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摘要:随着信息时代的到来,越来越多的高新技术应用到社会的各个领域中来,而作为信息技术发展重要驱动力的“虚拟现实”技术也越来越多地应用到规划领域中来。本文着重论述了虚拟现实在城市规划中的应用范围、应用的迫切性及应用的意义。
关键词:虚拟现实;范围;迫切性;意义
虚拟现实(VirtualReality),简称VR或称灵境技术,实际上是一种可创建和体验虚拟世界(VirtualWorld)的计算机系统。此种虚拟世界由计算机生成,可以是现实世界的再现,亦可以是构想中的世界。具体地说,就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。虚拟现实技术的核心是模拟和仿真。
一、虚拟现实技术的主要应用
虚拟现实技术的应用目前大致分为三类,分别是虚拟场景、虚拟漫游和虚拟物体。虚拟场景就是人在一个固定的点来环视四周的环境,通地前后左或移动鼠标来模拟人眼的视角,可以足不出户就把虚拟环境中的很多细节一览无余地尽收眼底。虚拟漫游是把若干个虚拟场景中的景象通过电子地图或建筑方位图有机地结合在一起,用户可以一个空间或视角跳转到另人个空间或视角,就好像在一个大的地域范围内实现漫游一样,这在大型商场、酒店、楼市或房产户型、以及旅游的行业应用相当广泛。虚拟物体,就是对一个产(物)品进行360度全方位立体式的展示和观察,小到一个茶杯,大到一辆小汽车,只要是便于旋转的物体都可以放到虚拟的环境中来做展示。
二、虚拟现实在规划领域的应用范围
规划决策者、规划设计者、建设管理者以及公众,在规划中扮演不同的角色,有效的合作是保证规划最终成功的前提。VR技术为这种合作提供了理想的桥梁,运用VR技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可从任意角度,实时互动真实地看到规划效果,更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图,这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分,公众的参与也能真正得以实现。
1、虚拟现实规划和建筑设计可行性。
虚拟现实規划和建筑设计可行性论证系统中的应用。目前,规划和建筑方案的设计还处在一个凭主观想象和经验基础上及抽象数据模型基础上的,而且对规划和建筑设计方案的可行性没有一个系统的评价论证,因此,在城市建设过程中,很容易出现实际情况跟预期效果偏差很大的情况,并且,这样造成的损失是无法挽回的。如果,利用虚拟技术对须控制的要素(周围环境、建筑高度、建筑体量、建筑色调等)对项目建成前后进行描绘,从而发现设计中的不完善的部分,反复修改,再根据修改后的参数虚拟现实,直到在虚拟现实中达到预期效果,这样就可减少甚至杜绝实际建成效果与设计意图偏差很大的情况。
2、虚拟现实在规划中的辅助表现。
虚拟现实在规划的辅助表现集成系统中的应用。例如景观表现系统,交通规划系统等。目前,景观表现系统其表现物段主要是二维的图片,如果能够让用户产生一种身临其境——“人在画中游”的感觉,则景观的规划将更加科学合理、全面,而这种身临其境的感觉,正是虚拟现实技术要解决的问题。实际上应用于景观表现的虚拟现实系统已经开始试用,德国的Frankfort的中心城市,最近将城市模型输入虚拟环境,用以规划一座银行,其实现并不是很复杂:首先把各个建筑物的平面图(轮廓)输入到记录地区的数据库中,将各建筑物的高度赋于适当的值的自动生成三维城市模型;再对重要建筑物利用CAD系统以不同精度进行修改,把建筑物正面的照片扫描进去经过修改加工输入CAD数据库;最后在VR系统及数据模型中加上动态措施及环境因素。目前,这一系统可以让人得到在其中漫游的感觉,以后还可望在此基础继续修正。
3、虚拟现实在规划管理辅助决策系统中的应用。
虚拟现实在规划管理辅助决策系统中的应用。目前,国内规划和建筑项目的审批辅助决策大多是两条途径:1、对于一般项目规划管理者参考国家或地方性技术规定来决定项目的可行性2、规划管理对于重大项目的审批通过设计单位撰写项目可行性研究报告书和组织专家评审等办法来决定项目的可行性。上述规划辅助决策的两条途径都有它的局限性。因此,规划管理、决策者需要一个决策的可靠依据。而虚拟现实技术则可通过模拟仿真为规划管理者决策提供有力、可靠依据。
二、虚拟现实技术在规划领域中应用的迫切性
由于城市规划的延续性和超前性要求较高,城市规划一直是对全新的仿真技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到修建性详细规划乃至建筑单体设计,在各个阶段,通过对现状和未来的描绘,来改善人居生活环境,使城市布局更加合理,城市更加美观。规划决策者、规划设计者、以及公众,在城市规划中扮演不同的角色,有效的合作是保证城市规划最终成功的前提。虚拟技术为这种合作提供了理想的桥梁,运用虚拟技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众,可从任意角度,实时互动真实地看到规划效果,更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图,这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分,公众的参与也能真正得以实现。
三、虚拟现实技术在规划领域中应用的意义
3.1展现规划方案
虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击,获得身临其境的体验,还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料,方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理,有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。
虚拟技术在设计阶段,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,以便准确地表现该环境的美学特征。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。
3.2规避设计风险
虚拟现实所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建立逼真的三维场景,对规划项目进行真实的“再现”。用户在三维场景中任意漫游,人机交互,这样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。
3.3加快设计速度
运用虚拟现实系统,我们可以很轻松随意的进行修改,改变建筑高度,改变建筑外立面的材质、颜色,改变绿化密度,只要修改系统中的参数即可。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。
3.4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。
5验证施工方案
在土木工程的施工过程中,先期技术成果演示和论证技术也有其广阔的应用前景。建筑业的发展使得建筑逐渐向大型、超高层和地下发展。目前我国高层建筑正在向层数增多,高度增高,平面布置更加复杂,筒体或筒束结构而且竖向建筑立面多样化发展。随之而来便是超高层建筑的基础工程、模板工程、施工测量和垂直度控制、高层钢结构的制作与安装、外脚手架工程、吊装机械与垂直运输等等新技术与工艺。这些都是以前的建设者所没有遇到过的,施工中就必然有一些问题不知如何去解决。
四、结束语
先期技术演示论证为大胆的设想提供了一个演示的舞台。近年来,超高层建筑,地下多层建筑相继出现,施工人
员缺少相应的施工经验。旧的施工方案是否可行,脚手架系统及吊车在高空中是否稳定等等施工问题都需要先期技术的演示与论证。
总之,先期技术成果的演示论证技术在建筑业的应用需求越来越迫切,而虚拟现实技术则是其实现的重要支撑技术和手段。发展虚拟现实技术在这方面的应用,必将给整个建筑业带来一场革命。
参考文献:
[1]LauriniR.InformationSystemsfbrUrbanPlanning.TaylorandFrancis11NewFetterLane,LondonEC4P4EE,2001.
[2]StillwellJ,GeettmanS,OpenshawS(Eds.).GeographicalInformationandPlanning.Springer-verlagBerlinHeidelbergNewYork,1999.
[3]杨克检.虚拟现实与城市规划[J].系统仿真学报,2000,(3):21-24.
关键词:虚拟现实;范围;迫切性;意义
虚拟现实(VirtualReality),简称VR或称灵境技术,实际上是一种可创建和体验虚拟世界(VirtualWorld)的计算机系统。此种虚拟世界由计算机生成,可以是现实世界的再现,亦可以是构想中的世界。具体地说,就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。虚拟现实技术的核心是模拟和仿真。
一、虚拟现实技术的主要应用
虚拟现实技术的应用目前大致分为三类,分别是虚拟场景、虚拟漫游和虚拟物体。虚拟场景就是人在一个固定的点来环视四周的环境,通地前后左或移动鼠标来模拟人眼的视角,可以足不出户就把虚拟环境中的很多细节一览无余地尽收眼底。虚拟漫游是把若干个虚拟场景中的景象通过电子地图或建筑方位图有机地结合在一起,用户可以一个空间或视角跳转到另人个空间或视角,就好像在一个大的地域范围内实现漫游一样,这在大型商场、酒店、楼市或房产户型、以及旅游的行业应用相当广泛。虚拟物体,就是对一个产(物)品进行360度全方位立体式的展示和观察,小到一个茶杯,大到一辆小汽车,只要是便于旋转的物体都可以放到虚拟的环境中来做展示。
二、虚拟现实在规划领域的应用范围
规划决策者、规划设计者、建设管理者以及公众,在规划中扮演不同的角色,有效的合作是保证规划最终成功的前提。VR技术为这种合作提供了理想的桥梁,运用VR技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众可从任意角度,实时互动真实地看到规划效果,更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图,这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分,公众的参与也能真正得以实现。
1、虚拟现实规划和建筑设计可行性。
虚拟现实規划和建筑设计可行性论证系统中的应用。目前,规划和建筑方案的设计还处在一个凭主观想象和经验基础上及抽象数据模型基础上的,而且对规划和建筑设计方案的可行性没有一个系统的评价论证,因此,在城市建设过程中,很容易出现实际情况跟预期效果偏差很大的情况,并且,这样造成的损失是无法挽回的。如果,利用虚拟技术对须控制的要素(周围环境、建筑高度、建筑体量、建筑色调等)对项目建成前后进行描绘,从而发现设计中的不完善的部分,反复修改,再根据修改后的参数虚拟现实,直到在虚拟现实中达到预期效果,这样就可减少甚至杜绝实际建成效果与设计意图偏差很大的情况。
2、虚拟现实在规划中的辅助表现。
虚拟现实在规划的辅助表现集成系统中的应用。例如景观表现系统,交通规划系统等。目前,景观表现系统其表现物段主要是二维的图片,如果能够让用户产生一种身临其境——“人在画中游”的感觉,则景观的规划将更加科学合理、全面,而这种身临其境的感觉,正是虚拟现实技术要解决的问题。实际上应用于景观表现的虚拟现实系统已经开始试用,德国的Frankfort的中心城市,最近将城市模型输入虚拟环境,用以规划一座银行,其实现并不是很复杂:首先把各个建筑物的平面图(轮廓)输入到记录地区的数据库中,将各建筑物的高度赋于适当的值的自动生成三维城市模型;再对重要建筑物利用CAD系统以不同精度进行修改,把建筑物正面的照片扫描进去经过修改加工输入CAD数据库;最后在VR系统及数据模型中加上动态措施及环境因素。目前,这一系统可以让人得到在其中漫游的感觉,以后还可望在此基础继续修正。
3、虚拟现实在规划管理辅助决策系统中的应用。
虚拟现实在规划管理辅助决策系统中的应用。目前,国内规划和建筑项目的审批辅助决策大多是两条途径:1、对于一般项目规划管理者参考国家或地方性技术规定来决定项目的可行性2、规划管理对于重大项目的审批通过设计单位撰写项目可行性研究报告书和组织专家评审等办法来决定项目的可行性。上述规划辅助决策的两条途径都有它的局限性。因此,规划管理、决策者需要一个决策的可靠依据。而虚拟现实技术则可通过模拟仿真为规划管理者决策提供有力、可靠依据。
二、虚拟现实技术在规划领域中应用的迫切性
由于城市规划的延续性和超前性要求较高,城市规划一直是对全新的仿真技术需求最为迫切的领域之一。从总体规划到修建性详细规划乃至建筑单体设计,在各个阶段,通过对现状和未来的描绘,来改善人居生活环境,使城市布局更加合理,城市更加美观。规划决策者、规划设计者、以及公众,在城市规划中扮演不同的角色,有效的合作是保证城市规划最终成功的前提。虚拟技术为这种合作提供了理想的桥梁,运用虚拟技术能够使政府规划部门、项目开发商、工程人员及公众,可从任意角度,实时互动真实地看到规划效果,更好地掌握城市的形态和理解规划师的设计意图,这样决策者的宏观决策将成为城市规划更有机的组成部分,公众的参与也能真正得以实现。
三、虚拟现实技术在规划领域中应用的意义
3.1展现规划方案
虚拟现实系统的沉浸感和互动性不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击,获得身临其境的体验,还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目的数据资料,方便大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理,有利于设计与管理人员对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。
虚拟技术在设计阶段,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,以便准确地表现该环境的美学特征。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。
3.2规避设计风险
虚拟现实所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建立逼真的三维场景,对规划项目进行真实的“再现”。用户在三维场景中任意漫游,人机交互,这样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。
3.3加快设计速度
运用虚拟现实系统,我们可以很轻松随意的进行修改,改变建筑高度,改变建筑外立面的材质、颜色,改变绿化密度,只要修改系统中的参数即可。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。
3.4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。
5验证施工方案
在土木工程的施工过程中,先期技术成果演示和论证技术也有其广阔的应用前景。建筑业的发展使得建筑逐渐向大型、超高层和地下发展。目前我国高层建筑正在向层数增多,高度增高,平面布置更加复杂,筒体或筒束结构而且竖向建筑立面多样化发展。随之而来便是超高层建筑的基础工程、模板工程、施工测量和垂直度控制、高层钢结构的制作与安装、外脚手架工程、吊装机械与垂直运输等等新技术与工艺。这些都是以前的建设者所没有遇到过的,施工中就必然有一些问题不知如何去解决。
四、结束语
先期技术演示论证为大胆的设想提供了一个演示的舞台。近年来,超高层建筑,地下多层建筑相继出现,施工人
员缺少相应的施工经验。旧的施工方案是否可行,脚手架系统及吊车在高空中是否稳定等等施工问题都需要先期技术的演示与论证。
总之,先期技术成果的演示论证技术在建筑业的应用需求越来越迫切,而虚拟现实技术则是其实现的重要支撑技术和手段。发展虚拟现实技术在这方面的应用,必将给整个建筑业带来一场革命。
参考文献:
[1]LauriniR.InformationSystemsfbrUrbanPlanning.TaylorandFrancis11NewFetterLane,LondonEC4P4EE,2001.
[2]StillwellJ,GeettmanS,OpenshawS(Eds.).GeographicalInformationandPlanning.Springer-verlagBerlinHeidelbergNewYork,1999.
[3]杨克检.虚拟现实与城市规划[J].系统仿真学报,2000,(3):21-24.