虚拟现实技术在城市广场设计中的应用

刘颖

摘 要：城市建设中现代信息技术的应用越来越广泛，虚拟现实技术在城市广场设计中的应用也越来越成熟。在这样的时代背景下，虚拟现实技术的应用价值逐渐凸显，其研究也更趋深入，有助于实现城市规划、城市设计、城市景观设计、城市建筑设计等多方面的统筹应用，助力现代城市的创新发展。随着信息技术的创新研发，虚拟现实技术功能也更为强大，因此，关于虚拟现实技术在城市设计中的应用也成为热门话题。文章主要对城市常规设计技术与虚拟现实技术进行对比，阐述了虚拟现实技术在城市广场设计中的应用优势，推动城市建设与发展。

关键词：虚拟现实技术;城市广场;设计

科技的创新发展，使城市建设速度加快，城市建设、城市规划等活动中信息技术的渗透也更为充分。在景观设计中，计算机的出现、虚拟现实技术的运用等，让设计达到了锦上添花的效果，增加了设计的无限可能性。有了虚拟现实技术的加持，城市广场设计也能够有效实现实现设计空间的灵活把握，方便各设计方案的科学对比、差异分析，使设计方案更科学、更合理。探讨虚拟现实技术在城市广场设计中的应用具有典型性，有助于为其他城市建设提供有效的指导与参考。

一、虚拟现实技术概述

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，仿真性是其强大的功能属性体现。以计算机技术为支持，建构虚拟化的环境场景，支持多源信息融合，关注信息的交互，倡导思维动态视景和实体行为的统一，以传感器、摄像头等设备带来全新的仿真感官体验，能够给予用户身临其境之感。

二、城市常规设计技术与虚拟现实技术的对比

（一）常规设计技术的特点

城市规划是复杂的、抽象的，数据化的，城市设计又具有图形化的特征，这意味着无论是城市规划还是城市设计都必须多元统筹、深入分析。传统的设计技术为二维图形展示，其技术手段的局限是显而易见的，虽然部分设计系统也支持三维建模，但更局限于小群体设计中，对于大型的城市规划与项目设计，支持明显不足。在常规设计技术中应用较多的是GIS系统（地理信息系统），它随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展，是典型的二维模式。而3D MAX三维建模又耗时耗力，无法广泛应用于大规模的场景设计。建筑沙盘的制作成本高，使用不便，效果也不够理想。这些常规的设计方法，无法实现人机的有效互动，更无法完整地传递设计者的想法思路等，其应用局限推动着技术的变革。

（二）虚拟现实技术的特点

对比常规的技术方法，虚拟现实技术的优势是有目共睹的，其优势也决定了其在城市规划与设计中应用的广泛性。虚拟现实技术融合了二维GIS系统、多媒体技术等。虚拟现实技术通过有效利用GIS系统的优势，可以对建筑密度、容积率、选址等要素进行虚拟的可行性分析，实现了对周边环境的统筹关注。而其融入网络技术、遥感技术等，实现了信息的及时更新与随时浏览，其交互式动态传感技术也实现了对场地对象、视点、路径的直观展示。对比于3D MAX建模，虚拟现实技术也突破了拍摄的局限，支持全景拍摄，在虚拟建模技术的配合下，其全景拍摄取得了理想效果，三维视图展示更直观、更全面。虚拟现实技术应用于城市广场等景观设计中也带来了设计成本的缩减，主要是降低沟通成本和展示成本。虚拟现实技术因其交互性功能强大[1]，可以带给人们良好的沉浸式体验，景观展示更加丰富、全面，省去了传统的效果图、沙盘微缩模型及景观漫游动画制作，成本更节省，展示效果更全面，也更理想。对于设计人员来说，可以在网络虚拟现实平台中与甲方沟通，与大众沟通，使得沟通摆脱了时间与空间的限制，节省人力、物力及财力等。

三、虚拟现实技术在城市广场设计中的应用优势

（一）协助制作设计方案

城市广场设计的第一步是制作设计方案，二维模式下主要聚焦于平面图、剖面图、立面图等，引入虚拟现实技术后，人机互动良好，设计师点击鼠标就可以从多个角度进行方案的体验与观察分析，不断地调整设计方案，空间感的掌控更到位，可以使广场设计中选择最佳的材料、空间布局及体量等，光照度、美观度明显提升。虚拟现实技术支持多个方案的组合与对比分析，方便设计人员权衡利弊，及时明确广场设计中的问题，查找修复，减少设计失误。设计人员可以自由发挥想象力，获得更多的设计灵感，取得更理想的设计效果。虚拟现实技术支持下的城市广场设计打破了二维空间模型的局限，使景观设计更合理。

（二）多维展示设计方案

传统的城市设计方案主要有剖立面图、动画漫游等展现方式，其中剖立面图为二维动画成像，无法进行三维立体呈现。而动画漫游则是运动状态下的三维图形，无法进行路径观察，也不支持视角的改变。虚拟现实技术应用于城市广场设计，融入了设计者、观察者的主观能动性，实现了多个角度的立体三维呈现，甚至调动了设计者、觀察者的视觉、听觉等。另外，虚拟现实技术与互联网连接，发布方案让他人体验，设计方案完成后支持互动和多维全景模拟呈现，带来的真实感十分明显[2]，这是传统的城市设计中沙盘微缩模型、效果图、漫游动画所不具备的展示优势。

（三）促使公众参与广场设计

城市广场设计要考虑大众的需求，在以往的城市设计规划中，大众无法参与，只能简单建言献策，而一旦根据大众意见进行调整，对应的设计成本就会增加，所以往往不了了之。传统城市广场设计重视视觉美感，在一定程度上忽视了功能设计，虽然审美价值高[3]，但大众体验感不佳。因此，在城市景观设计中应吸引公众参与，这也是建筑设计的大方向。特别是在项目设计阶段引导大众参与，借助虚拟现实技术建构沟通平台，多种交流模式兼顾，有助于让大众获得直观的体验、形象的设计认知等，让公众更好地参与设计过程中。虚拟现实技术支持方案的网络发布，网络媒介的支持下，大众参与积极性高，可以根据个人的听觉、视觉等主观感受[4]，进行方案设计的好坏评价，提出建议给设计者、决策人员，城市设计的最终呈现效果也会更好。

（四）融入地理信息系统

在虚拟现实技术的支持下，城市广场设计也实现了与地理信息系统的融合，让城市广场设计叠加更多的社会元素，也获得了更多的基础支持。地理信息系统的加持实现了城市设计中信息的有效收集、有效保存、有效管理、有效输出引导等，使城市广场设计中空间分析更到位[5]。而虚拟现实技术与地理信息系统的结合也开发了新的技术平台，结合地理信息系统的虚拟现实技术其设计分析的准确性与科学性明显提升，也增强了其可视化与实时性功能。

（五）实现施工过程的可视化处理

虚拟现实技术在城市广场设计中的应用也体现为施工过程的可视化，整个施工流程可以直观地模拟呈现，施工作业人员可以对施工设计的合理性进行论证分析。通过分析施工流程，达到施工进度科学合理把控的目的，以实现施工顺序的合理安排，减少施工中的安全隐患，降低浪费，在施工可视化保障的情况下让施工顺利推进[6]。虚拟现实技术带来的施工技术可视化优势又具体体现在科学指导、全方位掌控施工现场及合理指导施工部署等具体的多个方面[6]。在虚拟现实技术的帮助下，有助于实现城市广场设计施工情况的模拟，预防施工隐患，施工安全更有保障，也减少了施工成本，避免施工中的资源浪费，使施工效率和品质都得到提升。而在虚拟现实技术应用之前，处理这些问题较为棘手。虚拟现实技术支持下的城市广场施工可视化也可以带来施工管理有效性的提升，以杭州西湖白堤的春季景观模拟为例，其在虚拟现实技术的加持下，景观设计效果更佳，景观辅助设计操作也更便利。

四、结语

虚拟现实技术作为创新的技术，其以迅猛发展的计算机技术为核心支持，在城市设计、城市规划中发挥重要作用。对比传统的常规设计方案，其技术优势是多方面的，无论是方案设计、方案展示，还是即时沟通、成本把控方面都取得了理想预期。城市广场作为城市景观设计的一方面，虚拟现实技术的加持使得设计操作更灵活，设计效果更理想，对应的城市设计前景也将更加广阔。

参考文献：

[1]李強，张帆，陈冉.基于分布式虚拟现实技术的共享性城市设计研究[C]//全国建筑院系建筑数字技术教学与研究学术研讨会组委会.共享·协同：2019全国建筑院系建筑数字技术教学与研究学术研讨会论文集.北京：中国建筑工业出版社，2019：442-447.

[2]刘青子，许芃林.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[J].无线互联科技，2018（20）：131-132，143.

[3]佐藤礼华.城市设计中视觉化设计技术工具的应用研究[D].无锡：江南大学，2017.

[4]霍盈睿.虚拟现实技术在城市设计中的应用分析[J].祖国，2016（22）：102.

[5]陈硕.基于虚拟地理信息系统技术的城市道路路线设计研究[J].福建建设科技，2006（1）：32-33，43.

[6]郑卫民，曹文，曹永卿.虚拟现实技术在城市设计中的应用[J].中外建筑，2005（1）：21-23.

作者单位：

河北科技工程职业技术大学