虚拟现实技术在城市规划中的应用探究

孙聆

摘要：在科技水平不断提升的二十一世纪，我国城市化的发展也越来越迅速，城市规划离不开科学技术的支持。本文先简单介绍了虚拟现实技术的含义、特征以及其关键技术，重点探讨了这一技术在城市规划中的应用，体现在对城市居民区的建模计划、场景设计、人机交互等方面，同时分析了其应用意义，旨在为城市的可持续发展做出一些参考。

关键词：虚拟现实技术;城市规划;关键技术

引言：虚拟现实技术目前仍处于探索阶段，理论和实践都在完善过程中，其在城市规划中的应用，使城市规划脱离了传统设计中的表格、图纸等模型，提供了全新的研究领域，使用电子计算机进行仿真模拟，构建更真实、直观、清晰的城市结构，可以更有效的分析城市规划方案。

1  虚拟现实技术的含义

虚拟现实技术（缩写VR）是一种先进的电子计算机仿真系统，通过计算机将现实和虚拟结合的全新实用技术，可以通过操作给人带来真实的反馈。它涵盖了许多计算机、电子信息等技术，随着科技和社会水平的提升，被广泛应用于教育、航空航天、医学、设计、影视娱乐等领域。虚拟现实技术利用现实中的数据，让计算机生成模拟环境，将物体或物质通过计算机技术产生的电子信号或和其他设备一起表现出来。从二十世纪八十年代开始，美国展开了对虚拟现实技术的研究，国内对其探索正处于刚刚开始的阶段，在城市规划中的应用还十分有限。

2  虚拟现实技术特征和应用关键技术

2.1 基本特性

虚拟现实技术具有其独特的特性，还处于发展、寻求人们了解认可的阶段，分为以下三点：1.沉浸性。让体验者能够通过虚拟现实技术不被身处的环境所干扰，完全沉浸在虚拟世界中。2.交互性。让体验者在虚拟环境中进行活动，并且得到反馈。3.想象力。体验者通过虚拟现实技术在虚拟世界进行联想，将想象的内容通过虚拟世界表现出来。

2.2 關键技术

2.2.1 视觉仿真

是延伸人类感官的多种科技结合的技术。通过对现实或虚拟世界对虚拟环境进行渲染，以达到想要的视觉效果。

2.2.2 3D建模

三维模型建立技术是整个虚拟现实技术的基础，通常使用建模软件（CAID、CAD等），来定义虚拟环境，构建出有三维数据的模型。

2.2.3 人机交互

通过控制体验者的状态，在虚拟现实技术的软件中进行交互。在虚拟现实的系统中，可以利用传感器完成体验者和系统的交流互动[1]。

2.2.4 动态3D声音

是指可以使用人工编程设计、第三方声音软件或综合3D声音模拟，在3D虚拟环境中产生声音的软件，能够动态地增加体验者的沉浸感受，在进行城市场景模拟漫游时会用到。

3  虚拟现实技术在城市规划的应用及意义

3.1 应用

3.1.1 城市居民区的建模规划及步骤

对居民区的整体布局和空间环境进行了解，完成设计步骤，再使用虚拟建模软件（AutoCAD、3DMAX等）对城市居民区进行虚拟的设计规划。主要分为三个方面：（1）对城市居民区的建筑场景、不同建筑的具体分布情况、建筑物的长宽高、朝向、颜色等数据信息进行分析。通过这些数据，对建筑的不同间隔、独特风格和形式、楼层、面积等来设计布置。（2）运用建模软件（OpenGL、3DMAX、AutoGAD等），完成城市居民区域的建筑模型、环境模型、植物模型，人物模型等，以住宅楼、办公楼、公园、植物、地面等为主要的建模内容进行设计。（3）设计多种方案进行对比调整。针对城市居民区设计的规划方案，将设计的虚拟场景与构建的多种3D模型融合，进行对比和改进，筛选出合适的建筑模型方案，建立完整清晰的城市居民区虚拟模型，使后台管理模块进入以便进行后续的场景维护[2]。

3.1.2 城市居民区的场景设计及3D建模

（1）城市居民区的场景设计要采集真实的数据进行比例缩放，带入到虚拟空间中进行居民区空间的真实模拟。使用建模软件搭建城市整体居民区的框架，设计人员主要根据楼盘的方位和建筑的布局进行3D的设计和调整，最后根据不同的建筑模块数据进行改进。

（2）城市居民区虚拟场景的3D建模，首先要利用建模软件进行原始模型分类再构建，将平面图导入建模软件进行修剪、焊接命令、墙体轮廓线条封闭等处理。再使用绘图软件对虚拟模型进行填充，使其拥有更完整的立体三维特性。在完成模型构建后，使用场景绘制技术提高模型的逼真程度。最后使用拓展插件进行虚拟场景的空间场景渲染，使场景更加逼真。在进行场景渲染时，通常会将城市居民区分成小空间场景依次进行完成。对不同的规划设计方案进行比较，依靠不同的设计方案构建居民区虚拟3D数据库，选择最佳的设计方案进行场景模拟。

3.1.3 人机交互、漫游功能设计

为了实现人机交互功能，需要在城市居民区3D建模完成后将虚拟空间情景带入可视化交互平台。例如：使用三维仿真平台，连接设备，进行人机交流互动，使体验者感官感受虚拟3D环境。三维仿真平台能够使体验者在不同场景下进行城市居民区预览漫游，将各个场景融合到一起，通过佩戴虚拟现实技术设备。完成设定好的城市居民区的漫游路线，在使用时，对整个场景进行轮廓抓取。

3.1.4 破坏城市的重建规划

应用虚拟现实技术建造一座被损毁城市的虚拟场景，可以帮助城市进行重建。规划人员可以在虚拟世界中执行拆毁模拟，拆毁建筑、改变绿化环境等，带入城市的相关信息通过虚拟模型进行重建任务，有利于破坏城市的重建。

3.1.5 小区的规划

将虚拟现实技术应用到小区规划，在原始建模时，进行合理规划，可以利用建模来观察规划是否合理。

3.1.6 城市虚拟建筑设计

建立实时3D建筑系统的模拟，可以加入工厂、公园等元素进行模拟，在虚拟环境下进行模拟演示。

3.2 意义

3.2.1 提高方案通过效率

通过虚拟现实技术进行城市规划，可以有效地提高设计方案和审核的效率。设计者可以通过虚拟显示技术，在设计方案中及时进行优化整改，有效缩短设计的时间和成本，审核的过程中如果建立审核模型，也可以有效提高审核效率。

3.2.2 有效进行问题分析

通过三维模型的建立，对城市规划的计划和城市的发展进行全面的观察分析，还能够结合城市的实际因素对出现的问题进行及时有效、具体的分析，对规划方案进行跟踪式3D模型建立，避免设计的失误对城市规划造成影响。

3.2.3 提高规划管理效率

对于比较复杂的数据，需要应用虚拟现实技术进行分析，进行快速、有效的处理，提高城市规划管理效率。同时，亦可使用该技术来进行城市规划信息的发布和管理，帮助政务公开和社会信息的发布和宣传[3]。

3.2.4 促进虚拟现实技术应用

国内虚拟现实技术的应用还不够直观，通过将虚拟现实技术应用于城市规划，可以使人们对虚拟现实技术对城市发展有重大意义进行了解，促进学习国外的先进技术，帮助设计人员对方案进行设计改进，促进虚拟现实设计在城市规划设计中得到更广泛的应用。

结论：在进行城市规划时，要合理运用虚拟现实技术，这种技术改变了传统的设计方式，更加直观、便捷、高效，有效地提高了城市规划的设计效率和水平。随着虚拟现实技术的应用，也存在着许多问题有待解决，需要积累国外研究的成果和经验，围绕城市规划与设计的方向进行研究总结。

参考文献：

[1]张斌.虚拟现实技术在城市规划中的应用探究[J].电脑与信息技术，2018，v.26;No.153（03）：57-59.

[2]潘锋.虚拟现实技术在城市规划设计中的应用分析[J].城市周刊，2019，000（014）：P.26-26.

[3]苏志远.虚拟现实技术在城市规划设计中的运用[J].建筑工程技术与设计，2018，000（006）：30.

（新疆阿勒泰市自然资源局规划服务中心，新疆 阿勒泰 836500）