虛擬現實技術在城市規劃管理中的應用

黃 敏

（江西省贛州市城鄉規劃設計研究院，江西 贛州 341000）

前言：由于城市規劃的關聯性和前瞻性要求較高，城市規劃一直是對全新的可視化技術需求最為迫切的領域之一。從總體規劃到城市設計，在規劃的各個階段，通過對現狀和未來的描繪（身臨其境的城市感受、實時景觀分析、建筑高度控制、多方案城市空間比較等），為改善人居生活環境，以及形成各具特色的城市風格提供了強有力的支持。規劃決策者、規劃設計者、城市建設管理者以及公眾，在城市規劃中扮演不同的角色，有效的合作是保證城市規劃最終成功的前提。VR技術為這種合作提供了理想的橋梁，運用VR技術能夠使政府規劃部門、項目開發商、工程人員及公眾可從任意角度，實時互動真實地看到規劃效果，更好地掌握城市的形態和理解規劃師的設計意圖，這樣決策者的宏觀決策將成為城市規劃更有機的組成部分，公眾的參與也能真正得以實現。這是傳統手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動畫等所不能達到的。

1 城市規劃管理

城市規劃管理是指對城市規劃的組織與編制、規劃的實施和實施后的監督檢查等進行管理,是實施城市規劃所確定的發展方針和政策的重要的和有效的機制。現代城市規劃管理的本質具有二重性。首先,現代城市規劃管理帶有明顯的自然屬性,這種屬性是與城市的生產力發展、城市社會勞動分工緊密協作相聯系的。同時它又是一種社會活動,具有明顯的社會屬性。

2 城市規劃管理的功能、原則

城市規劃管理最重要的目的是通過規劃的實施,實現城市的美好形象。為了實現一個城市的美好形象,近年來城市規劃的一個新的目的是引導和促進城市的發展,特別是在經濟全球化、城市之間的競爭日趨激烈的環境中。城市規劃管理的另外一個基本目的是在促進發展的同時,更好地保護公眾的利益,保護良好的生態和物質環境,實現可持續的發展,提高人民的生活水平。

城市規劃管理在實際工作中必須要遵循城市規劃理論和各項基本原則。城市規劃管理的基本原則主要有可持續發展原則、法制化原則、公眾參與的原則、促進發展和保護公共利益的政策原則、堅定性和靈活性的監控機制原則。

3 虛擬現實技術

虛擬現實是計算機模擬的三維環境，是一種可以創建和體驗虛擬世界（Virtual World）的計算機系統。虛擬環境是由計算機生成的，它通過人的視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產生身臨其境的感覺的視景仿真。它是一門涉及計算機、圖像處理與模式識別、語音和音響處理、人工智能技術、傳感與測量、仿真、微電子等技術的綜合集成技術。用戶可以通過計算機進入這個環境并能操縱系統中的對象并與之交互。

虛擬現實不是真的，也不是現實，它只是一個在桌面上可實時地做交互式三維圖形用戶界面的工具。就像窗口系統及鼠標驅動用戶界面一樣，虛擬現實可使計算機的運用更加有效、透明。根據設計者的構想，用戶可以沉浸到數據空間中，將用戶在一定時間內與現實環境相隔離，然后投入到可實時交互的虛擬環境中，并且駕馭其中的數據，使人有一種身臨其境的感覺。

虛擬現實是一門綜合技術，它以計算機技術為主，綜合利用計算機三維圖形技術、模擬技術、傳感技術、人機界面技術、顯示技術、伺服技術等，來生成一個逼真的三維視覺以及嗅覺等感覺世界，讓用戶可以從自己的視點出發，利用自身的功能和一些設備，對所產生的虛擬世界這一客體進行瀏覽和交互式考察。

4 虛擬城市的有機組成

4.1 仿真的虛擬環境

類似于時下流行的三維動畫，同樣是通過強大的三維建模技術建立逼真的三維場景，對規劃項目進行真實的“再現”。但是VR技術建立的虛擬環境是由基于真實數據建立的數字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設計的標準和要求，屬于科學仿真系統；而傳統動畫的三維場景則是由動畫制作人員根據資料或想象繪制而成，與真實的環境和數據有較大的差距，嚴格意義上來說屬于一種演示作品。

4.2 多方式、運動中感受城市空間

在虛擬現實系統中，可以全方位,多種樣式（步行、驅車、飛行、UFO等）,完全由用戶自由控制在場景中漫游。VR技術與傳統的三維動畫最根本的區別就是：傳統動畫的觀察路徑都是預先設定好的，用戶只能按照事先設定的路徑瀏覽場景；而VR技術可以由用戶在三維場景中任意漫游，人機交互，甚至還可以使用專用的頭盔把用戶的視覺、聽覺及其他感覺封閉起來，產生一種身臨其境的錯覺。這樣一來，很多不易察覺的設計缺陷能夠輕易地被發現，減少由于事先規劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾，大大提高了項目的評估質量。

4.3 實時多方案比較

運用虛擬現實系統，我們可以很輕松隨意的進行修改，改變建筑高度，改變建筑外立面的材質、顏色，改變綠化密度，……所看即所得，只要修改系統中的參數即可，而不需要象傳統三維動畫那樣，每做一次修改都需要對場景進行一次渲染。這樣不同的方案、不同的規劃設計意圖通過VR技術實時的反映出來，用戶可以做出很全面的對比，并且虛擬現實系統可以很快捷、方便的隨著方案的變化而作出調整，輔助用戶做出決定。從而大大加快了方案設計的速度和質量，提高了方案設計和修正的效率，也節省了大量的資金。

4.4 三維空間信息交流

虛擬現實系統的沉浸感和互動性不但能夠給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗，還可以通過其數據接口與GIS信息相結合，即所謂的VR-GIS，從而可以在實時的虛擬環境中隨時獲取項目的數據資料，方便大型復雜工程項目的規劃、設計、投標、報批、管理等需要。此外，虛擬現實系統還可以與網絡信息相結合，實現三維空間的遠程操作。

4.5 公眾參與與方案展示

對于公眾關心的大型規劃項目，在項目方案設計過程中，虛擬現實系統可以將現有的方案導出為視頻文件用來制作多媒體資料予以一定程度的公示，讓公眾真正的參與到項目中來。當項目方案最終確定后，也可以通過視頻輸出制作多媒體宣傳片，進一步提高項目的宣傳展示效果。

結語

將虛擬現實技術應用于城市規劃管理才剛起步,但是其優勢是非常明顯的。以虛擬現實技術搭建的虛擬城市,具有沉浸感和互動性的特點,能夠使用戶獲得身臨其境的感官體驗。同時還可以通過數據接口在實時的虛擬環境中隨時獲取項目的數據資料,使大型工程項目的規劃、設計、報批、管理等工作變得方便快捷,有利于管理人員進行規劃方案設計及規劃方案評審。虛擬城市可以模擬再現城市發展過程及規劃成果,盡可能的避免規劃設計和管理中的風險,大大提高了城市規劃管理的整體質量。城市規劃管理的一個重要原則就是公眾參與,虛擬現實系統可以將現有規劃方案導為多媒體文件展示在公眾面前,提高公眾參與程度。

總之，信息時代的到來，使人類構造了一個與現實世界相對應的虛擬的信息世界，城市規劃將在信息空間中構造城市發展的藍圖，并通過建設者在現實世界中實現。

[1]胡小強.虛擬現實技術[M].北京：北京郵電大學出版社,2005：107

[2]方濤.城市建設與規劃 [N].規劃信息報,2003,6(3)