虚拟现实技术在城市设计和规划方案审批中的应用与实践

刘青子，许芃林

（武警工程大学，陕西 西安 710000）

虚拟现实主要是通过计算机系统创建一种具有三维效果、真实感的仿真技术，在各大行业有着显著的贡献与应用成效，属于一项具有挑战性与重点研究的技术领域。该技术主要对各大建设领域的环境、自然技能、感知度等各方面进行真实模拟，应用到城市建设中对前期的方案设计与规划提供了很好的工作条件。为了让虚拟现实技术在城市建设中发挥出更好的作用，将该技术带入城市设计和规划方案中来，在实践中不断探索完善。

1 技术简介

1992美国科学家首次提出了比较系统的有关虚拟现实技术的论述，并建议确定了虚拟现实技术的定义及未来发展方向。通过科学家不断地研究，将虚拟现实技术与计算机软件、仿真技术、图像处理技术、传感技术等相结合，在一个具有多维信息的三维空间里创造出一个虚拟环境，让用户有一种归属感。该技术还可以根据环境要求对所做方案作出更改与完善，具有很强的交互作用，而且对设计师本身而言，还可以帮助设计者启发构思。虚拟现实技术最重要的是建模与仿真。该技术目前应用于各大领域，对社会与人类贡献极大。

2 虚拟现实技术在城市设计中的作用

2.1 设计及方案效率得到了很好的提升

进行城市方案设计与规划时，设计师通过计算机三维立体软件实施虚拟现实技术，将设计方案转换为实际立体图的效果，通过色彩、视觉感官的体验与观察使得设计方案更加具有特色。而且通过建立绿植、街道建筑等实物观察提高了城市规划的精准度与美观度，提高了城市设计及规划方案设计工作效率[1]。

2.2 多角度参考分析，实现全面化建设

进行城市设计方案时，城市各个领域及设计要求都能得到满足，通过三维仿真系统将设计方案真实地呈现在设计者面前，便于研究分析方案的合理性、科学性。间接性地研究分析城市发展的方向及改造后的城市样貌，实现了未建先知的先进化设计，减少了由于规划失误出现的损失及缺憾。

2.3 城市规划效率得到提升，信息公开化

首先通过虚拟现实技术对城市规划有了地域性的确定，更加直观、真实地对城市管理进行了分析规划，同时对建筑面积、所需的人力、物力、财力等作出了预算，省去了不必要的费用开支。

3 应用中存在的问题

进行城市设计时，需要制定出一套完整的设计操作流程，便于后期管理实施。目前，设计人员在进行方案设计时采用的是三维建筑模式、动画效果图及沙盘建筑模型。站在专业角度讲，3种设计理念之间存在的关联性不大，很难连接在一起，为后期实施者制造了困难[2]。

4 实践研讨与应用措施

4.1 实际应用的优势

从设计角度来看，虚拟现实技术最大的优势在于能为人带来真实感，在视觉上提供了很好的观察效果。建筑间的距离及绿植建设物融为一体，在空间的规划上有了把控。通过实际的地段面积测量及色彩要求，对设计方案进行修改，为后期的评审人员及实施工作者提供了具有对比性与选择性的方案。帮助审批人员对方案的确定有了直观性的认知与决策，减少了决策期间由于没有参考物变得盲目，使最终方案规范更加具有合理性、科学性[3]。

从管理角度看，虚拟现实技术在实际规划中各大模块呈现出了标准化的规划内容，兼容性好的设计方案在实际城市规划建设中提供了完善的管理流程。同时作为三维系统，将各个部门的运作流程紧密地结合在了一起，通过真实的感官模式将城市布局展现在实施者面前，规划度精准完善，实施效率与管理效率都得到了有效的提升。

4.2 虚拟现实技术在城市设计中的应用

城市设计通俗地说就是为居住在某一城市的人与其他生命呈现一个舒适、安全、安稳的融合生存之地，在城市规划中起着重要的作用。城市设计最关注的就是设计本身的效果与视觉感，设计中物体、建筑、人全都涉及的时候留出来的空间布局等，虚拟现实这一技术将两种关注的点都一一解决。

城市设计与方案规划中，基本可以分为直观性、间接性及中间性。直观性主要是将所有存在的物体相结合，体现出整个城市的格局与最终效果，包括景观环境、自然资源的利用、基础设施设备的位置确定，每个区域应有的风格环境、后期提供的娱乐城所等。在实际设计规划方案时，使用虚拟现实技术，将每个需求板块直接通过三维软件进行线条绘制、图像转化。通过对实际地形、后期人口规划数、交通规划、自然环境与所需物资进行规划设计、核查计算，直观性地将所有需求通过虚拟现实这一技术体现出来[4]。

中间性城市设计主要时体现在城市整体布局、建筑形体的设局与规划、交叉道路街道布局及网络化设备布局、高度、地表建筑等硬件系统进行考虑设计。中间性城市设计内容最主要的还是要与城市总体相互联系，需要体现出地方特色文化及整体设计感官的协调性。如果使用传统的思维进行二维方案规划，根本很难体现出以上所要求的视觉感。

间接性的设计规划重点体现在可使用的环境。间接的城市设计规划不是有建筑跟环境因素就可以了，它还需要各个区域的建筑物与人很好的相结合，注重人建一体化，对于街道的材质、感官等通过人的视觉感进行评价确定，在城市设计中进行间接性地评价时，最需要重视的还是各个硬件设施的适宜性与使用性。对商业街、步行街等人群量聚集的地方，必须考虑到后期的使用现状，预留足够的空间创设，为后期创建良好的环境。

4.3 虚拟现实技术在城市设计中设计软件的应用

虚拟现实技术的设计软件主要是以三维建模功能较强的软件进行立体图规划设计，起先有CAD和3DMAX。由于该软件效果性能不是很强，在城市设计规划上难以给人呈现很好的视觉感官，两种软件已被大量用于机械行业。随着美国科技人员的不断研究与实践，后期又出现了Vega及Creator，前者主要是虚拟仿真性极强，后者属于强大的三维建模系统，两者相互结合使用将城市动态图根据设计需求展现出来。但存在最大的缺点就是在空间与建筑规划上没有什么应用价值。现在虚拟现实技术软件主要以VR和GIS为设计软件，具体设计步骤使用流程为：先进行城市场景规划，单一的建筑物、街道建设等设计、进行三维建模并贴图设计、展现虚拟动画效果。看似简单的五大步骤，中间却包含了很多细节性的步骤与策划，这就需要很强的专业知识及思维操作者进行把控实施。

4.4 某城市虚拟现实技术实践应用

为了更好地体现出虚拟现实技术的实用性与直观性，此处对某一城市建设进行了实践性的分析操作。首先我们进行了城市设计及方案规划。应用GIS三维建模软件根据城市需求进行设计规划，利用软件分析对空间需求及地标性建筑地理位置作出分析规划。随后建立三维虚拟模型，模型库进行层次性的结构布局。该软件中，模型库工具栏中存在很多建筑模型，包括车辆、树木、单一型建筑、联合型建筑等各大模型，在GIS软件操作中进行建模操作[5]。方案设计完毕后，再通过VR软件进行三维动画预览，预览期间若对方案不满意或是有缺陷可以直接退出更改。相对老版软件，更改方便快捷，只要有大体立意，更改仅需几分钟，将虚拟现实技术应用到城市设计规划中来，为后期的施工建设提供了依据性与准确性。为了更好地呈现出虚拟现实在某城市的实践应用效果，将成果图进行展示，如图1—2所示。

图1 建筑模型展示

图2 城市整体虚拟现实规划效果

5 结语

虚拟现实技术对城市设计及方案规划建立了一个真实的三维建模，不管是站在设计者、决策者、管理者还是实施者的角度来看，真实的三维感官让城市建设越来越完善，呈现优质化。该技术不仅具有针对性、自主性、安全性，还具备很好的时效兼容性，随着环境与城市的需求及经济的发展而变化。通过实践应用可以看出，虚拟现实技术改变了人类的感知观与思维模式，也改变了生活环境与城市规划的发展方向。当下，由于该技术操作软件价格昂贵，技术人员的缺陷，该技术目前只是小范围的实施[6]。相信通过我国相关技术人员不断地开发研究，该技术在今后的应用领域会越来越广，造福于我国各大行业，提升我国经济建设。