虛擬現實技術在城市規劃中的應用探究

孫聆

摘要：在科技水平不斷提升的二十一世紀，我國城市化的發展也越來越迅速，城市規劃離不開科學技術的支持。本文先簡單介紹了虛擬現實技術的含義、特征以及其關鍵技術，重點探討了這一技術在城市規劃中的應用，體現在對城市居民區的建模計劃、場景設計、人機交互等方面，同時分析了其應用意義，旨在為城市的可持續發展做出一些參考。

關鍵詞：虛擬現實技術;城市規劃;關鍵技術

引言：虛擬現實技術目前仍處于探索階段，理論和實踐都在完善過程中，其在城市規劃中的應用，使城市規劃脫離了傳統設計中的表格、圖紙等模型，提供了全新的研究領域，使用電子計算機進行仿真模擬，構建更真實、直觀、清晰的城市結構，可以更有效的分析城市規劃方案。

1? 虛擬現實技術的含義

虛擬現實技術（縮寫VR）是一種先進的電子計算機仿真系統，通過計算機將現實和虛擬結合的全新實用技術，可以通過操作給人帶來真實的反饋。它涵蓋了許多計算機、電子信息等技術，隨著科技和社會水平的提升，被廣泛應用于教育、航空航天、醫學、設計、影視娛樂等領域。虛擬現實技術利用現實中的數據，讓計算機生成模擬環境，將物體或物質通過計算機技術產生的電子信號或和其他設備一起表現出來。從二十世紀八十年代開始，美國展開了對虛擬現實技術的研究，國內對其探索正處于剛剛開始的階段，在城市規劃中的應用還十分有限。

2? 虛擬現實技術特征和應用關鍵技術

2.1 基本特性

虛擬現實技術具有其獨特的特性，還處于發展、尋求人們了解認可的階段，分為以下三點：1.沉浸性。讓體驗者能夠通過虛擬現實技術不被身處的環境所干擾，完全沉浸在虛擬世界中。2.交互性。讓體驗者在虛擬環境中進行活動，并且得到反饋。3.想象力。體驗者通過虛擬現實技術在虛擬世界進行聯想，將想象的內容通過虛擬世界表現出來。

2.2 關鍵技術

2.2.1 視覺仿真

是延伸人類感官的多種科技結合的技術。通過對現實或虛擬世界對虛擬環境進行渲染，以達到想要的視覺效果。

2.2.2 3D建模

三維模型建立技術是整個虛擬現實技術的基礎，通常使用建模軟件（CAID、CAD等），來定義虛擬環境，構建出有三維數據的模型。

2.2.3 人機交互

通過控制體驗者的狀態，在虛擬現實技術的軟件中進行交互。在虛擬現實的系統中，可以利用傳感器完成體驗者和系統的交流互動[1]。

2.2.4 動態3D聲音

是指可以使用人工編程設計、第三方聲音軟件或綜合3D聲音模擬，在3D虛擬環境中產生聲音的軟件，能夠動態地增加體驗者的沉浸感受，在進行城市場景模擬漫游時會用到。

3? 虛擬現實技術在城市規劃的應用及意義

3.1 應用

3.1.1 城市居民區的建模規劃及步驟

對居民區的整體布局和空間環境進行了解，完成設計步驟，再使用虛擬建模軟件（AutoCAD、3DMAX等）對城市居民區進行虛擬的設計規劃。主要分為三個方面：（1）對城市居民區的建筑場景、不同建筑的具體分布情況、建筑物的長寬高、朝向、顏色等數據信息進行分析。通過這些數據，對建筑的不同間隔、獨特風格和形式、樓層、面積等來設計布置。（2）運用建模軟件（OpenGL、3DMAX、AutoGAD等），完成城市居民區域的建筑模型、環境模型、植物模型，人物模型等，以住宅樓、辦公樓、公園、植物、地面等為主要的建模內容進行設計。（3）設計多種方案進行對比調整。針對城市居民區設計的規劃方案，將設計的虛擬場景與構建的多種3D模型融合，進行對比和改進，篩選出合適的建筑模型方案，建立完整清晰的城市居民區虛擬模型，使后臺管理模塊進入以便進行后續的場景維護[2]。

3.1.2 城市居民區的場景設計及3D建模

（1）城市居民區的場景設計要采集真實的數據進行比例縮放，帶入到虛擬空間中進行居民區空間的真實模擬。使用建模軟件搭建城市整體居民區的框架，設計人員主要根據樓盤的方位和建筑的布局進行3D的設計和調整，最后根據不同的建筑模塊數據進行改進。

（2）城市居民區虛擬場景的3D建模，首先要利用建模軟件進行原始模型分類再構建，將平面圖導入建模軟件進行修剪、焊接命令、墻體輪廓線條封閉等處理。再使用繪圖軟件對虛擬模型進行填充，使其擁有更完整的立體三維特性。在完成模型構建后，使用場景繪制技術提高模型的逼真程度。最后使用拓展插件進行虛擬場景的空間場景渲染，使場景更加逼真。在進行場景渲染時，通常會將城市居民區分成小空間場景依次進行完成。對不同的規劃設計方案進行比較，依靠不同的設計方案構建居民區虛擬3D數據庫，選擇最佳的設計方案進行場景模擬。

3.1.3 人機交互、漫游功能設計

為了實現人機交互功能，需要在城市居民區3D建模完成后將虛擬空間情景帶入可視化交互平臺。例如：使用三維仿真平臺，連接設備，進行人機交流互動，使體驗者感官感受虛擬3D環境。三維仿真平臺能夠使體驗者在不同場景下進行城市居民區預覽漫游，將各個場景融合到一起，通過佩戴虛擬現實技術設備。完成設定好的城市居民區的漫游路線，在使用時，對整個場景進行輪廓抓取。

3.1.4 破壞城市的重建規劃

應用虛擬現實技術建造一座被損毀城市的虛擬場景，可以幫助城市進行重建。規劃人員可以在虛擬世界中執行拆毀模擬，拆毀建筑、改變綠化環境等，帶入城市的相關信息通過虛擬模型進行重建任務，有利于破壞城市的重建。

3.1.5 小區的規劃

將虛擬現實技術應用到小區規劃，在原始建模時，進行合理規劃，可以利用建模來觀察規劃是否合理。

3.1.6 城市虛擬建筑設計

建立實時3D建筑系統的模擬，可以加入工廠、公園等元素進行模擬，在虛擬環境下進行模擬演示。

3.2 意義

3.2.1 提高方案通過效率

通過虛擬現實技術進行城市規劃，可以有效地提高設計方案和審核的效率。設計者可以通過虛擬顯示技術，在設計方案中及時進行優化整改，有效縮短設計的時間和成本，審核的過程中如果建立審核模型，也可以有效提高審核效率。

3.2.2 有效進行問題分析

通過三維模型的建立，對城市規劃的計劃和城市的發展進行全面的觀察分析，還能夠結合城市的實際因素對出現的問題進行及時有效、具體的分析，對規劃方案進行跟蹤式3D模型建立，避免設計的失誤對城市規劃造成影響。

3.2.3 提高規劃管理效率

對于比較復雜的數據，需要應用虛擬現實技術進行分析，進行快速、有效的處理，提高城市規劃管理效率。同時，亦可使用該技術來進行城市規劃信息的發布和管理，幫助政務公開和社會信息的發布和宣傳[3]。

3.2.4 促進虛擬現實技術應用

國內虛擬現實技術的應用還不夠直觀，通過將虛擬現實技術應用于城市規劃，可以使人們對虛擬現實技術對城市發展有重大意義進行了解，促進學習國外的先進技術，幫助設計人員對方案進行設計改進，促進虛擬現實設計在城市規劃設計中得到更廣泛的應用。

結論：在進行城市規劃時，要合理運用虛擬現實技術，這種技術改變了傳統的設計方式，更加直觀、便捷、高效，有效地提高了城市規劃的設計效率和水平。隨著虛擬現實技術的應用，也存在著許多問題有待解決，需要積累國外研究的成果和經驗，圍繞城市規劃與設計的方向進行研究總結。

參考文獻：

[1]張斌.虛擬現實技術在城市規劃中的應用探究[J].電腦與信息技術，2018，v.26;No.153（03）：57-59.

[2]潘鋒.虛擬現實技術在城市規劃設計中的應用分析[J].城市周刊，2019，000（014）：P.26-26.

[3]蘇志遠.虛擬現實技術在城市規劃設計中的運用[J].建筑工程技術與設計，2018，000（006）：30.

（新疆阿勒泰市自然資源局規劃服務中心，新疆 阿勒泰 836500）