淺談虛擬現實(shí)技術(shù)在規劃領(lǐng)域中的應用

3、虛擬現實(shí)技術(shù)在規劃領(lǐng)域中應用的意義

3.1 改善設計

在虛擬現實(shí)系統中，可以全方位,多種樣式（步行、驅車(chē)、飛行、ufo等）,完全由用戶(hù)自由控制在場(chǎng)景中漫游。虛擬現實(shí)技術(shù)與傳統的三維動(dòng)畫(huà)最根本的區別就是：傳統動(dòng)畫(huà)的觀(guān)察路徑都是預先設定好的，用戶(hù)只能按照事先設定的路徑瀏覽場(chǎng)景；而虛擬現實(shí)技術(shù)可以由用戶(hù)在三維場(chǎng)景中任意漫游，人機交互，甚至還可以使用專(zhuān)用的頭盔把用戶(hù)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及其他感覺(jué)封閉起來(lái)，產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)。這樣一來(lái)，很多不易察覺(jué)的設計缺陷能夠輕易地被發(fā)現，減少由于事先規劃不周全而造成的無(wú)可挽回的損失與遺憾，大大提高了項目的評估質(zhì)量。采用虛擬現實(shí)技術(shù)的虛擬環(huán)境系統，可以向設計單位提供一套進(jìn)行規劃、建筑性能評價(jià)的有效工具，以利于更好地認識設計參數與設計結果之間的關(guān)系，發(fā)現設計中潛在的缺陷和問(wèn)題，試探解決問(wèn)題的不同方法，從而使整個(gè)設計更加完善。

如：長(cháng)沙市院士專(zhuān)家村的設計和審批過(guò)程中就充分利用了虛擬現實(shí)這一技術(shù),使設計更加完善，規劃審批效率更高。為規劃決策者決策提供了依據，同時(shí)為建設單位贏(yíng)得了寶貴的時(shí)間。由于長(cháng)沙市院士專(zhuān)家村位于國家級名勝風(fēng)景保護區（岳麓山）的邊緣地帶，規劃方案的好壞和建成后對周?chē)h(huán)境所產(chǎn)生的影響直接影響到規劃決策者的決策。但是，傳統的技術(shù)難以對項目建成后周?chē)h(huán)境所產(chǎn)生的影響進(jìn)行模擬和仿真，雖然一些專(zhuān)家對此項目作過(guò)一些可行性研究，規委會(huì )也多次組織專(zhuān)家對此項目進(jìn)行評審，但是，可行性研究結果和專(zhuān)家意見(jiàn)都是建立在經(jīng)驗基礎之上的，同時(shí)專(zhuān)家內部意見(jiàn)的不一致使規劃決策者缺乏可靠的科學(xué)的審批依據，致使項目進(jìn)度進(jìn)展緩慢。在這種情況下，長(cháng)沙市規劃信息服務(wù)中心利用虛擬現實(shí)，對項目建成前后進(jìn)行周?chē)h(huán)境、風(fēng)景質(zhì)量、山體水質(zhì)、植被覆蓋、進(jìn)行了模擬和仿真，在虛擬現實(shí)制作期間，多次聘請權威專(zhuān)家到現場(chǎng)指點(diǎn)和評價(jià)，通過(guò)對設計方案虛擬現實(shí)，專(zhuān)家和規劃決策者們有了更多的科學(xué)決策的依據，同時(shí)對方案提出了更多的、合理的修改意見(jiàn)，然后，設計單位再按照專(zhuān)家和規劃管理者的意見(jiàn)進(jìn)行修改，然后再虛擬現實(shí)。這樣最終使長(cháng)沙市院士專(zhuān)家村的設計取得了巨大的成功。

3.2展示設計成果

現在流行的三維動(dòng)畫(huà)，同樣是通過(guò)強大的三維建模技術(shù)建立逼真的三維場(chǎng)景，對規劃項目進(jìn)行真實(shí)的“再現”。但是虛擬現實(shí)技術(shù)建立的虛擬環(huán)境是由基于真實(shí)數據建立的數字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設計的標準和要求，屬于科學(xué)仿真系統；而傳統動(dòng)畫(huà)的三維場(chǎng)景則是由動(dòng)畫(huà)制作人員根據資料或想象繪制而成，與真實(shí)的環(huán)境和數據有較大的差距，嚴格意義上來(lái)說(shuō)屬于一種演示作品。

傳統的設計成果的展示，都是通過(guò)平面圖、分析圖、以及鳥(niǎo)瞰圖等來(lái)表現設計者的設計思想。這樣表現有它的局限性，它的表現僅是在平面的、靜態(tài)的，而虛擬現實(shí)則不一樣，它是三維的、動(dòng)態(tài)的、仿真的。用虛擬現實(shí)技術(shù)展示設計成果是一種理想的方法。這種設計成果的展示，既可以面向大眾，作為宣傳的需要，又可以將方案展示給業(yè)主，供其提出修改意見(jiàn)，及時(shí)修改，以增加方案的競爭能力。在設計階段，利用各種建模工具，數字化該擬建建筑物以及周?chē)h(huán)境，對其進(jìn)行仿真建模(此時(shí)的模型比例為1：1)，得到虛擬世界中該擬建建筑物的實(shí)體模型；而后按真實(shí)三維位置放置建筑物，同時(shí)考慮周?chē)匦蔚妮喞?；再次加上建筑細節，如門(mén)和窗設計，以便準確地表現該環(huán)境的美學(xué)特征。綜合編輯各種對象(文字、表格、圖形、虛擬世界中用多維信息所描述的對象以及真實(shí)世界在虛擬空間中的映射)，在其中增加動(dòng)畫(huà)和對象的動(dòng)態(tài)行為。同時(shí)利用虛擬藝術(shù)制作工具和虛擬世界編輯器，形成一個(gè)存在于虛擬世界中擬建建筑物的“客觀(guān)實(shí)體”。最后在各種輸入、輸出軟件和設備的支持下就可以實(shí)現對該建筑物設計成果的預先展示，據此對擬建建筑物結構進(jìn)行創(chuàng )建、修改和可視化。其設計開(kāi)發(fā)系統框圖如圖一。

例如，橋梁的設計方案是方案能否為人們所接受，方案是否具有競爭力的關(guān)鍵。一般地，橋梁方案主要由以下幾個(gè)方面組成：橋梁工程地點(diǎn)的路線(xiàn)、水文、地質(zhì)、氣象、地形等交通資料信息的處理；全橋平面圖、立面圖、結構設計圖、鋼筋布置圖、曲線(xiàn)布置及墩部分詳圖；墩、臺、基礎設計資料；全橋工程概預算等。

長(cháng)沙市勞動(dòng)路和牌樓路之間的大橋就可采用虛擬現實(shí)技術(shù)，從景觀(guān)、交通、經(jīng)濟、航運來(lái)分析其可行性。把當地的地形、景觀(guān)和交通條件和橋梁方案輸入建筑物漫游的虛擬現實(shí)系統中，人可以漫步橋上，也可以從任意視點(diǎn)、任意角度來(lái)觀(guān)察橋的形象，甚至可以驅車(chē)通過(guò)該橋，得到類(lèi)似橋建成后的感受。結構設計方案也可以采用三維建模的方法直觀(guān)、形象地展示出來(lái)。而工程概預算等其它信息則可以用聲音等多媒體的方式表現出來(lái)。這種虛擬現實(shí)系統可以設計成交互性很好的系統，用戶(hù)可以很方便地選取任何細部去看，給人留下深刻的印象。例如，英國的skye島大橋的規劃設計，在環(huán)境保護問(wèn)題上有爭議，受到公眾關(guān)注。后來(lái)應用虛擬現實(shí)技術(shù)，逼真地向公眾展示了設計建成后的大橋及周?chē)h(huán)境的形貌，以及作環(huán)島飛行和駕車(chē)通過(guò)大橋的動(dòng)態(tài)視覺(jué)感，受到公眾的歡迎，大橋的設計方案也得到了肯定。

3.3 節省投資和運行費用

運用虛擬現實(shí)系統，我們可以很輕松隨意地進(jìn)行修改，改變建筑高度，改變建筑外立面的材質(zhì)、顏色，改變綠化密度，……所看即所得，只要修改系統中的參數即可，而不需要象傳統三維動(dòng)畫(huà)那樣，每做一次修改都需要對場(chǎng)景進(jìn)行一次渲染。這樣不同的方案、不同的規劃設計意圖通過(guò)vr技術(shù)實(shí)時(shí)的反映出來(lái)，用戶(hù)可以做出很全面的對比，并且虛擬現實(shí)系統可以很快捷、方便的隨著(zhù)方案的變化而作出調整，輔助用戶(hù)作出決定。從而大大加快了方案設計的速度和質(zhì)量，提高了方案設計和修正的效率，也節省了大量的資金。

采用虛擬現實(shí)技術(shù)進(jìn)行先期技術(shù)成果的演示和論證有助于發(fā)現設計中多余的措施和方案中各工種不協(xié)調的部分，及時(shí)修正從而節省投資和運行費用。同時(shí)，演示論證也可發(fā)現設計中可能導致無(wú)法滿(mǎn)足要求的設計不當之出，從而避免了建筑物建造完成后的返工。

再如，南方某省會(huì )城市的外環(huán)線(xiàn)。按照總體規劃該市有三道環(huán)線(xiàn)，內環(huán)已建成，二環(huán)和三環(huán)正在籌建之中，當時(shí)在先建二環(huán)線(xiàn)還是先建三環(huán)線(xiàn)上頗有爭議。最后，在一些“專(zhuān)家”通過(guò)可行性論證之后，決定先建三環(huán)，當時(shí)，該市在當時(shí)財政非常緊張的情況下，耗資幾十個(gè)億，修建了三環(huán)線(xiàn)（二環(huán)線(xiàn)至今為止現在還沒(méi)修好）?？墒?，事實(shí)卻與研究結果大相徑庭，到目前為止，耗資幾十個(gè)億的三環(huán)線(xiàn)幾乎看不到車(chē)影（過(guò)境交通因為收費太高，繞道太遠而不愿走三環(huán)線(xiàn)），而市區二環(huán)以?xún)纫驗槿鄙倏焖俳煌ǘ鴵頂D不堪。如果當時(shí)我們能夠對利用虛擬現實(shí)對交通流量、經(jīng)濟等各方面進(jìn)行科學(xué)的可行性論證，或許我們也不會(huì )出現今天這種局面。