浅谈虚拟现实技术在规划领域中的应用

3、虚拟现实技术在规划领域中应用的意义

3.1 改善设计

在虚拟现实系统中，可以全方位,多种样式（步行、驱车、飞行、ufo等）,完全由用户自由控制在场景中漫游。虚拟现实技术与传统的三维动画最根本的区别就是：传统动画的观察路径都是预先设定好的，用户只能按照事先设定的路径浏览场景；而虚拟现实技术可以由用户在三维场景中任意漫游，人机交互，甚至还可以使用专用的头盔把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的感觉。这样一来，很多不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成的无可挽回的损失与遗憾，大大提高了项目的评估质量。采用虚拟现实技术的虚拟环境系统，可以向设计单位提供一套进行规划、建筑性能评价的有效工具，以利于更好地认识设计参数与设计结果之间的关系，发现设计中潜在的缺陷和问题，试探解决问题的不同方法，从而使整个设计更加完善。

如：长沙市院士专家村的设计和审批过程中就充分利用了虚拟现实这一技术,使设计更加完善，规划审批效率更高。为规划决策者决策提供了依据，同时为建设单位赢得了宝贵的时间。由于长沙市院士专家村位于国家级名胜风景保护区（岳麓山）的边缘地带，规划方案的好坏和建成后对周围环境所产生的影响直接影响到规划决策者的决策。但是，传统的技术难以对项目建成后周围环境所产生的影响进行模拟和仿真，虽然一些专家对此项目作过一些可行性研究，规委会也多次组织专家对此项目进行评审，但是，可行性研究结果和专家意见都是建立在经验基础之上的，同时专家内部意见的不一致使规划决策者缺乏可靠的科学的审批依据，致使项目进度进展缓慢。在这种情况下，长沙市规划信息服务中心利用虚拟现实，对项目建成前后进行周围环境、风景质量、山体水质、植被覆盖、进行了模拟和仿真，在虚拟现实制作期间，多次聘请权威专家到现场指点和评价，通过对设计方案虚拟现实，专家和规划决策者们有了更多的科学决策的依据，同时对方案提出了更多的、合理的修改意见，然后，设计单位再按照专家和规划管理者的意见进行修改，然后再虚拟现实。这样最终使长沙市院士专家村的设计取得了巨大的成功。

3.2展示设计成果

现在流行的三维动画，同样是通过强大的三维建模技术建立逼真的三维场景，对规划项目进行真实的“再现”。但是虚拟现实技术建立的虚拟环境是由基于真实数据建立的数字模型组合而成，严格遵循工程项目设计的标准和要求，属于科学仿真系统；而传统动画的三维场景则是由动画制作人员根据资料或想象绘制而成，与真实的环境和数据有较大的差距，严格意义上来说属于一种演示作品。

传统的设计成果的展示，都是通过平面图、分析图、以及鸟瞰图等来表现设计者的设计思想。这样表现有它的局限性，它的表现仅是在平面的、静态的，而虚拟现实则不一样，它是三维的、动态的、仿真的。用虚拟现实技术展示设计成果是一种理想的方法。这种设计成果的展示，既可以面向大众，作为宣传的需要，又可以将方案展示给业主，供其提出修改意见，及时修改，以增加方案的竞争能力。在设计阶段，利用各种建模工具，数字化该拟建建筑物以及周围环境，对其进行仿真建模(此时的模型比例为1：1)，得到虚拟世界中该拟建建筑物的实体模型；而后按真实三维位置放置建筑物，同时考虑周围地形的轮廓；再次加上建筑细节，如门和窗设计，以便准确地表现该环境的美学特征。综合编辑各种对象(文字、表格、图形、虚拟世界中用多维信息所描述的对象以及真实世界在虚拟空间中的映射)，在其中增加动画和对象的动态行为。同时利用虚拟艺术制作工具和虚拟世界编辑器，形成一个存在于虚拟世界中拟建建筑物的“客观实体”。最后在各种输入、输出软件和设备的支持下就可以实现对该建筑物设计成果的预先展示，据此对拟建建筑物结构进行创建、修改和可视化。其设计开发系统框图如图一。

例如，桥梁的设计方案是方案能否为人们所接受，方案是否具有竞争力的关键。一般地，桥梁方案主要由以下几个方面组成：桥梁工程地点的路线、水文、地质、气象、地形等交通资料信息的处理；全桥平面图、立面图、结构设计图、钢筋布置图、曲线布置及墩部分详图；墩、台、基础设计资料；全桥工程概预算等。

长沙市劳动路和牌楼路之间的大桥就可采用虚拟现实技术，从景观、交通、经济、航运来分析其可行性。把当地的地形、景观和交通条件和桥梁方案输入建筑物漫游的虚拟现实系统中，人可以漫步桥上，也可以从任意视点、任意角度来观察桥的形象，甚至可以驱车通过该桥，得到类似桥建成后的感受。结构设计方案也可以采用三维建模的方法直观、形象地展示出来。而工程概预算等其它信息则可以用声音等多媒体的方式表现出来。这种虚拟现实系统可以设计成交互性很好的系统，用户可以很方便地选取任何细部去看，给人留下深刻的印象。例如，英国的skye岛大桥的规划设计，在环境保护问题上有争议，受到公众关注。后来应用虚拟现实技术，逼真地向公众展示了设计建成后的大桥及周围环境的形貌，以及作环岛飞行和驾车通过大桥的动态视觉感，受到公众的欢迎，大桥的设计方案也得到了肯定。

3.3 节省投资和运行费用

运用虚拟现实系统，我们可以很轻松随意地进行修改，改变建筑高度，改变建筑外立面的材质、颜色，改变绿化密度，……所看即所得，只要修改系统中的参数即可，而不需要象传统三维动画那样，每做一次修改都需要对场景进行一次渲染。这样不同的方案、不同的规划设计意图通过vr技术实时的反映出来，用户可以做出很全面的对比，并且虚拟现实系统可以很快捷、方便的随着方案的变化而作出调整，辅助用户作出决定。从而大大加快了方案设计的速度和质量，提高了方案设计和修正的效率，也节省了大量的资金。

采用虚拟现实技术进行先期技术成果的演示和论证有助于发现设计中多余的措施和方案中各工种不协调的部分，及时修正从而节省投资和运行费用。同时，演示论证也可发现设计中可能导致无法满足要求的设计不当之出，从而避免了建筑物建造完成后的返工。

再如，南方某省会城市的外环线。按照总体规划该市有三道环线，内环已建成，二环和三环正在筹建之中，当时在先建二环线还是先建三环线上颇有争议。最后，在一些“专家”通过可行性论证之后，决定先建三环，当时，该市在当时财政非常紧张的情况下，耗资几十个亿，修建了三环线（二环线至今为止现在还没修好）。可是，事实却与研究结果大相径庭，到目前为止，耗资几十个亿的三环线几乎看不到车影（过境交通因为收费太高，绕道太远而不愿走三环线），而市区二环以内因为缺少快速交通而拥挤不堪。如果当时我们能够对利用虚拟现实对交通流量、经济等各方面进行科学的可行性论证，或许我们也不会出现今天这种局面。