(xì)節(jié)性的步驟與策劃，這就需要很強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)及思維操作者進(jìn)行把控實(shí)施。

4.4 某城市虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

為了更好地體現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)用性與直觀性，此處對某一城市建設(shè)進(jìn)行了實(shí)踐性的分析操作。首先我們進(jìn)行了城市設(shè)計(jì)及方案規(guī)劃。應(yīng)用GIS三維建模軟件根據(jù)城市需求進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，利用軟件分析對空間需求及地標(biāo)性建筑地理位置作出分析規(guī)劃。隨后建立三維虛擬模型，模型庫進(jìn)行層次性的結(jié)構(gòu)布局。該軟件中，模型庫工具欄中存在很多建筑模型，包括車輛、樹木、單一型建筑、聯(lián)合型建筑等各大模型，在GIS軟件操作中進(jìn)行建模操作[5]。方案設(shè)計(jì)完畢后，再通過VR軟件進(jìn)行三維動(dòng)畫預(yù)覽，預(yù)覽期間若對方案不滿意或是有缺陷可以直接退出更改。相對老版軟件，更改方便快捷，只要有大體立意，更改僅需幾分鐘，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到城市設(shè)計(jì)規(guī)劃中來，為后期的施工建設(shè)提供了依據(jù)性與準(zhǔn)確性。為了更好地呈現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實(shí)在某城市的實(shí)踐應(yīng)用效果，將成果圖進(jìn)行展示，如圖1—2所示。

圖1 建筑模型展示

圖2 城市整體虛擬現(xiàn)實(shí)規(guī)劃效果

5 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對城市設(shè)計(jì)及方案規(guī)劃建立了一個(gè)真實(shí)的三維建模，不管是站在設(shè)計(jì)者、決策者、管理者還是實(shí)施者的角度來看，真實(shí)的三維感官讓城市建設(shè)越來越完善，呈現(xiàn)優(yōu)質(zhì)化。該技術(shù)不僅具有針對性、自主性、安全性，還具備很好的時(shí)效兼容性，隨著環(huán)境與城市的需求及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而變化。通過實(shí)踐應(yīng)用可以看出，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改變了人類的感知觀與思維模式，也改變了生活環(huán)境與城市規(guī)劃的發(fā)展方向。當(dāng)下，由于該技術(shù)操作軟件價(jià)格昂貴，技術(shù)人員的缺陷，該技術(shù)目前只是小范圍的實(shí)施[6]。相信通過我國相關(guān)技術(shù)人員不斷地開發(fā)研究，該技術(shù)在今后的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)越來越廣，造福于我國各大行業(yè)，提升我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)。