淺談虛擬現實(shí)技術(shù)在規劃領(lǐng)域中的應用

摘要：隨著(zhù)信息時(shí)代的到來(lái)，越來(lái)越多的高新技術(shù)應用到社會(huì )的各個(gè)領(lǐng)域中來(lái)，而作為信息技術(shù)發(fā)展重要驅動(dòng)力的“虛擬現實(shí)”技術(shù)也越來(lái)越多地應用到規劃領(lǐng)域中來(lái)。本文著(zhù)重論述了虛擬現實(shí)在城市規劃中的應用范圍、應用的迫切性及應用的意義。

關(guān)鍵詞：虛擬現實(shí) 范圍 迫切性 意義

虛擬現實(shí)（virtual reality，簡(jiǎn)稱(chēng)vr），是一種基于可計算信息的沉浸式交互環(huán)境，具體地說(shuō)，就是采用以計算機技術(shù)為核心的現代高科技生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶(hù)借助必要的設備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗。虛擬現實(shí)技術(shù)的核心是模擬和仿真。

1、虛擬現實(shí)在規劃領(lǐng)域的應用范圍

虛擬現實(shí)在規劃信息存儲和查詢(xún)系統中的應用　例如土質(zhì)數據庫系統，地域信息系統，地理信息系統，城市政策信息系統等。這一類(lèi)系統多采用數據庫系統的形式?，F行數據庫的一個(gè)缺陷在于數字化程度高，可視化程度低，這種數據表現出來(lái)是抽象的，可接受性差，例如，地理信息系統對地形地貌的表現，如果只是由數字來(lái)表現，則可讀性很差，如果表現為地形圖的形式，則相對容易接受。而采用虛擬現實(shí)技術(shù)，在系統中輸入地形、地貌的數據，則可以從不同的角度去觀(guān)察，不但可以取得必要的數據，而且能夠有直觀(guān)的感受，不用再勞神費力地想象地形圖所表現的實(shí)際地形情況。

虛擬現實(shí)在規劃的輔助表現集成系統中的應用　例如景觀(guān)表現系統，交通規劃系統等。目前，景觀(guān)表現系統其表現物段主要是二維的圖片，如果能夠讓用戶(hù)產(chǎn)生一種身臨其境－“人在畫(huà)中游”的感覺(jué)，則景觀(guān)的規劃將更加科學(xué)合理、全面，而這種身臨其境的感覺(jué)，正是虛擬現實(shí)技術(shù)要解決的問(wèn)題。實(shí)際上應用于景觀(guān)表現的虛擬現實(shí)系統已經(jīng)開(kāi)始試用，德國的frankfort的中心城市，最近將城市模型輸入虛擬環(huán)境，用以規劃一座銀行，其實(shí)現并不是很復雜：首先把各個(gè)建筑物的平面圖(輪廓)輸入到記錄地區的數據庫中，將各建筑物的高度賦于適當的值的自動(dòng)生成三維城市模型；再對重要建筑物利用cad系統以不同精度進(jìn)行修改，把建筑物正面的照片掃描進(jìn)去經(jīng)過(guò)修改加工輸入cad數據庫；最后在vr系統及數據模型中加上動(dòng)態(tài)措施及環(huán)境因素。目前，這一系統可以讓人得到在其中漫游的感覺(jué)，以后還可望在此基礎繼續修正。

虛擬現實(shí)規劃和建筑設計可行性論證系統中的應用 目前，規劃和建筑方案的設計還處在一個(gè)憑主觀(guān)想象和經(jīng)驗基礎上及抽象數據模型基礎上的，而且對規劃和建筑設計方案的可行性沒(méi)有一個(gè)系統的評價(jià)論證，因此，在城市建設過(guò)程中，很容易出現實(shí)際情況跟預期效果偏差很大的情況，并且，這樣造成的損失是無(wú)法挽回的。如果，利用虛擬技術(shù)對須控制的要素（周?chē)h(huán)境、建筑高度、建筑體量、建筑色調等）對項目建成前后進(jìn)行描繪，從而發(fā)現設計中的不完善的部分，反復修改，再根據修改后的參數虛擬現實(shí)，直到在虛擬現實(shí)中達到預期效果，這樣就可減少甚至杜絕實(shí)際建成效果與設計意圖偏差很大的情況。

虛擬現實(shí)在規劃管理輔助決策系統中的應用 目前，國內規劃和建筑項目的審批輔助決策大多是兩條途徑：1、對于一般項目規劃管理者參考國家或地方性技術(shù)規定來(lái)決定項目的可行性 2、規劃管理對于重大項目的審批通過(guò)設計單位撰寫(xiě)項目可行性研究報告書(shū)和組織專(zhuān)家評審等辦法來(lái)決定項目的可行性。上述規劃輔助決策的兩條途徑都有它的局限性。完全根據國家或地方性技術(shù)規定來(lái)決定項目的可行性顯得太僵化，它不一定適應于城市的每一地塊和每一個(gè)項目。對于重大項目的審批，專(zhuān)家的意見(jiàn)也是根據自己的經(jīng)驗和個(gè)人的愛(ài)好，也沒(méi)有一個(gè)科學(xué)的根據。因此，規劃管理、決策者需要一個(gè)決策的可靠依據。而虛擬現實(shí)技術(shù)則可通過(guò)模擬仿真為規劃管理者決策提供有力、可靠依據。

2、虛擬現實(shí)技術(shù)在規劃領(lǐng)域中應用的迫切性

由于城市規劃的延續性和超前性要求較高，城市規劃一直是對全新的仿真技術(shù)需求最為迫切的領(lǐng)域之一。從總體規劃到修建性詳細規劃乃至建筑單體設計，在各個(gè)階段，通過(guò)對現狀和未來(lái)的描繪（身臨其境的城市感受、實(shí)時(shí)景觀(guān)分析、建筑高度控制、多方案城市空間比較等），來(lái)改善人居生活環(huán)境，使城市布局更加合理，城市更加美觀(guān)。規劃決策者、規劃設計者、以及公眾，在城市規劃中扮演不同的角色，有效的合作是保證城市規劃最終成功的前提。虛擬技術(shù)為這種合作提供了理想的橋梁，運用虛擬技術(shù)能夠使政府規劃部門(mén)、項目開(kāi)發(fā)商、工程人員及公眾可從任意角度，實(shí)時(shí)互動(dòng)真實(shí)地看到規劃效果，更好地掌握城市的形態(tài)和理解規劃師的設計意圖，這樣決策者的宏觀(guān)決策將成為城市規劃更有機的組成部分，公眾的參與也能真正得以實(shí)現。這是傳統手段如平面圖、效果圖、沙盤(pán)乃至動(dòng)畫(huà)等所不能達到的。

一個(gè)大型的公共建筑工程項目或比較重要的建筑，如車(chē)站、機場(chǎng)、電視塔、橋梁、港口、大壩、核電站等，建成后往往會(huì )對某一地區的景觀(guān)、環(huán)境等有較大的影響。它們建設成本高，社會(huì )影響大，其安全性、經(jīng)濟性以及功能合理性的意義更加重大。目前，這種重大項目的建設過(guò)程的初期可行性評價(jià)是建立在高度抽象的模型基礎上，其結果經(jīng)常出現很大偏差。項目上馬前的功能評價(jià)也只是建立在想象和經(jīng)驗的基礎上，經(jīng)常出現偏差。而這種偏差造成的功能上的缺陷幾乎是無(wú)法彌補的。當然，目前也有一些功能評價(jià)建立在物理模型和計算機仿真模型分析的基礎上。但物理模型是縮小比例的模型，試驗和評價(jià)難免出現誤差，而且試驗周期長(cháng)，費用較高。目前，計算機仿真模型由于存在和圖形結合差、可視化不強的缺點(diǎn)，許多功能上的評價(jià)，特別是建筑的使用功能的評價(jià)，很難達到滿(mǎn)意的效果。如何在規劃和建筑的設計階段就對方案進(jìn)行全面、客觀(guān)的評價(jià)，是人們所關(guān)心的問(wèn)題。

許多研究未來(lái)城市的資料表明：隨著(zhù)城市人口的空前增長(cháng)，市民文化素質(zhì)的提高、土地需求的白熱化狀態(tài)、以及城市機能的高度集約化和信息化，工業(yè)時(shí)代城市的穩定社會(huì )結構和傳統職能均被打破，許多新的課題將應運而生。城市人口的高速增長(cháng)帶來(lái)的一系列社會(huì )問(wèn)題，城市組團密集導致的城市結構系統擴張，城市為向三度空間的發(fā)展所期待的新環(huán)境研究，城市建筑(特別是住宅)的高密度和多樣化需求提出的新內容、新形式課題，高速運載系統對環(huán)境的沖擊，大量人口需求戶(hù)外娛樂(lè )對社會(huì )和生態(tài)的影響，以及人們對環(huán)境質(zhì)量的新要求，能源匱乏和生態(tài)環(huán)境面臨的危機等，所有這些都與城市實(shí)質(zhì)環(huán)境有關(guān)。因此，在環(huán)境保護意識日益受到重視的今天，我們不能不考慮到一個(gè)建筑對周?chē)h(huán)境所產(chǎn)生的影響，毫無(wú)疑問(wèn)，在工程竣工以前，我們不可能以一個(gè)與實(shí)際建成后的建筑同等比例的模型置于實(shí)際的環(huán)境中，用以考察該建筑物對于周邊環(huán)境的影響。以三峽工程為例，對于本世紀最大的水利工程，其影響是深遠的，一旦其建成以后無(wú)論是對生態(tài)環(huán)境，還是社會(huì )環(huán)境都有相當大的影響。就在截流前幾天，一批科學(xué)家對三峽上下游進(jìn)行全面考察，其目的不言而喻自然是為了得到各方面的相關(guān)數據，從而保護上下游的自然環(huán)境。然而，以傳統的在一堆抽象的數字上加以想象力的發(fā)揮，其結果的可信度無(wú)疑并不十分理想。要使結果達到預期的效果，首先必須經(jīng)過(guò)一套完善嚴密的技術(shù)對預期效果來(lái)論證和檢驗。顯然，先期技術(shù)成果的演示和論證技術(shù)是檢驗這種效果的有效手段?；谶@種情況，世界各國的研究機構都在作不懈的努力，以找出一種有效的評價(jià)規劃設計效果及建筑質(zhì)量的有效辦法。虛擬現實(shí)技術(shù)正是解決這一問(wèn)題的方法之一。