虚拟现实技术实时辅助城市规划设计初探

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1、1虚拟现实技术实时辅助城市规划设计初探112史慧珍迟伟党安荣（1北京清华城市规划设计研究院北京100084，2清华大学北京100084）摘要：目前，虚拟现实（VR，VirtualReality）技术在城市规划设计领域的应用还处于比较初级的阶段，VR技术尚未真正融入到规划师的日常工作中，VR技术实时辅助城市规划设计的技术方法有待进一步研究。本文结合城市规划设计实践的需要，着重探讨了VR技术实时辅助城市规划设计的技术特征和典型流程。提出了实时辅助城市规划设计的VR技术除了具有沉浸感和交互作用两大基本特征之外，还应该强调其三维可视化、场景易编辑和专业分析等技术特征。以典型流程的形

2、式描绘了如何才能将VR技术应用于城市规划方案编制的全过程中，并重点研究了如何选择VR系统、如何确定建立VR场景的技术方案、如何综合使用现有VR软件提供的各种功能，如何基于VR平台进行专业分析等问题。关键词：虚拟现实技术；城市规划设计；三维可视化；虚拟现实场景；专业分析1引言虚拟现实（VR，VirtualReality）技术，有时又被称为虚拟环境（VE，VirtualEnvironment），是20世纪60年代以来兴起的计算机图形新技术，是利用计算机生成逼真的三维视觉、听觉、[1-2]触觉、乃至嗅觉、味觉等感觉形式的虚拟世界。国外VR技术在城市规划中的应用起步于20世纪80年

3、代，而我国起步于大约20世纪90年代。已有的实践表明，在城市规划中应用VR技术可以使规划师、评审专家、规划管理人员甚至普通市民用动态交互的方式对未来的城市进行身临其境的体验，可以使他们对城市规划方案获得更直观、更全面的认识，VR技术所体现出的直观性、交互性、实时性等优势是其它技术手段无法比拟的。但是，到目前为止，VR技术在城市规划设计领域的应用仍然相当有限，主要表现在VR技术常常仅被作为规划方案的表现手段，尚未真正成为辅助规划设计的得力工具，规划师在方案设计的过程中较少用到VR技术，也很少有规划师真正掌握VR技术，通常是规划师在规划方案确定之后委托专门的VR公司进行场景制作

4、和技术支持，VR技术仅在专家评审或公众参与时发挥较大的作用。造成这种现象的原因有很多，除了专门面向城市规划设计的VR平台还不够完善、专业的VR系统成本较高、技术掌握有较高难度等原因之外，面向城市规划设计领域的VR技术应用方法还不够成熟也是一个很重要的原因，这也正是本文研究的意义所在。2VR技术实时辅助城市规划设计的技术特征通常认为，VR技术具有两个基本特征，即沉浸感（Immersion）和交互作用（Interaction）[3]。沉浸感是指VR系统能够使用户有身临其境的感受；交互作用是指用户能够与VR系统[4]产生的场景发生交互作用，影响和改变VR物体，同时自身也感受到这种

5、改变产生的效果。然而，我们认为这两大特征还足以囊括实时辅助城市规划设计的VR技术的全部特征，有必要明确其他技术特征进而指导技术应用。城市规划作为人类为了在城市的发展中维持公共生活的空间秩序而作的未来空间安排[5]的意志，空间是城市规划设计处理的最主要的对象。利用VR技术，可以将城市中的建筑和道路等客观实体以三维的方式表现出来，也可以将人口和经济数据等客观世界中不可见的信息以三维的方式在相应的空间位置上表现出来，当大量的规划相关信息以三维的方式在一1本文得到国家自然科学基金项目（50618088）和国家十一五科技支撑计划项目（2006BAJ14B08）资助。286个统一的VR

6、平台上被整合在一起的时候，规划师对于空间的分析和处理也可以变得更加充分和合理，因此，实时辅助城市规划设计的VR技术也应具有三维可视化的特征。城市是不断变化的，城市规划也不可能一成不变，即使是某一次特定的规划任务也可能因为规划思路的不断明朗、与委托方的深入交流或者专家提出了权威的修改意见等原因而不断地修改规划方案，规划设计的过程即是一个不断地调整规划方案的过程，因此，场景修改周期长、成本高或技术难度大的VR技术必然是不适宜实时辅助城市规划设计的，实时辅助城市规划设计的VR技术应该具有场景易编辑的特征。科学分析对于城市规划设计而言意义重大，但是目前VR技术在城市规划中的应用还主

7、要停留在对城市未来景象的模拟上，强调的是给人一种逼真的视觉体验。可以想象，随着VR技术的进一步发展和专业分析需求的进一步加强，VR技术必将为规划设计提供一个集成了各种专业分析模块的三维可视化平台，它可以基于当前方案生成各种分析结果，可以将分析结果以形象的三维模型或图形表现出来，专业的实时辅助城市规划设计的VR技术必将具有专业分析的特征。3VR技术实时辅助城市规划设计的典型流程城市规划从收集编制所需要的相关基础资料，到编制具体的规划方案，再到规划的实施[6]以及实施过程中对规划内容的反馈，是一个完整的过程。城市规划的