淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在規(guī)劃領(lǐng)域中的應(yīng)用

摘要：隨著信息時代的到來，越來越多的高新技術(shù)應(yīng)用到社會的各個領(lǐng)域中來，而作為信息技術(shù)發(fā)展重要驅(qū)動力的“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)也越來越多地應(yīng)用到規(guī)劃領(lǐng)域中來。本文著重論述了虛擬現(xiàn)實(shí)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用范圍、應(yīng)用的迫切性及應(yīng)用的意義。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí) 范圍 迫切性 意義

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，簡稱vr），是一種基于可計算信息的沉浸式交互環(huán)境，具體地說，就是采用以計算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)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(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心是模擬和仿真。

1、虛擬現(xiàn)實(shí)在規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用范圍

虛擬現(xiàn)實(shí)在規(guī)劃信息存儲和查詢系統(tǒng)中的應(yīng)用　例如土質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，地域信息系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)，城市政策信息系統(tǒng)等。這一類系統(tǒng)多采用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的形式?，F(xiàn)行數(shù)據(jù)庫的一個缺陷在于數(shù)字化程度高，可視化程度低，這種數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來是抽象的，可接受性差，例如，地理信息系統(tǒng)對地形地貌的表現(xiàn)，如果只是由數(shù)字來表現(xiàn)，則可讀性很差，如果表現(xiàn)為地形圖的形式，則相對容易接受。而采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在系統(tǒng)中輸入地形、地貌的數(shù)據(jù)，則可以從不同的角度去觀察，不但可以取得必要的數(shù)據(jù)，而且能夠有直觀的感受，不用再勞神費(fèi)力地想象地形圖所表現(xiàn)的實(shí)際地形情況。

虛擬現(xiàn)實(shí)在規(guī)劃的輔助表現(xiàn)集成系統(tǒng)中的應(yīng)用　例如景觀表現(xiàn)系統(tǒng)，交通規(guī)劃系統(tǒng)等。目前，景觀表現(xiàn)系統(tǒng)其表現(xiàn)物段主要是二維的圖片，如果能夠讓用戶產(chǎn)生一種身臨其境－“人在畫中游”的感覺，則景觀的規(guī)劃將更加科學(xué)合理、全面，而這種身臨其境的感覺，正是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)要解決的問題。實(shí)際上應(yīng)用于景觀表現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)已經(jīng)開始試用，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(guī)劃一座銀行，其實(shí)現(xiàn)并不是很復(fù)雜：首先把各個建筑物的平面圖(輪廓)輸入到記錄地區(qū)的數(shù)據(jù)庫中，將各建筑物的高度賦于適當(dāng)?shù)闹档淖詣由扇S城市模型；再對重要建筑物利用cad系統(tǒng)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)過修改加工輸入cad數(shù)據(jù)庫；最后在vr系統(tǒng)及數(shù)據(jù)模型中加上動態(tài)措施及環(huán)境因素。目前，這一系統(tǒng)可以讓人得到在其中漫游的感覺，以后還可望在此基礎(chǔ)繼續(xù)修正。

虛擬現(xiàn)實(shí)規(guī)劃和建筑設(shè)計可行性論證系統(tǒng)中的應(yīng)用 目前，規(guī)劃和建筑方案的設(shè)計還處在一個憑主觀想象和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上及抽象數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上的，而且對規(guī)劃和建筑設(shè)計方案的可行性沒有一個系統(tǒng)的評價論證，因此，在城市建設(shè)過程中，很容易出現(xiàn)實(shí)際情況跟預(yù)期效果偏差很大的情況，并且，這樣造成的損失是無法挽回的。如果，利用虛擬技術(shù)對須控制的要素（周圍環(huán)境、建筑高度、建筑體量、建筑色調(diào)等）對項(xiàng)目建成前后進(jìn)行描繪，從而發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的不完善的部分，反復(fù)修改，再根據(jù)修改后的參數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)，直到在虛擬現(xiàn)實(shí)中達(dá)到預(yù)期效果，這樣就可減少甚至杜絕實(shí)際建成效果與設(shè)計意圖偏差很大的情況。

虛擬現(xiàn)實(shí)在規(guī)劃管理輔助決策系統(tǒng)中的應(yīng)用 目前，國內(nèi)規(guī)劃和建筑項(xiàng)目的審批輔助決策大多是兩條途徑：1、對于一般項(xiàng)目規(guī)劃管理者參考國家或地方性技術(shù)規(guī)定來決定項(xiàng)目的可行性 2、規(guī)劃管理對于重大項(xiàng)目的審批通過設(shè)計單位撰寫項(xiàng)目可行性研究報告書和組織專家評審等辦法來決定項(xiàng)目的可行性。上述規(guī)劃輔助決策的兩條途徑都有它的局限性。完全根據(jù)國家或地方性技術(shù)規(guī)定來決定項(xiàng)目的可行性顯得太僵化，它不一定適應(yīng)于城市的每一地塊和每一個項(xiàng)目。對于重大項(xiàng)目的審批，專家的意見也是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和個人的愛好，也沒有一個科學(xué)的根據(jù)。因此，規(guī)劃管理、決策者需要一個決策的可靠依據(jù)。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可通過模擬仿真為規(guī)劃管理者決策提供有力、可靠依據(jù)。

2、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在規(guī)劃領(lǐng)域中應(yīng)用的迫切性

由于城市規(guī)劃的延續(xù)性和超前性要求較高，城市規(guī)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(guī)劃到修建性詳細(xì)規(guī)劃乃至建筑單體設(shè)計，在各個階段，通過對現(xiàn)狀和未來的描繪（身臨其境的城市感受、實(shí)時景觀分析、建筑高度控制、多方案城市空間比較等），來改善人居生活環(huán)境，使城市布局更加合理，城市更加美觀。規(guī)劃決策者、規(guī)劃設(shè)計者、以及公眾，在城市規(guī)劃中扮演不同的角色，有效的合作是保證城市規(guī)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(yùn)用虛擬技術(shù)能夠使政府規(guī)劃部門、項(xiàng)目開發(fā)商、工程人員及公眾可從任意角度，實(shí)時互動真實(shí)地看到規(guī)劃效果，更好地掌握城市的形態(tài)和理解規(guī)劃師的設(shè)計意圖，這樣決策者的宏觀決策將成為城市規(guī)劃更有機(jī)的組成部分，公眾的參與也能真正得以實(shí)現(xiàn)。這是傳統(tǒng)手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動畫等所不能達(dá)到的。

一個大型的公共建筑工程項(xiàng)目或比較重要的建筑，如車站、機(jī)場、電視塔、橋梁、港口、大壩、核電站等，建成后往往會對某一地區(qū)的景觀、環(huán)境等有較大的影響。它們建設(shè)成本高，社會影響大，其安全性、經(jīng)濟(jì)性以及功能合理性的意義更加重大。目前，這種重大項(xiàng)目的建設(shè)過程的初期可行性評價是建立在高度抽象的模型基礎(chǔ)上，其結(jié)果經(jīng)常出現(xiàn)很大偏差。項(xiàng)目上馬前的功能評價也只是建立在想象和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)常出現(xiàn)偏差。而這種偏差造成的功能上的缺陷幾乎是無法彌補(bǔ)的。當(dāng)然，目前也有一些功能評價建立在物理模型和計算機(jī)仿真模型分析的基礎(chǔ)上。但物理模型是縮小比例的模型，試驗(yàn)和評價難免出現(xiàn)誤差，而且試驗(yàn)周期長，費(fèi)用較高。目前，計算機(jī)仿真模型由于存在和圖形結(jié)合差、可視化不強(qiáng)的缺點(diǎn)，許多功能上的評價，特別是建筑的使用功能的評價，很難達(dá)到滿意的效果。如何在規(guī)劃和建筑的設(shè)計階段就對方案進(jìn)行全面、客觀的評價，是人們所關(guān)心的問題。

許多研究未來城市的資料表明：隨著城市人口的空前增長，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(jī)能的高度集約化和信息化，工業(yè)時代城市的穩(wěn)定社會結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)職能均被打破，許多新的課題將應(yīng)運(yùn)而生。城市人口的高速增長帶來的一系列社會問題，城市組團(tuán)密集導(dǎo)致的城市結(jié)構(gòu)系統(tǒng)擴(kuò)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(nèi)容、新形式課題，高速運(yùn)載系統(tǒng)對環(huán)境的沖擊，大量人口需求戶外娛樂對社會和生態(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(jī)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(hù)意識日益受到重視的今天，我們不能不考慮到一個建筑對周圍環(huán)境所產(chǎn)生的影響，毫無疑問，在工程竣工以前，我們不可能以一個與實(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(jì)最大的水利工程，其影響是深遠(yuǎn)的，一旦其建成以后無論是對生態(tài)環(huán)境，還是社會環(huán)境都有相當(dāng)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(shù)據(jù)，從而保護(hù)上下游的自然環(huán)境。然而，以傳統(tǒng)的在一堆抽象的數(shù)字上加以想象力的發(fā)揮，其結(jié)果的可信度無疑并不十分理想。要使結(jié)果達(dá)到預(yù)期的效果，首先必須經(jīng)過一套完善嚴(yán)密的技術(shù)對預(yù)期效果來論證和檢驗(yàn)。顯然，先期技術(shù)成果的演示和論證技術(shù)是檢驗(yàn)這種效果的有效手段?；谶@種情況，世界各國的研究機(jī)構(gòu)都在作不懈的努力，以找出一種有效的評價規(guī)劃設(shè)計效果及建筑質(zhì)量的有效辦法。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正是解決這一問題的方法之一。