吴光莲 张得霞
中国重汽集团设计研究院有限公司 山东省济南市 250000
摘要：本文通过对虚拟现实技术的认识和对该技术运用到城市规划中的优势，总结概况了目前虚拟现实技术在城市规划中的应用情况和主要应用方式。随着大数据时代的到来和“智慧城市”、“数字城市”等未来城市发展目标的建设，虚拟现实技术在城市规划中发挥的作用将更为突出。
关键词：城市规划；虚拟现实技术（VR）；应用
引言
虚拟现实技术是信息技术不断发展的新型产物，它的出现打破了传统城市规划二维空间的限制，为我们提供了一个三维可视环境。规划工作者可以根据三维可视场景进行数据分析、信息采集，研究探讨，并对方案不断优化调整使其达到最佳效果；同时，通过虚拟现实空间的展示，方便专业人士和非专业人士进行交流和沟通。因此，将虚拟现实技术融入到我国城市规划的各个层面，能够使城市规划设计与现实达到一个和谐统一，使得城市规划更具有前瞻性和可实施性。
1虚拟现实技术概念及其特征
虚拟现实是一种高端的人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互，虚拟现实技术（Virtual Reality，简称 VR）作为当今世界的一项高科技技术，不断在各行各业得到广泛的应用,它综合了计算机图形技术、多媒体技术、网络技术、人机交互技术、传感器技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术，使用户通过VR设备，就可以和虚拟现实进行交互。虚拟现实技术具有以下三个主要特征。
（1）沉浸感 是指利用计算机产生的三维立体图像，让用户感到被虚拟世界包围，就像在身处另一个世界或环境下，给人一种身临其境的感觉。在浸入时要考虑用户的视觉浸入、触觉浸入、听觉浸入、嗅觉浸入和味觉浸入。
（2）交互性 在虚拟环境中，人们可以通过传感设备与虚拟世界的物品进行交互。比如，当用户用手去触摸和抓取虚拟环境中的物体时，要能得到和现实生活中相同的感受。
（3）构想性 利用虚拟技术模拟现实生活难以实现的环境或者是根本不存在的、不容易被发掘的环境，用户从虚拟环境中得到感性的体验和理性的认识，从而得到启发，创造更有价值和活力的产品，得到质的飞跃。
2 虚拟现实技术应用在城市规划领域的优势
大数据和高科技技术发展带动了城市规划管理和设计向更高层面，更贴近实际发展方向。VR技术的优势表现在以下方面：
1.VR技术既可以展示现实世界的模样，又能呈现虚拟世界。利用计算机生成交互式三维环境，形成一种“人能沉浸其中、超越其上、进出自如、交互作用的三维信息空间”，使参与者能够感受到事物的逼真存在，从而对事物做出实时准确的响应。
2.通过大数据的采集， 采用VR技术，利用强大的计算机计算与图形处理能力，虚拟重建并模拟展示不存在或者被损坏的街道、建筑群和以及围合的城市空间，重构城市发展历史，展现城市历史文化底蕴。
3. VR 技术使人们能够在一个虚拟的三维空间环境中，用动态的方式对城市内部的街道、建筑和城市空间，以及城市与城市之间的连接进行身临其境的全方位的审视，为城市规划工作者与政府决策者、业主和普通老百姓提供了一个交流平台。让更多的人了解城市规划、看懂城市发展未来，让更多的人参与到城市规划中，为城市发展献计献策。
3城市规划中虚拟现实技术的应用
我国从上世纪80年代中期开始对虚拟现实技术运用到城市规划中进行了初步探索，上海的浦东新区建立了采用超级 UNIX 虚拟现实图形工作站城市仿真系统，提供实时的人机交互界面用于城市漫游，为城市的开发建设、规划设计及国际招标的提供了良好的城市背景。武汉交通科技大学在武汉市中心改造工程中，应用非沉浸式虚拟漫游技术研制出了“武汉市虚拟环境”。2008 年展出的北京故宫虚拟旅游，标志着虚拟现实技术在城市规划中逐步走向了探索性应用。
目前虚拟现实技术在城市规划上的应用主要考虑以下几个方面：
3.1虚拟城市系统
利用虚拟现实技术能够对整体城市的客观情况进行有效的规划。虚拟现实技术能够直观地呈现出整体城市的布局和规划以及交通和自然状况等，给设计人员带来直观的感受和体验。三维模型能够有效地将虚拟现实技术的优势体现得淋漓尽致。通过线上的虚拟操作和展现，能够直观呈现城市规划发展情况，从而能够凸显城市未来的发展环境和发展需要，以及自然条件对经济发展带来的影响。通过线上的虚拟展现和情况分析，完善线下的规划应用。发展虚拟现实技术，需要建立和完善相关的数据库和资源库，不仅体现在经济方面，还需涵盖自然状况、交通布局以及政治、社会等方面。设计人员通过对多方数据的收集、整理、分析，建立科学完善的数据库，并且通过发现人机交互形成的方案中出现的漏洞，优化可行性方案完成整体的城市规划方案，有效地从基础上为整体城市规划方案提供保障。
3.2虚拟场景建模
在城市规划过程中，城市虚拟系统建设最为困难的进行场景模拟，通过对整个城市的数据监测和数据统计，有效地完成最终的虚拟城市系统建设。要做好场景模拟需要从以下方面建模。
1）天空模拟技术：静态的贴图表现出的天空已不再适合动态的三维城市虚拟建设，故选择半球或者圆球形的模型建筑作为虚拟城市的天空模型能带来更好的视觉效果。
2）遥感技术：虚拟城市场景中需要根据现实场景中的实际情况作为数据模型。为体现城市内部以及城市与城市之间的空间关系，需要利用遥感技术体现出真实的城市地形地貌和交通布局。同时，在虚拟城市建设中，建筑物的表现也需要遥感技术的参与。虚拟城市的建设和发展要考虑到后期三维模型的人机交互以及在线评价等相关情况。因此，在建筑物的选择和建设过程中，要根据建筑环境的实际情况加以考虑，遥感技术和动态技术相互配合，为最终的三维模型带来有效的技术保障。
3）阴影生成技术：虚拟城市建设过程中的场景以及其他建模的阴影表现要考虑实际情况，进行针对性的检测。例如，在虚拟城市建设中，动物、人物、车辆等运动物体的建模要考虑到实际情况，在城市虚拟场景构造过程中，车辆的动态和人物的静止以及动物的活动，都需要在虚拟场景模拟环境中展现出来。因此，选择一些较为基础的建模，根据实际资源，采取贴图方式和后续图片组合的方式，方便在最终的建设和展现过程中对物体的使用和虚拟阴影情况的表现。
3.3其他物体建模
在城市虚拟环境下，还存在大量其他物体，比如路灯和花草等。如果这些物体也使用三维模型的话，就会在很大程度上增加数据信息压力，而且会影响虚拟场景中的实时性。所以，可以在其他物体上运用透明贴图的方式，将其粘贴在垂直状态下的二维面上，这样可以让物体按照摄像机的实际位置进行调整。
结语
目前VR应用在城市规划中已经取得了非常不错的成就，通过VR设备，已经能够完美的展现城市规划效果；同时VR在公众参与城市规划也会起到越来越重要的作用。未来随着VR与互联网、GIS技术更为紧密的结合，对城市规划整个领域技术水平的提高将会起到巨大的推动作用。
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