虛擬現(xiàn)實技術(shù)在城市設(shè)計中的應(yīng)用

計算機信息技術(shù)的發(fā)展在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計、空間環(huán)境設(shè)計領(lǐng)域帶來了不斷深入的技術(shù)革命。首先是CAD技術(shù)使繪圖自動化得以普及，隨后，三維效果圖與動畫在詳細(xì)規(guī)劃和建筑設(shè)計中得到推廣應(yīng)用。最近幾年，地理信息系統(tǒng)（GIS）與虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)在城市規(guī)劃和城市設(shè)計中發(fā)展起來。

城市設(shè)計的主要內(nèi)容及其對計算機圖形圖像技術(shù)的要求

城市設(shè)計簡要地說就是為人們設(shè)計聚居地的一種藝術(shù)，它是城市規(guī)劃的重要組成部分。城市設(shè)計所關(guān)心的是建筑實體的視覺效果；人與場所的連接性；活動空間與舒適環(huán)境的創(chuàng)造；整個城市景觀改善的進程。城市設(shè)計要為建筑物實體及其空間布局，為建筑形式構(gòu)圖及其與周圍空間的三維關(guān)系，為獲得美學(xué)與社會質(zhì)量成就進行視景布置建立整體框架。

城市設(shè)計的基本內(nèi)容分為宏觀、中觀、微觀三個層次

宏觀層次：城鎮(zhèn)分布與城市形象。城市設(shè)計的宏觀層次包括在一定區(qū)域內(nèi)的城鎮(zhèn)分布；城鄉(xiāng)一體化規(guī)劃與景觀設(shè)計；城市的格局與形態(tài)、功能組團、環(huán)境保護、基礎(chǔ)設(shè)施、分區(qū)特色與舒適的環(huán)境、城市出入口、土地利用與活動場所等。城市設(shè)計的宏觀層次內(nèi)容與城鎮(zhèn)體系規(guī)劃相輔相成，不過城市設(shè)計更注重于城市的關(guān)鍵性特征與自然景觀的構(gòu)成；注重城市開發(fā)建設(shè)對自然景觀、文化或社會經(jīng)濟資源的物質(zhì)的和視覺質(zhì)量的直接和間接影響。在對宏觀層次的城市設(shè)計進行評價時，創(chuàng)造高質(zhì)量的城市環(huán)境和優(yōu)美的城鄉(xiāng)視野成為重要準(zhǔn)則。包括對自然山水景觀的組織與利用，視覺特征物的適宜性和可視性，整體高度輪廓和體量的協(xié)調(diào)性，與傳統(tǒng)景觀的協(xié)調(diào)性等等。

中觀層次：建筑物與空間。中觀層次城市設(shè)計內(nèi)容包括用地布局、建筑設(shè)計、交叉口與廣場、街道和路網(wǎng)格局、視線走廊、連接度與整體性、體量與高度、地標(biāo)物、開敞空間和公園、人行道與步行系統(tǒng)的連接等等內(nèi)容。中觀層次城市設(shè)計內(nèi)容與城市總體或分區(qū)規(guī)劃相輔相成，不過城市設(shè)計主要關(guān)注開發(fā)建設(shè)對自然景觀的物質(zhì)和視覺質(zhì)量的直接和間接影響；人工建造物的適宜性和視角的關(guān)系；對光和空氣的穿透性影響；與步行道格局的協(xié)調(diào)性；與城市整體立面輪廓和體量的協(xié)調(diào)性；與地方傳統(tǒng)的協(xié)調(diào)和對周圍環(huán)境的影響等等。

微觀層次：使用者環(huán)境。微觀層次的城市設(shè)計內(nèi)容包括建筑物的人的尺度、街道陳設(shè)、材質(zhì)顏色和紋理、過渡的處理、廣告和標(biāo)志、街道景觀等。微觀層次的城市設(shè)計與詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計相輔相成。在對微觀層次城市設(shè)計進行評價時，自然方面主要關(guān)注功能上的適宜性。人造方面關(guān)注街道結(jié)構(gòu)和功能的適宜性，創(chuàng)造好的步行環(huán)境，人的尺度和生活質(zhì)量的提高，空間的創(chuàng)造等。

城市設(shè)計對信息技術(shù)的要求

從城市設(shè)計各層次的內(nèi)容及評價原則來看，人與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)，恰當(dāng)?shù)目臻g組織，悅目的視覺效果均是共同的追求。以往城市規(guī)劃和建筑設(shè)計由于受到技術(shù)手段的限制，規(guī)劃師和建筑師主要是通過二維圖形加空間想象來構(gòu)思和評價設(shè)計方案，僅在進行建筑單體設(shè)計或很小的群體設(shè)計中才應(yīng)用三維效果圖，或固定路徑的動畫來模擬建成后的空間關(guān)系和視覺效果。眾所周知，傳統(tǒng)的效果渲染需要耗費大量時間和占用大量計算機內(nèi)存。因此多方案的交互式設(shè)計和實時動畫根本不可能進行。

• 處理數(shù)字高程模型，生成并修改三維地形，進行坡度、坡向、高程、填挖、淹沒、視線視域分析。
  
• 進行建筑密度、容積率、可達(dá)性、緩沖、選址可行性分析，用以評價社會經(jīng)濟與環(huán)境效果。以上兩項是GIS的典型功能。
  
• 大面積多單體的快速三維建模，包括建筑物、構(gòu)筑物、城市家俱、廣告牌、樹木、車輛、人物等。一般GIS只有二維拉伸功能，稱為2.5維，不是真三維。而流行的3Dmax三維建模不勝任大量對象建模與實時瀏覽任務(wù)。
  
• 實時虛擬。要能快速地重繪畫面，包括對場景對象、天光背景、動畫路徑、視點視角等的改變均能立即作出反應(yīng)。

  從理論上說，以上四大問題可以在一個GIS平臺或統(tǒng)一的VR系統(tǒng)中得到解決，不過目前這種平臺還處在研發(fā)之中，但是我們可以借助GIS與VR綜合集成來解決問題。