劉青子，許芃林

（武警工程大學，陜西 西安 710000）

虛擬現(xiàn)實主要是通過計算機系統(tǒng)創(chuàng)建一種具有三維效果、真實感的仿真技術(shù)，在各大行業(yè)有著顯著的貢獻與應用成效，屬于一項具有挑戰(zhàn)性與重點研究的技術(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、感知度等各方面進行真實模擬，應用到城市建設(shè)中對前期的方案設(shè)計與規(guī)劃提供了很好的工作條件。為了讓虛擬現(xiàn)實技術(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)計和規(guī)劃方案中來，在實踐中不斷探索完善。

1 技術(shù)簡介

1992美國科學家首次提出了比較系統(tǒng)的有關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的論述，并建議確定了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義及未來發(fā)展方向。通過科學家不斷地研究，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與計算機軟件、仿真技術(shù)、圖像處理技術(shù)、傳感技術(shù)等相結(jié)合，在一個具有多維信息的三維空間里創(chuàng)造出一個虛擬環(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，具有很強的交互作用，而且對設(shè)計師本身而言，還可以幫助設(shè)計者啟發(fā)構(gòu)思。虛擬現(xiàn)實技術(shù)最重要的是建模與仿真。該技術(shù)目前應用于各大領(lǐng)域，對社會與人類貢獻極大。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市設(shè)計中的作用

2.1 設(shè)計及方案效率得到了很好的提升

進行城市方案設(shè)計與規(guī)劃時，設(shè)計師通過計算機三維立體軟件實施虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將設(shè)計方案轉(zhuǎn)換為實際立體圖的效果，通過色彩、視覺感官的體驗與觀察使得設(shè)計方案更加具有特色。而且通過建立綠植、街道建筑等實物觀察提高了城市規(guī)劃的精準度與美觀度，提高了城市設(shè)計及規(guī)劃方案設(shè)計工作效率[1]。

2.2 多角度參考分析，實現(xiàn)全面化建設(shè)

進行城市設(shè)計方案時，城市各個領(lǐng)域及設(shè)計要求都能得到滿足，通過三維仿真系統(tǒng)將設(shè)計方案真實地呈現(xiàn)在設(shè)計者面前，便于研究分析方案的合理性、科學性。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，實現(xiàn)了未建先知的先進化設(shè)計，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)實技術(shù)對城市規(guī)劃有了地域性的確定，更加直觀、真實地對城市管理進行了分析規(guī)劃，同時對建筑面積、所需的人力、物力、財力等作出了預算，省去了不必要的費用開支。

3 應用中存在的問題

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

4 實踐研討與應用措施

4.1 實際應用的優(yōu)勢

從設(shè)計角度來看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)最大的優(yōu)勢在于能為人帶來真實感，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。通過實際的地段面積測量及色彩要求，對設(shè)計方案進行修改，為后期的評審人員及實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、科學性[3]。

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

4.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市設(shè)計中的應用

城市設(shè)計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)計最關(guān)注的就是設(shè)計本身的效果與視覺感，設(shè)計中物體、建筑、人全都涉及的時候留出來的空間布局等，虛擬現(xiàn)實這一技術(shù)將兩種關(guān)注的點都一一解決。

城市設(shè)計與方案規(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，每個區(qū)域應有的風格環(huán)境、后期提供的娛樂城所等。在實際設(shè)計規(guī)劃方案時，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將每個需求板塊直接通過三維軟件進行線條繪制、圖像轉(zhuǎn)化。通過對實際地形、后期人口規(guī)劃數(shù)、交通規(guī)劃、自然環(huán)境與所需物資進行規(guī)劃設(shè)計、核查計算，直觀性地將所有需求通過虛擬現(xiàn)實這一技術(shù)體現(xiàn)出來[4]。

中間性城市設(shè)計主要時體現(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)絡化設(shè)備布局、高度、地表建筑等硬件系統(tǒng)進行考慮設(shè)計。中間性城市設(shè)計內(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)計感官的協(xié)調(diào)性。如果使用傳統(tǒng)的思維進行二維方案規(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)計規(guī)劃重點體現(xiàn)在可使用的環(huán)境。間接的城市設(shè)計規(guī)劃不是有建筑跟環(huán)境因素就可以了，它還需要各個區(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行評價確定，在城市設(shè)計中進行間接性地評價時，最需要重視的還是各個硬件設(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)實技術(shù)在城市設(shè)計中設(shè)計軟件的應用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的設(shè)計軟件主要是以三維建模功能較強的軟件進行立體圖規(guī)劃設(shè)計，起先有CAD和3DMAX。由于該軟件效果性能不是很強，在城市設(shè)計規(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械行業(yè)。隨著美國科技人員的不斷研究與實踐，后期又出現(xiàn)了Vega及Creator，前者主要是虛擬仿真性極強，后者屬于強大的三維建模系統(tǒng)，兩者相互結(jié)合使用將城市動態(tài)圖根據(jù)設(shè)計需求展現(xiàn)出來。但存在最大的缺點就是在空間與建筑規(guī)劃上沒有什么應用價值?，F(xiàn)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)軟件主要以VR和GIS為設(shè)計軟件，具體設(shè)計步驟使用流程為：先進行城市場景規(guī)劃，單一的建筑物、街道建設(shè)等設(shè)計、進行三維建模并貼圖設(shè)計、展現(xiàn)虛擬動畫效果?？此坪唵蔚奈宕蟛襟E，中間卻包含了很多細節(jié)性的步驟與策劃，這就需要很強的專業(yè)知識及思維操作者進行把控實施。

4.4 某城市虛擬現(xiàn)實技術(shù)實踐應用

為了更好地體現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實用性與直觀性，此處對某一城市建設(shè)進行了實踐性的分析操作。首先我們進行了城市設(shè)計及方案規(guī)劃。應用GIS三維建模軟件根據(jù)城市需求進行設(shè)計規(guī)劃，利用軟件分析對空間需求及地標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軟件操作中進行建模操作[5]。方案設(shè)計完畢后，再通過VR軟件進行三維動畫預覽，預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)實技術(shù)應用到城市設(shè)計規(guī)劃中來，為后期的施工建設(shè)提供了依據(jù)性與準確性。為了更好地呈現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實在某城市的實踐應用效果，將成果圖進行展示，如圖1—2所示。

圖1 建筑模型展示

圖2 城市整體虛擬現(xiàn)實規(guī)劃效果

5 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)對城市設(shè)計及方案規(guī)劃建立了一個真實的三維建模，不管是站在設(shè)計者、決策者、管理者還是實施者的角度來看，真實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，還具備很好的時效兼容性，隨著環(huán)境與城市的需求及經(jīng)濟的發(fā)展而變化。通過實踐應用可以看出，虛擬現(xiàn)實技術(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。當下，由于該技術(shù)操作軟件價格昂貴，技術(shù)人員的缺陷，該技術(shù)目前只是小范圍的實施[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)在今后的應用領(lǐng)域會越來越廣，造福于我國各大行業(yè)，提升我國經(jīng)濟建設(shè)。