虚拟现实技术在城市设计中的应用分析

摘要：随着我国经济的不断发展，计算机信息化技术被广泛的应用到各个角落，传统对城市规划、城市设计、景观设计、建筑设计的方式已经无法满足城市发展的需求，而虚拟现实技术在建筑设计领域被迅速推广后，对城市设计的工作也得到了迅速的发展。本文的主要内容是通过城市设计工作当中存在的问题，探讨虚拟现实技术在城市设计中的应用以及提出有效的措施方案，为城市的建设工作出一份力。

关键词：虚拟现实技术 城市设计 应用

一、什么是虚拟现实技术

虚拟现实技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真然后通过各种摄像头、传感器等O备，来让用户体验一种比较贴近于现实的场景，使用户沉浸到该环境中。

二、分析城市设计中常规方法与虚拟现实技术的不同

（一）常规方法存在的不足

相对于城市规划的抽象性和数据化，城市设计更具有具体性和图形化，以协助于以后的日常规划管理工作。传统城市设计由于技术手段的限制，设计师仍通过二维图形来展现设计方案，仅在小群体设计中才使用三维建模；传统的GIS系统只结合了地理信息系统及经济技术指标的二维模式；3DMAX三维建模耗时耗力，不提倡用于大规模场景中；建筑沙盘仅能鸟瞰全景，制作较为繁琐。以上几种方式并不能在应用中实现人机交互的动态传感的效果，不能完整的表达出设计者的想法和思路，存在一定的局限性。

（二）在城市设计中采用虚拟现实技术的优势

虚拟现实技术融合了二维GIS、多媒体等技术，它继承了GIS系统地理信息系统的优势，可对建筑密度、容积率、选址可行性，地理周边环境等进行分析，以达到最有效果；它将网络、遥感等技术加入其中，以达到实时更新与浏览的效果；它具有交互式动态传感等技术，以便更直观地对场地对象、日照、视点、路径等做出反应；相比于3DMAX建模，虚拟现实技术已实现了全景拍摄，即虚拟建模结合全景拍摄技术使视图三维化更方便快捷。

三、虚拟现实技术在现实中的应用

虚拟现实技术的完整实现应包括城市设计、城市设计单体三维化及场景渲染、实现人机互动几部分。

（一）虚拟现实技术在城市设计中的运用

城市设计对要求城市的特定区域、土地利用、功能要求、建筑物外形与高度、交通流线、公共空间分布、景观造型、街景风格等要素实现相互配合和协调，使综合效益最优化。在对设计目标和经济技术指标要求进行分析后，将全部信息纳入空间坐标系中（GIS和CAD都可实现，但要注意后期软件的兼容性），然后在系统中将每个空间实际面积、方位、建筑的整体风格及布局等按照比例要求来进行调整；运用虚拟现实系统辅助完成城市的土地利用、空间分割、道路交通、建筑布局等设计方案。

（二）实现对虚拟场景的城市设计

在实现虚拟现实技术的虚拟场景中，可将整个城市设计的方案按照不同街坊分割成若干个小的空间场景，然后借助OpenGL技术或Muligen系统和计算机来进行对系统中的场景进行三维化渲染，以此来设计出更加逼真的效果图。在分割时如果计算机的虚拟内存还没有达到设计的要求，我们可以采用进行对场景的对动态分割。然后通过SiteBiulder或其它虚拟动画软件实现三维空间的虚拟动画。

（三）实现城市设计的人机交流和互动

利用虚拟现实技术设计好整个空间场景后，然后我们利用专业的输入设备以及跟踪设备来实现对虚拟场景的感知。在虚拟现实技术的系统中人际接口为人机的交互提供了一个非常重要的路径，它可以使体验者真实的体会到人体的感官享受和形象的三维空间环境，并且还可以与其互动。所以说，虚拟现实技术的人机交互有效的提高了人们对设计环境的感知，可以使人们真实的体验到当中去。

四、虚拟现实技术对城市设计后期管理的意义

（一）从管理功能的角度来分析

城市设计服务于城市规划的管理，为了能在城市规划的模板上展示最新的虚拟现实规划的主要内容且将各个模板与周边的环境相融合起来，虚拟现实技术将实现技术与规划管理同步作为发展的目标。虚拟现实技术属于一种城区规划与量化的一种管理工具。而城市设计的空间信息与属性信息的仿真系统主要是通过3D的方式来构建成的，然后将设计的好的规划方案通过三维技术来进行仿真优化，从而为城市空间的管理工作提供有效的真实数据。虚拟现实技术，可以在规划管理中轻松实现空间定位，即快速导航定位三维场景数据；实现数据管理功能，即对虚拟现实中的三维场景数据进行更改和修正；实现空间量算，即对虚拟三维场景中的空间距离、水平距离、高差、地表面积、地形坡度等进行量算；信息查询，及对建筑、植物等属性进行查询；实现日照分析，按照空间坐标信息，结合太阳光照时间及建筑物方位，对日照时间及建筑物遮挡情况进行分析；实现城市设计方案比较，通过改变输入数据对多套设计方案进行虚拟比较，以选取最优方案。

（二）从系统的扩展角度来分析

VR技术的一体化操作平台具备足够的软硬件接口以及功能的扩展模板，所以可以将各部门集中起来同时运作，并且还可以利用虚拟现实技术来优化城市的整体空间布局，疏通城市的交通网络，构建城市的安全服务等等，非常有利于提高城市的整体管理效率，带动城市发展。

五、结语

本文主要分析了虚拟现实技术在城市设计中如何应用起来，它采用三维模拟仿真技术，让观众更直观详细的了解到整个城市的具体规划设计和发展前景，同时，也利于开展各种项目的实地的调研及招商引资等等。从目前虚拟现实技术的发展情况来看，采用VR技术来完成城市设计的方案越来越多，尤其在人机交互的领域中显得尤为突出。这种现象也充分说明在城市设计当中采用虚拟现实技术的效果是显而易见的，若能够按照这个道路一直发展下去，那我国的建筑、景观设计以及未来的城市设计将会有更广阔的前景。

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（作者单位：汝州市城乡规划局）