虚拟现实技术在城市规划中的重要应用.doc

虚拟现实技术在城市规划中的重要应用相信在北京生活的人都会有这种感触出门难，道路涌堵，这都是由于没有规划好的结果。目前，政府越来越重视城市规划的作用，城市规划是规划未来几年乃至几十年的城市建设的，而且是看不见摸不着，这就需要借助先进的计算机技术，虚拟现实技术的发展恰恰满足了城市规划的需要，也就是政府大力鼓励发展的“数字城市”。地铁，建筑，道路，各种景观等这些城市的有形元素，先通过虚拟现实技术进行规划分析，再具体实施，最终达到城市的合理发展，让人们生活的更舒适，更美好。虚拟现实系统VR-Platform，这一虚拟现实技术将协助相关部门对城市进行合理的规划，给城市规划的各个方面都带来了切实可观的利益。当城市规划遇到虚拟现实，VR-Platform将会为政府规划部门、项目开发商、建筑设计师、公众提供些什么？展现规划方案VR-Platform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。规避设计风险VR-Platform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。加快设计速度运用VR-Platform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。提供合作平台VR-Platform虚拟现实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。有效的合作是保证城市规划最终成功的前提，VR-Platform虚拟现实技术为这种合作提供了理想的桥梁，这是传统手段如平面图、效果图、沙盘乃至动画等所不能达到的。加强宣传效果对于公众关心的大型规划项目，在项目方案设计过程中，VR-Platform虚拟现实系统可以将现有的方案导出为视频文件用来制作多媒体资料予以一定程度的公示，让公众真正的参与到项目中来。当项目方案最终确定后，也可以通过视频输出制作多媒体宣传片，进一步提高项目的宣传展示效果。基于3S技术的土地信息系统支持下的数字城市规划一、引言当今信息技术正在全方位地渗入我国城市规划领域。运用CAD技术（即：Computer Aided Design，计算机辅助制图）进行规划设计与制图已成为常规手段，以3S（即：遥感技术“Remote Sensing RS”、地理信息系统“Geographical information System GIS”、全球定位系统“Global Positioning System GPS”）为核心技术建立土地信息系统已成为城市规划领域的共识。然而，由于城市规划设计与管理工作的特殊性，传统的城市规划设计和管理手段已难以适应信息化社会发展的步伐和城市建设的需求。一方面，现有的以CAD格式表达的规划基础信息与规划成果信息难以融入3S技术环境中，从而难以为规划管理服务；而另一方面，在运用3S技术对复杂多样的城市信息和数据的收集、利用与处理，以及规划成果的表现、规划宣传与公众参与及规划档案管理等问题上，仍存在着很多不足与缺陷。数字城市是当前城市信息化的热点之一。随着“数字地球”（Digital Earth）、“数字城市”（Digital City）概念的提出和相关技术的逐步完善，城市规划设计与管理技术也面临着重大变革。如何在未来的城市规划中提高工作效率和工作质量，更有效地利用城市空间、优化配置城市资源，适应信息化社会和数字时代发展的需要? 这就要求在未来的城市规划设计和城市建设管理中运用新理念、新技术，不断提高城市规划行业的科技含量，以适应现代化城市建设与发展的要求。而建设数字城市，不仅将大大促进城市信息产业的发展，还将拉动城市其它产业的信息化，具有重大的经济和社会效益。同时，数字城市也将成为未来数字中国的重要组成部分。由此可见，数字城市规划对于我国的城市规划工作来说具有很强的现实意义，采用土地信息系统支持下的技术进行数字城市规划势在必行。二、数字城市与数字城市规划的基本内涵数字城市（Digital City）的概念，是基于数字地球的概念提出的，1998 年，当时的美国副总统戈尔在洛杉矶加里福尼亚科学中心举行的开放地理信息系统协会（OGC）年会上，发表了题为“数字地球，21 世纪理解我们行星的方式”的报告，从此“数字地球”的概念在全球范围内广泛传播。数字地球实际上是指整个地球经数字化之后由计算机网络来管理的技术系统。正是在数字地球的背景下，城市问题专家提出了数字城市的概念。数字城市是数字地球理论在城市领域的应用，是数字地球技术系统的集中表现，也是信息社会的重要组成部分。数字城市是信息化的城市，是现实城市的虚拟对照体，即综合运用了3S 技术，遥测、网络、多媒体及虚拟仿真（虚拟现实技术）等技术系统对城市的基础设施、功能机制进行信息自动采集、动态监测管理和辅助决策服务的技术系统;它具有城市地理、资源、生态环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字化、网络化、虚拟仿真、优化决策支持和可视化表现等强大功能，它具有城市地理信息系统的全部功能，而且其功能更强、更丰富，它与城市地理信息系统的主要区别在于对城市有关数据能够自动采集、处理分析、传输分发、自动或半自动智能决策，可直接为社会公众提供便利的网络服务。数字城市的核心是现实城市及其时空变化在虚拟三维空间的数字化重现与认识，其技术基础是城市空间数据化基础设施。其内容包括城市设施的数字化、城市网络化、城市智能化和可视化等主要方面。随着科学技术的不断发展，数字城市还将被赋予不同的新内涵。数字城市是一种通俗的说法，用数字化手段处理城市问题是数字城市概念的本质。相较于数字城市的概念，数字城市规划（Digital Urban Planning）是传统城市规划理论与方法和现代信息技术发展相结合的必然产物，是在实际应用中逐步形成的城市规划理论和方法，以及在此基础形成的计算机应用系统，是数字城市中的一个重要的组成分。数字城市规划使得以前的单一目标的静态规划模式向多目标动态规划模式方向发展成为现实，实现物质、社会与环境空间一体化的整体优化规划目标，提高了城市规划中的城市居民参与、规划、管理的科学化程度，从而达到理论与实际的最佳吻合点，不是城市规划要素、城市规划理论与方法、城市规划过程的简单数字化，而是它们之间的有机结合。数字城市规划的发展还依赖于城市规划理论与方法的不断革新和其支撑技术体系的逐步完善，而且城市规划理论方法与支撑技术体系相互促进、相互影响。有效运用以3S技术为代表的土地信息技术进行数字城市规划是城市规划的发展方向。三、3S技术的概念和特点（一）遥感技术RS遥感（Remote Sensing）是在远离目标、与目标不直接接触的情况下判定、测量并分析目标的性质。采集的信息主要是目标发射成辐射的电磁波。遥感作为一种重要的信息获取手段，具有宏观、动态、便捷、信息丰富等特点。城市规划的基础平台是信息，包括城市资源、环境、物流、人力等，随着城市发展速度的加快，信息的日新月异和空间结构的复杂化，使传统手工数据采集获得信息的手段很难满足规划及管理的需要，解决这一问题的关键便是发展高精度遥感技术。RS是数字城市规划数据的主要来源，是数据获取和数据更新的主要途径。（二）地理信息系统GIS地理信息系统（Geographic Information System）是指在计算机软硬件支持下，对具有空间内涵的地理信息进行输入、存贮、查询、运算、分析、表达的技术系统。它还可以用于地理信息的动态描述，通过时空构模，分析地理系统的发展变化和演变过程。它的最显著特点是能够科学管理和综合分析空间数据，反映地理分布特征及其之间的拓扑关系，并具有决策功能。我国大部分城市规划部门.目前“一局二院”的设置更利于规划部门利用测绘数据库建立的GIS系统进行规划及管理，而网络技术的发展更为这种技术线路的运行提供了保障。GIS为数字城市规划提供基础平台，负责规划数据的编辑、转换、存储、检索、分析、模拟、表达与输出等功能。（三）全球定位系统GPS全球定位系统（Global Positioning System）是美国自20世纪6o年代始历经20多年的开发，于1994年部署完成的卫星导航系统。该系统由分布在6个轨道上的24颗定位导航卫星组成，提供全球24 h 1次s的定位讯号，使全球任何地方、任何时候都能同时接收到至少4颗卫星的讯号。接收器根据讯号测出定位点到卫星的伪距，由此可实时得到定位点的三维位置和时间数据。虽受美国SA（有选择可用性Selective Availability）或反电子欺骗（AS Anti-Spoofing）政策的限制，经基准站校正后，其静态精度仍可达厘米级，动态（实时动态系统RTK Real Time Kinematic）进行差分处理后也可达到米级精度。GPS以其全球、全天候、快速、准确的定位功能，在测绘、环境、工程等领域得到广泛的应用。GPS为数字城市规划提供快速、准确的空间定位，从而可以方便地进行定位、测量、监控导航等。（四）3S技术集成3S技术作为建立“数字城市”的三大支撑技术各有其特色，但在单独使用时难免有其局限性：GPS可瞬间定位但却不能表达地理属性；遥感技术可快速获取信息但信息的处理、分析必须结合其他技术；GIS具有较好的检索、分析、结合处理能力，但数据来源和录入始终是难题。而3S集成技术是将这3种对地观测新技术有机地结合在一起在线连接、实时处理、系统整体性。目前，这种结合性技术手段的理论应用在我国近几年才刚刚兴起，但由于它对“数字城市”建设具有强大的支撑作用而引起国家科委、自然科学基金委及广大科学工作者的极大兴趣，并取得了较快发展。它的应用目前主要集中在几个方面：应用GIS数据库中的电子地图和GPS接收机相结合的车载、船载导航系统，为城市交通设施建设与交通管理提供信息保障和便利。利用机载GPS接收机进行数字化航空摄影测量，RS技术提供的数字化影像图获取信息，并与GIS实现无缝嵌接，获取数字城市建设中必要的信息和数据，建立城市地理信息系统下的各级子系统（房产、交通、管线、环境等），从而为政府部门规划与决策提供及时详尽的资料（信息）。利用GPS与GIS的集成，可以测量区域的面积或者路径的长度。该过程相当于用数字化仪录入数据，采集多边形边界或路径的顶点坐标，并将数据通过GIS进行记录，计算相关面积或长度，这种技术应用于城市规划、土地管理中，能大大地提高工作效率。3S集成为数字城市规划提供了十分方便而且有效的实时、动态、整体的对地观测技术系统、空间与目标分析系统、智能辅助决策系统、实时交互式可视化系统、规划效果仿真与影响评估系统等，正是这些系统使规划者可以集中精力于规划灵感获取与规划创作，而不再受创作实现手段的限制。四、土地信息系统支持下的数字城市技术在城市规划中的应用（一）土地信息系统支持下的数字城市技术在城市规划中应用的主要方面1.城市基本地形图更新城市规划的基本条件就是大比例尺地形图，但传统的线划地图建立周期长、更新困难。而比较抽象，已经从原始信息中筛去了很多环境成分。3D产品包括数字线划地图（DIG）、数字高程模型（DEM）、数字栅格地图DRG、数字正射影像图（D0M）是新一代测绘产品的标志。有着现实性强、更新速度快、信息含量丰富等优点。将转变传统地图的观念，加快数据更新，丰富表现手段，也是对传统测绘方法的现代化改造。2.现状调查与数据管理城市规划的初始阶段就是现状调查，往往要耗费大量的人力、物力、财力，又难以做到实时、准确。运用RS技术可以迅速进行城市地形地貌、湖泊水系、绿化植被、景观资源、交通状况、土地利用、建筑分布的调查；运用GIS技术则能将大量的基础信息和专业信息（规划用地、道路红线、管线等）进行数据建库，实现空间信息和属性信息的一体化管理与可视化表现，提供方便的信息查询和统计工具，克服CAD辅助制图的局限性。3.现状评价与空间分析利用多个时期的航空遥感影像图进行城市用地变迁动态研究，结合数理统计方法进行城市重心移动、离散度、紧凑度和放射状指数等形态测度评价，利用叠加分析、缓冲区分析、拓扑分析等工具进行商业服务设施和中小学的服务范围分析、交通可达性评价和建设条件适宜性评价，有助于总结城市发展规律、发现存在的问题、增加空间分析的深刻性。4.交通调查与模拟分析利用GIS进行城市交通小区出行分布的数据建库，可以对现状路网密度、出行距离和时间、交通可达性、公交服务半径进行合理性评价；结合专业软件能进行城市交通的规划预测、出行分布和流量分配，开展交通环境容量影响评价；利用遥感数据进行道路勘测设计，可以快速完成对路线所经区域的地形、地貌、河流、建筑以及交通网系的概要判读；利用虚拟现实技术和三库一体（影像数据库、矢量图形库、数字高程模型）技术，可以进行道路方案的仿真表现和环境模拟，实现全方位、立体化、多层次的规划和评价新模式。5.方案评价与成果表现针对规划方案，进行土地价格分布影响、土石方填挖平衡、房屋拆迁量计算等经济分析，结合专业模型进行城市外围用地建设适宜性评价、内部用地功能更新时序分析、发展方向与用地布局优化研究，可以预测和评价规划方案的社会效益和经济合理性。利用GIS的专题图丰富规划成果的表现形式。利用遥感、摄影测量和虚拟现实（VR）技术可以建立规划蓝图的动态模型，重现历史，展示未来，加强城市规划的宣传。6.信息发布与公众参与利用计算机网络可以进行规划方案的信息发布、网上公示、意见征集和动态查询，在互联网上开展公众参与，变闭门造车的传统模式为多方参与、重在过程的开放模式，提高城市规划的法律基础和群众基础。7.规划管理基础信息和规划信息的集成建库将使规划设计与管理更紧密地结合起来，可以在GIS平台上建立城市规划设计、管理及信息建库3个环节衔接的电子报批系统。以“一书两证”为核心的城市规划管理信息系统，包括办公自动化系统及总规、分规、管线规划等各种规划信息系统，开展电子报批和网上报批，提高指标核算的科学性，避免地区规划的前后矛盾和土地批租的“一女两嫁”。8.执法监察3S技术的集成还促进了土地利用动态监测和规划执法检查，可以利用遥感卫星数据与历史数据进行复合分析，主动发现土地利用的变化靶区，用差分GPS技术精确测量土地利用的变化数据，再根据现场勘察资料，利用GIS技术进行准确详查，增加了监测的主动性、及时胜和客观性。（二）数字城市规划的实施与管理机制数字城市的建立将同样改变城市规划的宣传、管理、实施的方式与公众监督机制。城市规划实施成功与否，除了宣传和管理之外，公众舆论的监督作用不可忽视。随着信息技术特别是基于GIS及WebGIS技术的发展，使城市各部门以及公众、企业等可以通过城市规划综合数据库共享规划部门的数据信息，起到宣传城市规划和服务于大众的作用；规划编制和规划管理机构可以在网上实时发布城市规划信息和法规草案等，公众可以及时了解城市规划实施进展状况，反映规划实施过程中出现的违背城市规划的现象和问题，达到引导公众参与城市规划和监督城市规划实施之目的。另外，在规划和实施的过程中，大量的信息和数据不断产生，而管理这些数据和信息也是现代城市规划的重要任务之一。数字城市可以提供新的技术手段，实现城市规划信息管理的规范化、智能化和可视化。五、数字城市规划的存在问题及解决对策我国数字城市规划经过十几年的探索和实践，积累了丰富的技术及经验。许多城市，特别是广州、北京、上海等大城市在数字城市规划领域已取得了很大的成就: 一是建立了各种比例尺的基本地形图、正射影像图等基础地形图库及规划用地、道路红线、管线等规划GIS数据库。二是以“一书两证”为核心的城市规划管理信息系统，包括办公自动化系统及总规、分规、管线规划等各种规划信息系统; 将城市规划设计、城市规划管理及规划信息建库三环节衔接起来的电子报批系统。（一）数字城市规划的存在问题然而，更多城市规划主管部门在信息化建设上进展不如人意，普遍存在建设与应用脱节，甚至有些开发系统成为“废弃工程”，究其主要原因，主要存在以下主要问题: 一是系统定位不切实际，有些城市盲目跟风，贪大求全，舍本逐末，最后或因财力不足，或因技术跟不上而无功而返; 有些城市重形式却轻内容，喊口号不落实，把信息系统建设视为“政绩工程”，注定难以收到应有的效果。二是管理机制滞后，当前许多规划部门主要行使规划审批的行政职能，而信息系统需要的大量数据的获取势必影响相关单位的利益; 再者，数字化意味着信息化和透明化，真正推行起来势必需要打破暗箱操作，会直接冲击某些人员的利益，这都给系统建设造成阻力。三是技术及人才不完善，有些规划部门在信息建设中由于缺乏统一的规划管理标准体系和基本技术支撑，信息共享、数据获取与更新机制就没法得到有效的解决; 再者，许多部门人才结构不完整，大部分为行政业务人员，而信息技术人才欠缺，行政上与技术上不能充分整合，甚至有些部门完全依靠开发单位闭门造车，而自己却守株待兔，两者沟通不畅，相互脱钩，使系统开发成果与实际需要大相径庭。（二）数字城市规划的解决对策数字城市规划建设决不是一个一蹴而就的技术订单，而是一个循序渐进、不断建设完善的城市工程。然而，数字城市规划建设的成效也完全不是非等到最后才能看到的，就象楼宇建设一样，每天都可以看到它的发展。故城市规划主管部门建立数字城市规划应该做到: 一是务实定位，确立“统筹规划、应用主导、面向社会、务求实效”的工作思路，制定统一的规划管理标准体系和基本技术支撑为系统建设打好基础，然后分阶段逐层建设完善。二是进行机制改革，数字城市规划为城市规划提供了广阔的产业化前景，使城市各部门以及公众、企业可以共享规划部门的数据信息，城市规划从过去只重管理转向既重管理又重服务，规划部门除了行使过去的规划审批等行政职能外，还可发布城市信息，引导公众参与城市规划，它不再是过去单纯的资源消耗部门，还可以提供资源和服务，这就要求城市规划的管理机制也将由单一的行政机制逐渐向行政机制、市场机制和法制管理共同发挥作用转变。三是完善人才结构，信息化建设是一个复杂的工程，对人才队伍的素质和能力提出更高的要求，必须有相应的专门技术结构作支撑，才能完成信息化建设的任务。规划部门必须适应职能上的需要，将行政业务和技术有机结合起来，完善部门的人才结构，建设一支专业精干、高效的队伍。今后，随着信息技术的迅猛发展，数字城市规划开发与应用的空间将无限广阔。在未来几年，城市规划方案远程专家评审、多媒体网上发布、城市规划虚拟现实的公众参与、城市规划的网上电子报批与网上办公等等均会成为现实，到那时数字城市规划将成为数字城市真正的龙头和重要的基础。参考文献1庄燕丽数字城市规划前景广阔城乡建设，2005，09：52-542汪祖进关于数字城市规划的几点认识中国测绘，2002，03：17-213张文娟浅谈数字城市的发展城市减灾，2006，6：29-314戴逢，陈顺清，丁建伟论数字城市规划建设管理专刊，2001，21：16-175高军，刘文新，吴冬梅数字城市规划体系理论与实践规划师论坛，2006，22（12）：5-86吴威龙基于3S技术的数字城市规划安徽农业科学，2007，35（25）：8035-80377张军,徐肇忠数字城市对城市规划的影响武汉大学学报（工学版），2003，36（3）：57-598李琦,刘纯波,承继成数字城市若干理论问题探讨地理与地理信息科学，2003，19（1）：32-269储金龙数字城市技术在城市规划中的应用合肥工业大学学报(自然科学版)，2002，25（3）：414-41810陈成，吴群，王楠君开发区土地集约利用研究以徐州市开发区为例国土资源科技管理，2005，04：46-5011李明华数字城市与城市规划甘肃科技，2002，07：5912王卫国GIS构件技术在数字城市规划领域中的应用南京工业职业技术学院学报，2003，03（2）：9-13全国城市规划虚拟现实2003年上海北外滩规划国际方案园林在线10月8日消息：虹口区人民政府和上海市规划局邀请德国AS&P公司、澳大利亚COX公司、美国RTKL公司、HLW、PHILIPL-JOHNSON公司等5家公司进行了北外滩地区国际方案征集。经过专家评审，RTKL、COX、HLW三家国际设计公司获优胜奖。 三家获优胜奖的设计公司所提供的方案各具特色，都比较注重区域交通的研究，提出了CBD地区人车分流的规划思路，重视对北外滩地区城市历史风貌的保护与研究，强调滨水区域与腹地的关系，构造良好的视觉走廊和通道，在规划形态和天际轮廓线处理上都比较注重和谐统一。 方案征集活动结束后，虹口区人民政府请RTKL公司在三家获优胜方案的基础上，对北外滩地区的城市设计进行了优化。 北外滩地区控制性详细规划 北外滩地区规划范围：东起大连路、秦皇岛路、西至河南北路，南起黄浦江、苏州河，北邻周家嘴路、海宁路，规划用地面积3.66平方公里。规划由西向东划分为5个功能区：商住综合区（河南北路-吴淞路）、商务办公区（吴淞路-虹口港）、航运商贸区（虹口港-公平路、东长治路以南）、提篮桥历史风貌和现代商业街区（公平路-大连路、唐山路以南）及高档居住区（吴淞路-大连路、周家嘴路以南、汉阳路、唐山路以北）。 按照“百年大计，世纪精品”的要求，北外滩地区将高起点规划、高标准建设，从功能、结构、形态、环境多方面对北外滩地区进行全面调整，完善地区功能，提升整体品质，建设以航运为特色的，商贸办公发达、居住舒适、交通便捷、历史文化内涵丰富的新型城区。CBD规划展览一点”是以国际航运中心为核心的精华部分，效果应该反映海洋文化的开放特征与工业特色，总体环境要足够明亮，色彩允许更丰富，在整体中寻求土坯与变化，甚至可以使用动态的探照灯光，烘托良好的商业气氛。“四线”是从黄浦江泊线到北外滩城市背景，形成四个夜景灯光层次，第一层次是防汛墙，符号灯光与浅色照明构成水平方向的基调，第二层次是沿江建筑，主要以黄色光环境突出立面形象第三层次是高层建筑群，以浅色光环境为主，可以使用各类富于韵律感的点、线、面照明第四层次是高层建筑群的楼宇背景，要求以蓝、白光突出屋顶的楼梯阁、设备间与水塔。“多维图”是根据本区域建筑风格的不同，形成各具特色的景观分区，同意组团的夜景应该富有共性，临近组团的夜景应该有所区别，整个环境呈现丰富的多元化格调。上海北外滩各景观带照明分布上海北外滩各区域照明照度分布北外滩不同地段定位的具体功能结构及功能布局自西向东分别是：照明工程师社区 | IL 0u4r)知识服务区：集中在虹口港以西的现代商贸区里，范围是吴凇路、东汉阳路、大名路之间，分设中介、商务、设计等服务产业。国际航运服务区：建设国际游轮码头，集中在国际客运中心周边地区，主要发展国际客运、游轮、游艇以及相关产业。文化陆游休闲服务区：集中在提篮桥历史风貌及商业街区，主要发展文化休闲产业，依托下海庙、摩西会堂及原犹太人居住区等历史文化遗迹，建设集休闲、娱乐、购物为一体的文化商旅街区。规划以黄光环境作为该区域主体色调，强调大面积泛光照明以突出建筑的体量，表面应维持较高的照度，达到类似老外滩建筑群的展示效果。局部建筑允许使用彩色灯光做大范围照明，表现戏剧性的视觉效果。规划考虑厂在玻璃幕墙上使用一些点光元素，自下而上形成点阵，这样不会影响内部功能，同时展示了建筑的基本特征。设计还利用室外平台不止黄色点光，构成竖向的构图元素，将上下个部分结合起来，顶部增加照亮的平面隔栅，平衡整体构图。规划中以黄色光照亮最耀眼的部分与左右两侧的墙面，形成稳定的视觉效果，再用局部浅色照明勾画出里面上的巨型柱式，突出巨大的楼宇体积，入口的挂式上考虑设置富有装饰意味的灯具，模拟欧洲煤气灯时代的照明效果，普通久远年代的怀旧气氛。规划力求反映地道的欧式房子的生活原味，以白光勾勒突出屋面的烟囱，钟楼等竖向元素，与背景饭店互相呼应，以窄光束的投光灯照亮窗面墙，构成主要的视觉影象，大部分屋面维持褐色以增加建筑的稳重性，屋顶钟楼处的暖色内透光平衡了整体构图。上海北外滩照明规划效果图照明工程 虚拟现实技术在城市设计中的应用计算机信息技术的发展在城市规划、建筑设计、空间环境设计领域带来了不断深入的技术革命。首先是CAD技术使绘图自动化得以普及，随后，三维效果图与动画在详细规划和建筑设计中得到推广应用。最近几年，地理信息系统（GIS）与虚拟现实（VR）技术在城市规划和城市设计中发展起来。1 城市设计的主要内容及其对计算机图形图像技术的要求城市设计简要地说就是为人们设计聚居地的一种艺术，它是城市规划的重要组成部分。城市设计所关心的是建筑实体的视觉效果；人与场所的连接性；活动空间与舒适环境的创造；整个城市景观改善的进程。城市设计要为建筑物实体及其空间布局，为建筑形式构图及其与周围空间的三维关系，为获得美学与社会质量成就进行视景布置建立整体框架。1.1城市设计内容的层次性。城市设计的基本内容分为宏观、中观、微观三个层次。宏观层次：城镇分布与城市形象。城市设计的宏观层次包括在一定区域内的城镇分布；城乡一体化规划与景观设计；城市的格局与形态、功能组团、环境保护、基础设施、分区特色与舒适的环境、城市出入口、土地利用与活动场所等。城市设计的宏观层次内容与城镇体系规划相辅相成，不过城市设计更注重于城市的关键性特征与自然景观的构成；注重城市开发建设对自然景观、文化或社会经济资源的物质的和视觉质量的直接和间接影响。在对宏观层次的城市设计进行评价时，创造高质量的城市环境和优美的城乡视野成为重要准则。包括对自然山水景观的组织与利用，视觉特征物的适宜性和可视性，整体高度轮廓和体量的协调性，与传统景观的协调性等等。为应用ArcGIS对炎陵县的自然地理、人口分布、交通条件等进行综合分析作出的城镇布局。为应用ArcGIS对炎陵县重点发展地区的用地空间发展所作的规划。规划在宏观上充分考虑了炎陵县作为人文与生态旅游县的自然环境特色。中观层次：建筑物与空间。中观层次城市设计内容包括用地布局、建筑设计、交叉口与广场、街道和路网格局、视线走廊、连接度与整体性、体量与高度、地标物、开敞空间和公园、人行道与步行系统的连接等等内容。中观层次城市设计内容与城市总体或分区规划相辅相成，不过城市设计主要关注开发建设对自然景观的物质和视觉质量的直接和间接影响；人工建造物的适宜性和视角的关系；对光和空气的穿透性影响；与步行道格局的协调性；与城市整体立面轮廓和体量的协调性；与地方传统的协调和对周围环境的影响等等。图3为应用ArcGIS对炎陵县城现状所作的全景鸟瞰。微观层次：使用者环境。微观层次的城市设计内容包括建筑物的人的尺度、街道陈设、材质颜色和纹理、过渡的处理、广告和标志、街道景观等。微观层次的城市设计与详细规划设计相辅相成。在对微观层次城市设计进行评价时，自然方面主要关注功能上的适宜性。人造方面关注街道结构和功能的适宜性，创造好的步行环境，人的尺度和生活质量的提高，空间的创造等。图4为某中学新校园的大门，通过三维建模贴图生成。1.2城市设计对信息技术的要求从城市设计各层次的内容及评价原则来看，人与自然环境的协调，恰当的空间组织，悦目的视觉效果均是共同的追求。以往城市规划和建筑设计由于受到技术手段的限制，规划师和建筑师主要是通过二维图形加空间想象来构思和评价设计方案，仅在进行建筑单体设计或很小的群体设计中才应用三维效果图，或固定路径的动画来模拟建成后的空间关系和视觉效果。众所周知，传统的效果渲染需要耗费大量时间和占用大量计算机内存。因此多方案的交互式设计和实时动画根本不可能进行。城市设计计算机视景仿真需要解决几个方面的问题。其一，处理数字高程模型，生成并修改三维地形，进行坡度、坡向、高程、填挖、淹没、视线视域分析。其二，进行建筑密度、容积率、可达性、缓冲、选址可行性分析，用以评价社会经济与环境效果。以上两项是GIS的典型功能。 其三，大面积多单体的快速三维建模，包括建筑物、构筑物、城市家俱、广告牌、树木、车辆、人物等。一般GIS只有二维拉伸功能，称为2.5维，不是真三维。而流行的3Dmax三维建模不胜任大量对象建模与实时浏览任务。其四，实时虚拟。要能快速地重绘画面，包括对场景对象、天光背景、动画路径、视点视角等的改变均能立即作出反应。 从理论上说，以上四大问题可以在一个GIS平台或统一的VR系统中得到解决，不过目前这种平台还处在研发之中，但是我们可以借助GIS与VR综合集成来解决问题。2 一种基于GIS与VR的城市设计技术方案21虚拟现实系统集成。无论是GIS还是VR，当前国内外均有多种商业软件可供选用。美国ESRI的ArcGIS是世界上最先进的地理信息系统，不过它的三维建模功能不强，且没有实时虚拟动画的功能。美国Multigen-Paradigm公司的Multigen-Vega是当前虚拟现实的旗舰软件，其强大的三维建模工具Creator和虚拟仿真引擎Vega有机结合能很好地满足虚拟城市实时动画要求，不过它不具备空间分析的功能。其它的GIS与VR软件大体也是如此。所幸的是，我们已经有了一个综合两个方面的优势来解决城市设计技术问题的方案。这就是ESRI公司委托Multigen-Paradigm公司开发了一个ArcGIS扩展模块SiteBiulder，该模块使得ArcGIS具备了实时动画功能并且能接受Multigen的三维模型。于是我们就有了一个基于GIS与VR的应用于城市设计的虚拟现实系统2.2系统应用步骤。该系统的完整的应用包括场景的规划设计、单体的建筑设计、三维建模并贴图、实时虚拟动画几部分内容2.2.1城市规划设计。无论是新城