肖莹 XIAO Ying；邓强 DENG Qiang
（江西省交通运输厅规划办公室，南昌 330008）
（Jiangxi Transportation Department Planning Office，Nanchang 330008，China）
摘要：随着我国经济的迅速发展城市化进程在不断加速，传统城市规划方法已经无法满足日益膨胀的城市发展规模，因此虚拟现实技术以其无可比拟的优势被城市规划设计者迅速使用。本文通过虚拟现实技术在城市规划中的应用案例来分析虚拟现实技术的优势。最后论述了应用新技术为城市规划发展带来切实且可观的利益，应在当前城市快速发展的时期大力提倡使用新技术新方法为城市规划建设出力。
Abstract： With the rapid development of economy and the accelerating process of urbanization in China， the traditional urban planning method has been unable to meet the growing scale of urban development， so the virtual reality technology with its incomparable advantage is used by urban planning designers quickly. This paper analyzes the advantages of virtual reality technology through the application cases of virtual reality technology in urban planning. Finally it discusses that the application of new technology has brought practical and remarkable benefit for urban planning development. So it should be vigorously advocated to use new technology and new method for the urban planning and construction in the current period of fast urban development.
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关键词 ：城市规划；虚拟现实；利益
Key words： urban planning；virtual reality；interests
中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0191-03
作者简介：肖莹（1983-），女，江西南昌人，工程师，本科，研究方向为路线规划；邓强（1979-），男，江西横峰人，工程师，本科，研究方向为土木工程。
0 引言
当前，信息技术的快速发展及其在各个领域的普及应用推动着城市信息化水平不断提升。城市规划和管理领域逐步引入虚拟现实技术和三维仿真系统，城市规划建设将迎来一场创新型技术革命，城市发展理念将更加超前。以往，我们主要依靠二维GIS数据处理技术来规划和管理城市空间，城市信息处理以平面设计图纸、数据表格、沙盘模型为主，场景、条块分割，人们很难将城市空间的数据模型与现实场景联系起来，因此三维虚拟城市必将成为未来城市规划与管理的主流技术。采用城市仿真系统和虚拟现实技术可以对城市规划要素数字化和可视化处理，引入交通运输、房地产、能源、水、粮食生产和照明解决方案等，据此做出城市未来发展规划。
1 虚拟现实与城市仿真的概念
虚拟现实技术（VR）即通过技术手段，构造出一个虚拟化的场景，通过各种摄像头、传感器等设备，让用户拥有仿佛身临其境的接近现实的体验。虚拟现实技术基于3D模拟技术展示城市现状及未来场景，不仅融合了地理信息系统和数据分析功能，还可以在三维空间中模拟多套设计方案进行比选、优化、评估和审核，以便于协调各部门作业进度，为日常管理工作提供指导依据。
城市虚拟现实技术实际是虚拟现实技术应用在城市规划与管理领域的一种视景仿真技术。笼统来讲，它是借助计算机信息处理技术基于GIS数据构建3D模型，然后运用贴图的方式，在三维模型上铺贴卫星影像及航空影像，使之具备逼真的纹理。数字交通系统让城市交通更加规范便利，城市地理空间框架系统、地下管网系统、城市三维仿真系统，使整个城市从地面到地下实现了立体化、数字化、精细化管理。比如深圳经伟度科技有限公司自主研发的高精度的三维仿真系统(CCVRS)，其应用覆盖城市设计、城市管理和城市生活等方方面面，能为三维数字城市系统的构建提供完整的解决方案。
2 城市规划设计中常规方法与虚拟现实技术优劣分析
2.1 城市规划设计中常规方法存在的问题
规划与管理城市空间时，首先应该设计一套规划方案，用以指导日常管理工作。当前，设计人员常用建筑沙盘模型、建筑效果图和三维动画进行城市规划设计。严格来讲，这三种技术在实际应用中都存在局限性。比如，建筑沙盘模型只能获得建筑的鸟瞰形象；三维效果图只能提供静态局部视觉体验。三者之中，具备三维动态模拟功能的只有三维动画，但其缺乏实时交互性，观察者只能沿着固定路线进行观察。
2.2 虚拟现实技术应用与城市规划设计的优势
揉合了二维GIS、多媒体、网络科技、遥感、VR技术与城市仿真系统的虚拟现实技术是目前城市规划、建设、管理、服务实现数字化的主要路径，它能为城市数字化提供三维可视化管理和规划辅助决策支持功能。
①从三维可视化看，虚拟现实为城市规划与管理提供可视化的方法。系统通过显示不同建筑方案同周边建筑群体的相互关系，真实再现规划建筑和现状建筑的空间关系，并能适时修改高度、方向、体量、色彩等，使得规划评审专家和决策者可以从多个观察角度直观的对比多个规划设计方案，帮助规划决策者更加清楚直观地确认合理方案从而提高规划管理水平，减少决策失误和盲目性，提高规划评审质量和提升评审决策的科学性，使规划管理更合理、更科学、更透明。
②从管理功能看，虚拟现实技术正逐步实现与是自称是规划同步，以便在规划设计城市模块空间时实时展示最新虚拟规划内容，使各模块与周边环境有机融合，为实际开展城市规划与管理工作提供客观依据。事实上，虚拟现实技术就是一种城区规划与量化管理的工具。而空间信息与属性信息一体化的城市仿真系统是通过3D建模构造一个可视化仿真环境，然后将已有设计方案置于三维模型中进行优化设计，从而为城市空间量化管理提供指导依据。
③从系统扩展看，VR技术一体化操作平台具有足够的软硬件接口和功能扩展模块，可以将各职能部门集中起来统筹运作，完全按照城市真实的空间布局进行规划与设计，通过优化城市空间布局，疏通城市交通网络，同时构建公共安全服务及灾害防控体系，提高规划与管理效率。
3 虚拟现实技术在小区规划设计中的应用案例
东湖名苑小区应用虚拟现实技术进行建筑规划和设计，取得了喜闻乐见的成果。
3.1 虚拟现实技术下的小区规划特点——全过程规划设计
将小区信息资源纳入空间坐标体系中加以整合，严格按现实楼盘方位设定比例模拟真实场景。在小区占地面积的基础上设计楼盘方位、建筑风格、建筑布局等，再与现实场景进行对比和调整。运用虚拟现实技术模拟小区真实场景，再通过调整模块参数进行优化设计，既节省时间，又减少了人力和财力的投入。
3.2 虚拟场景设计及三维建模的实现
①从AutoCAD中分类提取小区数据建立原始模型。要求先通过AutoCAD、3DMAX按照小区实际空间布局描出三维模型的局部特质，然后借助SketchUP（绘图大师）进行填充、完善，最终生成虚拟小区三维立体模型。建模后，运用实时绘制技术来消减最终绘制的场景复杂度，提高三维模型的逼真程度。
②借助VRMLPAD开发工具，通过其中的VRML实时动态交互程序丰富城区规划与管理行为。VRML的内联节点可以将城区空间场景无缝对接，以实现空间漫游。
③虚拟场景的渲染：将整个小区分割成若干个空间场景，借助OpenGL和计算机物理内存进行图形渲染，使场景更加逼真。如果计算机虚拟内存达不到设计要求，可以进行场景动态分块。
④建立实时多方案数据库。在虚拟三维空间中虚拟多套规划设计方案进行对比分析，最后筛选出最优方案。
3.3 人机交互接口设计
设计好空间场景后，借助专业的输入设备和视觉跟踪设备进行虚拟场景感知。虚拟现实系统中的人际接口为人机交互提供了一个路径，使体验者充分运用人体感官感知三维环境，并与之互动。人机交互提高了人对环境的感知程度，因而必将成为人际接口设计中的一个主流趋势。
3.4 小区虚拟规划建模实现步骤
小区虚拟规划建模是基于虚拟现实建模语言对小区的空间环境进行整体规划，使之形成一个完整的虚拟小区模型。
3.4.1 小区建筑的整体设计相关数据，场景中建筑物分布的硬性数据参数以及建筑物的具体数据，绿化的设计以及小区休闲场所的安置。提取小区规划所需求的各种要素，如建筑风格、建筑形态、楼体样式、景观环境、建筑密度以及小区楼体布置等。
3.4.2 进行三维建模，利用多种3D建模软件虚拟小区环境（如图1）。
3.4.3 在已有虚拟模型的基础上引入若干套设计方案，从虚拟场景中进行比选、调整和方案优化，以实现场景替换。切记要实时储存每次修改的场景方案。根据最终方案构建大空间数据库，并引入后台管理模块方便维护和管理。
3.4.4 体现虚拟现实系统的交互性，设置人机交互接口，利用特定输入/输出设备进行虚拟场景漫游。（图2）
4 应用效果分析
通过在东湖名苑小区规划设计中应用虚拟现实技术得到了不错的效果，具体效果分析如表1所示。
从表1可以看出，通过应用虚拟现实技术，小区规划设计无论是设计周期还是设计费用都有大幅度的降低。
5 结束语
随着技术研发不断推进，虚拟现实技术有望进入高速发展期。斯坦福大学虚拟人类接触实验室主任杰瑞米说：“就在两年前，虚拟现实技术还在以龟速前进。对技术而言，硬件设备的重量越来越轻，效果更逼真，造价更便宜。对软件而言，我们已经跨过了转折点。”本文则重点分析虚拟现实技术在城市规划中的应用。它运用三维虚拟技术模拟真实场景，使人们更加直观的了解城市的现状资源与发展前景，同时也便于开展项目洽谈、实地调研、现场办公、招商引资等工作。目前，VR技术在城市规划管理领域的应用越来越多，尤其是应用在人机交互领域的深度和广度将不断拓展，将有更加全面的发展，为建筑设计规划和城市未来发展开拓更广阔的前景。
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参考文献：
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[2]谢波，李利军，林岚.基于GIS和VR技术的三维城市规划系统的研究[J].微计算机信息，2004（10）.
[3]姜峰.数字规划中的虚拟现实技术[J].武汉大学学报（工学版），2004（06）.