虛擬現實技術在城市廣場設計中的應用

劉穎

摘 要：城市建設中現代信息技術的應用越來越廣泛，虛擬現實技術在城市廣場設計中的應用也越來越成熟。在這樣的時代背景下，虛擬現實技術的應用價值逐漸凸顯，其研究也更趨深入，有助于實現城市規劃、城市設計、城市景觀設計、城市建筑設計等多方面的統籌應用，助力現代城市的創新發展。隨著信息技術的創新研發，虛擬現實技術功能也更為強大，因此，關于虛擬現實技術在城市設計中的應用也成為熱門話題。文章主要對城市常規設計技術與虛擬現實技術進行對比，闡述了虛擬現實技術在城市廣場設計中的應用優勢，推動城市建設與發展。

關鍵詞：虛擬現實技術;城市廣場;設計

科技的創新發展，使城市建設速度加快，城市建設、城市規劃等活動中信息技術的滲透也更為充分。在景觀設計中，計算機的出現、虛擬現實技術的運用等，讓設計達到了錦上添花的效果，增加了設計的無限可能性。有了虛擬現實技術的加持，城市廣場設計也能夠有效實現實現設計空間的靈活把握，方便各設計方案的科學對比、差異分析，使設計方案更科學、更合理。探討虛擬現實技術在城市廣場設計中的應用具有典型性，有助于為其他城市建設提供有效的指導與參考。

一、虛擬現實技術概述

虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，仿真性是其強大的功能屬性體現。以計算機技術為支持，建構虛擬化的環境場景，支持多源信息融合，關注信息的交互，倡導思維動態視景和實體行為的統一，以傳感器、攝像頭等設備帶來全新的仿真感官體驗，能夠給予用戶身臨其境之感。

二、城市常規設計技術與虛擬現實技術的對比

（一）常規設計技術的特點

城市規劃是復雜的、抽象的，數據化的，城市設計又具有圖形化的特征，這意味著無論是城市規劃還是城市設計都必須多元統籌、深入分析。傳統的設計技術為二維圖形展示，其技術手段的局限是顯而易見的，雖然部分設計系統也支持三維建模，但更局限于小群體設計中，對于大型的城市規劃與項目設計，支持明顯不足。在常規設計技術中應用較多的是GIS系統（地理信息系統），它隨著地理科學、計算機技術、遙感技術和信息科學的發展而發展，是典型的二維模式。而3D MAX三維建模又耗時耗力，無法廣泛應用于大規模的場景設計。建筑沙盤的制作成本高，使用不便，效果也不夠理想。這些常規的設計方法，無法實現人機的有效互動，更無法完整地傳遞設計者的想法思路等，其應用局限推動著技術的變革。

（二）虛擬現實技術的特點

對比常規的技術方法，虛擬現實技術的優勢是有目共睹的，其優勢也決定了其在城市規劃與設計中應用的廣泛性。虛擬現實技術融合了二維GIS系統、多媒體技術等。虛擬現實技術通過有效利用GIS系統的優勢，可以對建筑密度、容積率、選址等要素進行虛擬的可行性分析，實現了對周邊環境的統籌關注。而其融入網絡技術、遙感技術等，實現了信息的及時更新與隨時瀏覽，其交互式動態傳感技術也實現了對場地對象、視點、路徑的直觀展示。對比于3D MAX建模，虛擬現實技術也突破了拍攝的局限，支持全景拍攝，在虛擬建模技術的配合下，其全景拍攝取得了理想效果，三維視圖展示更直觀、更全面。虛擬現實技術應用于城市廣場等景觀設計中也帶來了設計成本的縮減，主要是降低溝通成本和展示成本。虛擬現實技術因其交互性功能強大[1]，可以帶給人們良好的沉浸式體驗，景觀展示更加豐富、全面，省去了傳統的效果圖、沙盤微縮模型及景觀漫游動畫制作，成本更節省，展示效果更全面，也更理想。對于設計人員來說，可以在網絡虛擬現實平臺中與甲方溝通，與大眾溝通，使得溝通擺脫了時間與空間的限制，節省人力、物力及財力等。

三、虛擬現實技術在城市廣場設計中的應用優勢

（一）協助制作設計方案

城市廣場設計的第一步是制作設計方案，二維模式下主要聚焦于平面圖、剖面圖、立面圖等，引入虛擬現實技術后，人機互動良好，設計師點擊鼠標就可以從多個角度進行方案的體驗與觀察分析，不斷地調整設計方案，空間感的掌控更到位，可以使廣場設計中選擇最佳的材料、空間布局及體量等，光照度、美觀度明顯提升。虛擬現實技術支持多個方案的組合與對比分析，方便設計人員權衡利弊，及時明確廣場設計中的問題，查找修復，減少設計失誤。設計人員可以自由發揮想象力，獲得更多的設計靈感，取得更理想的設計效果。虛擬現實技術支持下的城市廣場設計打破了二維空間模型的局限，使景觀設計更合理。

（二）多維展示設計方案

傳統的城市設計方案主要有剖立面圖、動畫漫游等展現方式，其中剖立面圖為二維動畫成像，無法進行三維立體呈現。而動畫漫游則是運動狀態下的三維圖形，無法進行路徑觀察，也不支持視角的改變。虛擬現實技術應用于城市廣場設計，融入了設計者、觀察者的主觀能動性，實現了多個角度的立體三維呈現，甚至調動了設計者、觀察者的視覺、聽覺等。另外，虛擬現實技術與互聯網連接，發布方案讓他人體驗，設計方案完成后支持互動和多維全景模擬呈現，帶來的真實感十分明顯[2]，這是傳統的城市設計中沙盤微縮模型、效果圖、漫游動畫所不具備的展示優勢。

（三）促使公眾參與廣場設計

城市廣場設計要考慮大眾的需求，在以往的城市設計規劃中，大眾無法參與，只能簡單建言獻策，而一旦根據大眾意見進行調整，對應的設計成本就會增加，所以往往不了了之。傳統城市廣場設計重視視覺美感，在一定程度上忽視了功能設計，雖然審美價值高[3]，但大眾體驗感不佳。因此，在城市景觀設計中應吸引公眾參與，這也是建筑設計的大方向。特別是在項目設計階段引導大眾參與，借助虛擬現實技術建構溝通平臺，多種交流模式兼顧，有助于讓大眾獲得直觀的體驗、形象的設計認知等，讓公眾更好地參與設計過程中。虛擬現實技術支持方案的網絡發布，網絡媒介的支持下，大眾參與積極性高，可以根據個人的聽覺、視覺等主觀感受[4]，進行方案設計的好壞評價，提出建議給設計者、決策人員，城市設計的最終呈現效果也會更好。

（四）融入地理信息系統

在虛擬現實技術的支持下，城市廣場設計也實現了與地理信息系統的融合，讓城市廣場設計疊加更多的社會元素，也獲得了更多的基礎支持。地理信息系統的加持實現了城市設計中信息的有效收集、有效保存、有效管理、有效輸出引導等，使城市廣場設計中空間分析更到位[5]。而虛擬現實技術與地理信息系統的結合也開發了新的技術平臺，結合地理信息系統的虛擬現實技術其設計分析的準確性與科學性明顯提升，也增強了其可視化與實時性功能。

（五）實現施工過程的可視化處理

虛擬現實技術在城市廣場設計中的應用也體現為施工過程的可視化，整個施工流程可以直觀地模擬呈現，施工作業人員可以對施工設計的合理性進行論證分析。通過分析施工流程，達到施工進度科學合理把控的目的，以實現施工順序的合理安排，減少施工中的安全隱患，降低浪費，在施工可視化保障的情況下讓施工順利推進[6]。虛擬現實技術帶來的施工技術可視化優勢又具體體現在科學指導、全方位掌控施工現場及合理指導施工部署等具體的多個方面[6]。在虛擬現實技術的幫助下，有助于實現城市廣場設計施工情況的模擬，預防施工隱患，施工安全更有保障，也減少了施工成本，避免施工中的資源浪費，使施工效率和品質都得到提升。而在虛擬現實技術應用之前，處理這些問題較為棘手。虛擬現實技術支持下的城市廣場施工可視化也可以帶來施工管理有效性的提升，以杭州西湖白堤的春季景觀模擬為例，其在虛擬現實技術的加持下，景觀設計效果更佳，景觀輔助設計操作也更便利。

四、結語

虛擬現實技術作為創新的技術，其以迅猛發展的計算機技術為核心支持，在城市設計、城市規劃中發揮重要作用。對比傳統的常規設計方案，其技術優勢是多方面的，無論是方案設計、方案展示，還是即時溝通、成本把控方面都取得了理想預期。城市廣場作為城市景觀設計的一方面，虛擬現實技術的加持使得設計操作更靈活，設計效果更理想，對應的城市設計前景也將更加廣闊。

參考文獻：

[1]李強，張帆，陳冉.基于分布式虛擬現實技術的共享性城市設計研究[C]//全國建筑院系建筑數字技術教學與研究學術研討會組委會.共享·協同：2019全國建筑院系建筑數字技術教學與研究學術研討會論文集.北京：中國建筑工業出版社，2019：442-447.

[2]劉青子，許芃林.虛擬現實技術在城市設計和規劃方案審批中的應用與實踐[J].無線互聯科技，2018（20）：131-132，143.

[3]佐藤禮華.城市設計中視覺化設計技術工具的應用研究[D].無錫：江南大學，2017.

[4]霍盈睿.虛擬現實技術在城市設計中的應用分析[J].祖國，2016（22）：102.

[5]陳碩.基于虛擬地理信息系統技術的城市道路路線設計研究[J].福建建設科技，2006（1）：32-33，43.

[6]鄭衛民，曹文，曹永卿.虛擬現實技術在城市設計中的應用[J].中外建筑，2005（1）：21-23.

作者單位：

河北科技工程職業技術大學