虛擬現實(shí)技術(shù)在輔助城市規劃設計的運用論文
摘要:虛擬現實(shí)技術(shù)在城市規劃設計中的使用，大大提升了設計工作的效率及質(zhì)量，能夠使設計師在城市規劃中設計初出優(yōu)化且完善的設計方案。主要是因為虛擬現實(shí)技術(shù)具有沉浸感和交互作用兩個(gè)基本特征，其關(guān)鍵技術(shù)有3D建模技術(shù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)繪制技術(shù)、人及自然交互技術(shù)以及立體顯示和傳感器技術(shù)，這些技術(shù)是實(shí)現虛擬世界創(chuàng )建的關(guān)鍵。在城市規劃設計中，依靠虛擬現實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)輔助，首先需要獲取城市規劃設計的具體信息，然后選擇合適的VＲ系統，將具體數據信息轉化為圖像，進(jìn)行虛擬場(chǎng)景建模及渲染，最后進(jìn)行合成調試及漫游，確保場(chǎng)景能給人以真實(shí)感受。
關(guān)鍵詞:虛擬現實(shí)技術(shù);實(shí)時(shí)輔助;城市規劃設計
虛擬現實(shí)技術(shù)(VＲ)是一個(gè)可以根據使用者提供的信息創(chuàng )建虛擬世界的計算機仿真系統，能夠實(shí)現多源信息的融合，創(chuàng )建出交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為，讓使用者融入其中親身體驗［1］。一個(gè)城市的規劃設計是否科學(xué)合理，關(guān)系到這個(gè)城市在未來(lái)數十年的發(fā)展態(tài)勢，因此必須確保規劃方案的科學(xué)合理性，在城市規劃設計的過(guò)程中，采用虛擬現實(shí)技術(shù)驗證設計方案的質(zhì)量，是一種極為便捷且高效的方式，能夠讓設計師及相關(guān)審核人員親身直觀(guān)全面地感受整個(gè)設計，提出具有建設性的修改意見(jiàn)，不斷優(yōu)化城市規劃設計方案。
1虛擬現實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介
虛擬現實(shí)技術(shù)的應用，必須滿(mǎn)足兩個(gè)基本要求，其一為沉浸感，即能夠讓使用者有身臨其境的感覺(jué)，這要求該系統必須通過(guò)一定的技術(shù)措施創(chuàng )造出逼真的具有視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)等感官形式的虛擬世界;其二為交互作用，就是使用者的行為會(huì )對虛擬世界產(chǎn)生影響，并且將這種影響反饋給使用者［2］。目前虛擬現實(shí)技術(shù)在城市規劃設計中的應用，還不能達到預期的效果，需要不斷改進(jìn)不斷磨合，且隨著(zhù)城市的不斷發(fā)展，不斷調整規劃方案，不斷改變構建的虛擬世界。虛擬現實(shí)技術(shù)在城市規劃設計中的應用效果顯著(zhù)，設計師能夠直接在虛擬世界中進(jìn)行體驗和考察，感受空間設計的合理性，同時(shí)結合其他審核人員及城市居民的感受及建議改進(jìn)設計方案，大大提升了城市規劃設計質(zhì)量及其工作效率。在虛擬現實(shí)技術(shù)實(shí)時(shí)輔助城市規劃設計的過(guò)程中，主要應用的技術(shù)有:①3D建模技術(shù)，包括幾何建模和行為建模兩種，是實(shí)現虛擬世界創(chuàng )建的基礎，根據設計部門(mén)提供的信息建立大量的三維模型;②實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)繪制技術(shù)，這一技術(shù)能夠根據使用者的方位創(chuàng )建出相應的畫(huà)面，并且隨著(zhù)其方位的變化改變其所體驗到的環(huán)境，這一過(guò)程數據處理量極大，且難度較高;③人及自然交互技術(shù)，能夠消除人與虛擬世界之間的界限，以視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多種形式讓使用者真實(shí)感受到虛擬世界，并且對其產(chǎn)生真實(shí)的影響;④立體顯示和傳感器技術(shù)，利用全息技術(shù)能夠真實(shí)還原物體的三維信息，逼真效果更佳，再通過(guò)傳感器技術(shù)讓使用者獲得真實(shí)的感知。
2虛擬現實(shí)技術(shù)實(shí)時(shí)輔助城市規劃設計的具體流程
2．1獲取城市規劃設計信息
一般情況下虛擬現實(shí)技術(shù)在城市規劃中的應用，都是以相關(guān)設計院與專(zhuān)業(yè)的VＲ技術(shù)公司合作的形式進(jìn)行的，所以首先VＲ技術(shù)部門(mén)需要先了解虛擬世界創(chuàng )新的一些基本信息。以廣州珠江新城的城市仿真系統為例，珠江新城連接著(zhù)廣州越秀區、海珠區和天河區，地理位得天獨厚，交通便利，在規劃設計方案中，該地區被劃分為以居住為主的東區和以商務(wù)辦公為主的東區。在了解這些信息時(shí)，需明確該區域城市規劃的空間設計，以及相關(guān)標志建筑物的地理位置，然后結合當地的地形地籍信息、規劃設計方案建立三維模型。
2．2選擇合適的'VＲ系統
在城市規劃設計中應用的虛擬現實(shí)技術(shù)系統的組成部分為:①硬件系統，包括服務(wù)器、工作站等形式的計算機平臺，頭盔、立體眼鏡等形式的顯示系統，以及虛擬音效系統、交互設備系統等虛擬外設;②軟件系統，包括建模軟件和演示軟件。根據城市規劃設計質(zhì)量的要求選擇合適的VＲ系統，配置合適的開(kāi)發(fā)工具，一般為了保證虛擬世界的運行效果，會(huì )選擇較高的配置。
2．3具體數據信息的采集轉換
虛擬世界的創(chuàng )建，其實(shí)就是將真實(shí)的場(chǎng)景轉化為數字化信息，再將這些信息轉化為仿真場(chǎng)景的過(guò)程。因此，在城市規劃設計中建立虛擬世界，首先需要獲取大量的真實(shí)測繪信息，采用航拍等方式獲取真實(shí)影像并通過(guò)相關(guān)測繪軟件轉化提取出模型數據信息，包括各個(gè)區域的建筑模型地理位置及相關(guān)屬性數據，然后將這些信息分門(mén)別類(lèi)，輸入VＲ軟件技術(shù)系統中。
2．4虛擬場(chǎng)景建模及渲染
在收集到足夠的建模信息后，就可以開(kāi)始建立虛擬的場(chǎng)景，利用專(zhuān)業(yè)的虛擬形式建模語(yǔ)言VＲML解決實(shí)景建模問(wèn)題，制作大量的以建筑物為主體的是三維實(shí)體模型，然后利用MultiGenCrestor軟件生成實(shí)體的紋理、質(zhì)地、光影變化等三位效果，讓實(shí)體模型在視覺(jué)效果上更加真實(shí)。三維效果是確保場(chǎng)景真實(shí)性的必要因素，而且隨著(zhù)使用者視角的變化這些效果也應該隨之改變，這樣能夠提升虛擬世界的沉浸感，消除使用者與虛擬世界之間的隔閡。
2．5虛擬環(huán)境的合成調試及漫游
在最終階段，需要對虛擬世界的漫游系統進(jìn)行調試，然后再調整相關(guān)的使用設備，比如說(shuō)投影屏幕和頭盔等。在這一階段，技術(shù)人員通常會(huì )讓設計師或者是找一些群粽體驗一下，抗是否在感官上有異常的或者不真實(shí)的感覺(jué)，不斷調試，設置最佳的感官路線(xiàn)，確定最佳的創(chuàng )建方案。
3結語(yǔ)
一個(gè)城市要想長(cháng)期穩定地發(fā)展，必須要找準城市發(fā)展的定位，制定符合城市發(fā)展現狀的長(cháng)期戰略，同時(shí)做好規劃設計工作，確保各項城市基礎設施的建立及相關(guān)區域劃分的科學(xué)性［3］。虛擬現實(shí)技術(shù)在城市規劃設計中的應用，能夠讓設計師及其他使用者真真切切地感受到設計方案實(shí)施之后整個(gè)城市的模樣，全面而直觀(guān)感受到設計方案是否科學(xué)合理，做出真實(shí)的評價(jià)，這對于設計部門(mén)而言是最大的幫助，能夠大大提高其工作效率，確保規劃設計方案的質(zhì)量，給人民交出一份滿(mǎn)意的答卷。
參考文獻：
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