淺談虛擬現實技術在規劃領域中的應用

3、虛擬現實技術在規劃領域中應用的意義

3.1 改善設計

在虛擬現實系統中，可以全方位,多種樣式（步行、驅車、飛行、ufo等）,完全由用戶自由控制在場景中漫游。虛擬現實技術與傳統的三維動畫最根本的區別就是：傳統動畫的觀察路徑都是預先設定好的，用戶只能按照事先設定的路徑瀏覽場景；而虛擬現實技術可以由用戶在三維場景中任意漫游，人機交互，甚至還可以使用專用的頭盔把用戶的視覺、聽覺及其他感覺封閉起來，產生一種身臨其境的感覺。這樣一來，很多不易察覺的設計缺陷能夠輕易地被發現，減少由于事先規劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾，大大提高了項目的評估質量。采用虛擬現實技術的虛擬環境系統，可以向設計單位提供一套進行規劃、建筑性能評價的有效工具，以利于更好地認識設計參數與設計結果之間的關系，發現設計中潛在的缺陷和問題，試探解決問題的不同方法，從而使整個設計更加完善。

如：長沙市院士專家村的設計和審批過程中就充分利用了虛擬現實這一技術,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，同時為建設單位贏得了寶貴的時間。由于長沙市院士專家村位于國家級名勝風景保護區（岳麓山）的邊緣地帶，規劃方案的好壞和建成后對周圍環境所產生的影響直接影響到規劃決策者的決策。但是，傳統的技術難以對項目建成后周圍環境所產生的影響進行模擬和仿真，雖然一些專家對此項目作過一些可行性研究，規委會也多次組織專家對此項目進行評審，但是，可行性研究結果和專家意見都是建立在經驗基礎之上的，同時專家內部意見的不一致使規劃決策者缺乏可靠的科學的審批依據，致使項目進度進展緩慢。在這種情況下，長沙市規劃信息服務中心利用虛擬現實，對項目建成前后進行周圍環境、風景質量、山體水質、植被覆蓋、進行了模擬和仿真，在虛擬現實制作期間，多次聘請權威專家到現場指點和評價，通過對設計方案虛擬現實，專家和規劃決策者們有了更多的科學決策的依據，同時對方案提出了更多的、合理的修改意見，然后，設計單位再按照專家和規劃管理者的意見進行修改，然后再虛擬現實。這樣最終使長沙市院士專家村的設計取得了巨大的成功。

3.2展示設計成果

現在流行的三維動畫，同樣是通過強大的三維建模技術建立逼真的三維場景，對規劃項目進行真實的“再現”。但是虛擬現實技術建立的虛擬環境是由基于真實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，屬于科學仿真系統；而傳統動畫的三維場景則是由動畫制作人員根據資料或想象繪制而成，與真實的環境和數據有較大的差距，嚴格意義上來說屬于一種演示作品。

傳統的設計成果的展示，都是通過平面圖、分析圖、以及鳥瞰圖等來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、靜態的，而虛擬現實則不一樣，它是三維的、動態的、仿真的。用虛擬現實技術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主，供其提出修改意見，及時修改，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圍環境，對其進行仿真建模(此時的模型比例為1：1)，得到虛擬世界中該擬建建筑物的實體模型；而后按真實三維位置放置建筑物，同時考慮周圍地形的輪廓；再次加上建筑細節，如門和窗設計，以便準確地表現該環境的美學特征。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世界在虛擬空間中的映射)，在其中增加動畫和對象的動態行為。同時利用虛擬藝術制作工具和虛擬世界編輯器，形成一個存在于虛擬世界中擬建建筑物的“客觀實體”。最后在各種輸入、輸出軟件和設備的支持下就可以實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行創建、修改和可視化。其設計開發系統框圖如圖一。

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鍵。一般地，橋梁方案主要由以下幾個方面組成：橋梁工程地點的路線、水文、地質、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。

長沙市勞動路和牌樓路之間的大橋就可采用虛擬現實技術，從景觀、交通、經濟、航運來分析其可行性。把當地的地形、景觀和交通條件和橋梁方案輸入建筑物漫游的虛擬現實系統中，人可以漫步橋上，也可以從任意視點、任意角度來觀察橋的形象，甚至可以驅車通過該橋，得到類似橋建成后的感受。結構設計方案也可以采用三維建模的方法直觀、形象地展示出來。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。這種虛擬現實系統可以設計成交互性很好的系統，用戶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，在環境保護問題上有爭議，受到公眾關注。后來應用虛擬現實技術，逼真地向公眾展示了設計建成后的大橋及周圍環境的形貌，以及作環島飛行和駕車通過大橋的動態視覺感，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

運用虛擬現實系統，我們可以很輕松隨意地進行修改，改變建筑高度，改變建筑外立面的材質、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畫那樣，每做一次修改都需要對場景進行一次渲染。這樣不同的方案、不同的規劃設計意圖通過vr技術實時的反映出來，用戶可以做出很全面的對比，并且虛擬現實系統可以很快捷、方便的隨著方案的變化而作出調整，輔助用戶作出決定。從而大大加快了方案設計的速度和質量，提高了方案設計和修正的效率，也節省了大量的資金。

采用虛擬現實技術進行先期技術成果的演示和論證有助于發現設計中多余的措施和方案中各工種不協調的部分，及時修正從而節省投資和運行費用。同時，演示論證也可發現設計中可能導致無法滿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，南方某省會城市的外環線。按照總體規劃該市有三道環線，內環已建成，二環和三環正在籌建之中，當時在先建二環線還是先建三環線上頗有爭議。最后，在一些“專家”通過可行性論證之后，決定先建三環，當時，該市在當時財政非常緊張的情況下，耗資幾十個億，修建了三環線（二環線至今為止現在還沒修好）。可是，事實卻與研究結果大相徑庭，到目前為止，耗資幾十個億的三環線幾乎看不到車影（過境交通因為收費太高，繞道太遠而不愿走三環線），而市區二環以內因為缺少快速交通而擁擠不堪。如果當時我們能夠對利用虛擬現實對交通流量、經濟等各方面進行科學的可行性論證，或許我們也不會出現今天這種局面。