虛擬現實技術在城市規劃中的應用探討

【摘要】二十世紀中期美國最先出現了虛擬現實技術，作為一種先進的計算機系統，這一技術通過將現實世界與虛擬世界的結合達到預期的技術指標，在虛擬的模擬環境中實現對結算及技術和傳感裝置的組建。計算機是生產虛擬環境的核心，用戶可在虛擬的視聽環境中體驗身臨其境的感覺，這一交互式仿真過程使得城市規劃設計中切實發揮了虛擬現實技術的優勢，并于上世紀八十年代的美國展開了大規模研究。從建筑及工程領域出發，本文重點分析了虛擬現實技術在城市規劃中的應用問題。

【關鍵詞】虛擬現實技術；城市規劃；關鍵技術；應用

上世紀九十年代虛擬現實技術逐漸得到應用，這一新型的計算機技術由美國人加隆蘭里爾最先提出。我們通常將虛擬現實技術視為在模擬環境下的技術生成過程，這一虛擬環境可能是分子結構世界或是飛機駕駛艙等等。借助各種傳感設備的輔助促進環境與用戶之間預期技術目標的實現。現階段城市規劃與設計中針對虛擬現實技術的應用主要體現在模型構建、效果圖制作以及計算機設計等方面，并通過三維動畫來豐富環境和視覺效果之間的關系。作為數字城市建設的技術支撐，對城市規劃設計中虛擬現實技術的研究有著重要的現實意義。

一、關于虛擬現實技術

作為一種全新的計算機系統，虛擬現實技術通過對虛擬世界的創建與體驗融合了多種技術手段，這其中就涉及到仿真技術、測量技術以及微電子技術等。在人工智能、網絡技術及圖形學理論的輔助下虛擬現實技術的應用范圍更加廣闊。

1.技術特征

從虛擬現實技術的概念分析，主要是指動態世界中可交互性特征的體現，借助視覺、觸覺、聽覺等完成虛擬環境中的交互操作，以此體驗身臨其境的技術環境。與此同時，虛擬現實技術還有著顯著的決策、查詢和分析功能，其技術特征可從三個方面加以概括，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感，是指于虛擬的環境中對周圍事物的真實感知，使得用戶自身成為虛擬環境的組成部分，并享受這一身臨其境的感覺。

第二，作為用戶對某一特定地理對象自然程度、可操作程度和實時性程度的自然反饋，交互性特征成為了虛擬現實技術的技術特征之一，其實現方式需要借助數據手套、頭盔顯示器等輔助工具。

第三，想象力是對虛擬系統中用戶行為和信息融合的綜合概括，這其中包括邏輯判斷、聯想和推理等過程，并在不同的運行變化過程中對應的想象能力也有所差異。

2.關鍵技術

第一，3D建模技術。作為整個VR系統的重要基礎，三維模型的構建是城市規劃設計中最為重要的一個部分，從web環境下虛擬城市的構建角度出發，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劃分為幾何建模與行為建模兩個方面，其中所謂的幾何建模突出是對物體形狀信息的概括，以便于得到精準的數據結構信息。至于行為建模則是對物理行為運動軌跡的概括，也就是我們常見的三維動畫。一般常見的VR系統建模工具有Creator、Maya以及3Ds Max等。

第二，人機自然交互技術。盡可能消除計算機與環境之間的界限是VR技術研究的核心，這就需要從計算機系統核心空間利用各種視覺感官突出交互作用的針對性，體現虛擬現實技術的自然交互性特征。作為一種全新的計算機技術，虛擬現實技術還實現了對傳感器技術、數字圖像技術以及計算機圖形處理技術的有效應用。

第三，實時動態繪制技術。在虛擬環境中，個體能夠在這一交互控制環境下體驗各種場景的動態變化，這就使得圖形圖像設計成為了VR系統在用戶活動研究方面需要重點考慮的問題。隨著三維圖書技術日臻成熟，針對存在的龐大數據量問題，體現實時繪制的技術特征顯得尤為重要，這無疑對計算機的自身配置提出了更高的要求，能夠在虛擬環境下完成計算機圖形工作站的建立。

二、虛擬現實技術在城市規劃中的應用

建筑和工程領域中虛擬現實技術的應用是城市規劃設計與虛擬現實技術相融合的必要基礎，一般在建筑物建模及設計方面普遍采用的是3DMAX工具或是CAD輔助設計，再完成動畫制作后根據具體的設計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的三維動畫表現能力，然而虛擬現實技術的應用在實時交互性特征方面卻顯得較為欠缺，這一過程中個體顯得相對被動，且在方案調整方面也顯得不夠靈活。由此不難分析，城市規劃設計中虛擬現實技術的應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展用地規劃問題則很難細化到城市道路交通規劃、工業用地規劃以及居住用地規劃等方面，這是由于微觀范圍內建筑在結構設計方面顯得過于復雜和龐大，單純的建模方式是難以達到具體的設計效果的。這就需要積極突出傳統技術的局限性，真正做到促進現實技術與虛擬技術的相互結合，通過三維仿真技術實現景觀設計與城市規劃的相融合，這是構建未來數字城市的關鍵所在。城市規劃中虛擬現實技術的應用能夠從虛擬城市構建方面體現視角的交互性，并融合周邊環境與建筑風格之間的關系，通過對設計方案的更換達到預期的設計目的。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境的真實性，并積極置身其中實現對設計效果的感覺與評估。觀看的過程中我們還可借助實施修改的方式以優化實際的設計效果，這對于城市規劃而言是不可缺少的決策支撐。在虛擬現實技術的輔助下針對城市規劃方案的設計會顯得更加形象與直觀，這一過程中并不可忽視對規劃師意見的考慮，通過對規劃設計方案的審批和整合切實融合管理人員與規劃師的意見，這勢必是對城市規劃設計效果的重要保證，且這一過程中也使得城市規劃的決策與判斷顯得更加客觀與民主。

城市規劃設計中虛擬現實技術的應用不僅能夠在現實環境中感受城市規劃設計的實際效果，且有利于合理規劃城市規劃設計對于現實環境所產生的影響，這是提高方案設計合理性的關鍵所在。于虛擬的環境設計過程中對于空間設計的感知與技術方案的選擇更加具有針對性，不僅可行性有所提升，且有利于方案設計條件的優化，是合理控制成本投入的有效途徑。可見，虛擬現實技術的應用是對城市規劃設計合理性與科學性的重要保障，且降低了實際成本，縮短了設計時間，達到了預期的設計效果。

當前計算機網絡技術和GIS技術高速發展背景之下，城市規劃設計中虛擬現實技術的應用有著重要的推動與指向意義。然而當前關于虛擬現實技術的應用還存在諸多弊端，加之國內范圍內關于虛擬現實技術的應用還顯得不夠深入，因此有待解決的問題仍相對較多。由于在數據管理方面統一標準的缺乏，這就使得城市規劃設計中關于虛擬現實技術的應用在數據信息實時共享方面還顯得不夠到位，這就需要通過虛擬現實技術標準化體系的構建來完善數據信息處理過程。

參考文獻

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