虛擬現實技術在輔助城市規劃設計的運用論文
摘要:虛擬現實技術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量，能夠使設計師在城市規劃中設計初出最佳化且完善的設計方案。主要是因為虛擬現實技術具有沉浸感和互動作用兩個基本特徵，其關鍵技術有3D建模技術、實時動態繪製技術、人及自然互動技術以及立體顯示和感測器技術，這些技術是實現虛擬世界建立的關鍵。在城市規劃設計中，依靠虛擬現實技術進行實時輔助，首先需要獲取城市規劃設計的具體資訊，然後選擇合適的VＲ系統，將具體資料資訊轉化為影象，進行虛擬場景建模及渲染，最後進行合成除錯及漫遊，確保場景能給人以真實感受。
關鍵詞:虛擬現實技術;實時輔助;城市規劃設計
虛擬現實技術(VＲ)是一個可以根據使用者提供的資訊建立虛擬世界的計算機模擬系統，能夠實現多源資訊的融合，創建出互動式的三維動態視景和實體行為，讓使用者融入其中親身體驗［1］。一個城市的規劃設計是否科學合理，關係到這個城市在未來數十年的發展態勢，因此必須確保規劃方案的科學合理性，在城市規劃設計的過程中，採用虛擬現實技術驗證設計方案的質量，是一種極為便捷且高效的方式，能夠讓設計師及相關稽核人員親身直觀全面地感受整個設計，提出具有建設性的修改意見，不斷最佳化城市規劃設計方案。
1虛擬現實技術簡介
虛擬現實技術的應用，必須滿足兩個基本要求，其一為沉浸感，即能夠讓使用者有身臨其境的感覺，這要求該系統必須透過一定的技術措施創造出逼真的具有視覺、觸覺、聽覺、嗅覺等感官形式的虛擬世界;其二為互動作用，就是使用者的行為會對虛擬世界產生影響，並且將這種影響反饋給使用者［2］。目前虛擬現實技術在城市規劃設計中的應用，還不能達到預期的效果，需要不斷改進不斷磨合，且隨著城市的不斷髮展，不斷調整規劃方案，不斷改變構建的虛擬世界。虛擬現實技術在城市規劃設計中的應用效果顯著，設計師能夠直接在虛擬世界中進行體驗和考察，感受空間設計的合理性，同時結合其他稽核人員及城市居民的感受及建議改進設計方案，大大提升了城市規劃設計質量及其工作效率。在虛擬現實技術實時輔助城市規劃設計的過程中，主要應用的技術有:①3D建模技術，包括幾何建模和行為建模兩種，是實現虛擬世界建立的基礎，根據設計部門提供的資訊建立大量的三維模型;②實時動態繪製技術，這一技術能夠根據使用者的方位創建出相應的畫面，並且隨著其方位的變化改變其所體驗到的環境，這一過程資料處理量極大，且難度較高;③人及自然互動技術，能夠消除人與虛擬世界之間的界限，以視覺、觸覺、聽覺等多種形式讓使用者真實感受到虛擬世界，並且對其產生真實的影響;④立體顯示和感測器技術，利用全息技術能夠真實還原物體的三維資訊，逼真效果更佳，再透過感測器技術讓使用者獲得真實的感知。
2虛擬現實技術實時輔助城市規劃設計的具體流程
2．1獲取城市規劃設計資訊
一般情況下虛擬現實技術在城市規劃中的應用，都是以相關設計院與專業的VＲ技術公司合作的形式進行的，所以首先VＲ技術部門需要先了解虛擬世界創新的一些基本資訊。以廣州珠江新城的城市模擬系統為例，珠江新城連線著廣州越秀區、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辦公為主的東區。在瞭解這些資訊時，需明確該區域城市規劃的空間設計，以及相關標誌建築物的地理位置，然後結合當地的地形地籍資訊、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技術系統的組成部分為:①硬體系統，包括伺服器、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、互動裝置系統等虛擬外設;②軟體系統，包括建模軟體和演示軟體。根據城市規劃設計質量的要求選擇合適的VＲ系統，配置合適的開發工具，一般為了保證虛擬世界的執行效果，會選擇較高的配置。
2．3具體資料資訊的採集轉換
虛擬世界的建立，其實就是將真實的場景轉化為數字化資訊，再將這些資訊轉化為模擬場景的過程。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測繪資訊，採用航拍等方式獲取真實影像並透過相關測繪軟體轉化提取出模型資料資訊，包括各個區域的建築模型地理位置及相關屬性資料，然後將這些資訊分門別類，輸入VＲ軟體技術系統中。
2．4虛擬場景建模及渲染
在收集到足夠的建模資訊後，就可以開始建立虛擬的場景，利用專業的虛擬形式建模語言VＲML解決實景建模問題，製作大量的以建築物為主體的是三維實體模型，然後利用MultiGenCrestor軟體生成實體的紋理、質地、光影變化等三位效果，讓實體模型在視覺效果上更加真實。三維效果是確保場景真實性的必要因素，而且隨著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虛擬環境的合成除錯及漫遊
在最終階段，需要對虛擬世界的漫遊系統進行除錯，然後再調整相關的使用裝置，比如說投影螢幕和頭盔等。在這一階段，技術人員通常會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的感覺，不斷除錯，設定最佳的感官路線，確定最佳的建立方案。
3結語
一個城市要想長期穩定地發展，必須要找準城市發展的定位，制定符合城市發展現狀的長期戰略，同時做好規劃設計工作，確保各項城市基礎設施的建立及相關區域劃分的科學性［3］。虛擬現實技術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施之後整個城市的模樣，全面而直觀感受到設計方案是否科學合理，做出真實的評價，這對於設計部門而言是最大的幫助，能夠大大提高其工作效率，確保規劃設計方案的質量，給人民交出一份滿意的答卷。
參考文獻：
［1］王瓊．多媒體DLLs在數字城市規劃設計中的應用［J］．四川建築，2012，01:29－30．
［2］馬妍，沈振江，高曉路，黨安榮．城鄉規劃支援服務資源聚合現狀及發展趨勢［J］．地理科學進展，2013，11:1670－1680．