Ｖａｌｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・１９ｌ・ 虚拟现实技术在城市规划中的应用研究 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｕｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ 肖莹ＸＩＡｏ Ｙｉｎｇ；邓强ＤＥＮＧ Ｑｉａｎｇ （江西省交通运输厅规划办公室，南昌３３０００８） （Ｊｉａｎｇｘｉ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｏｆｉｃｅ，ｆＮａｎｃｈａｎｇ ３３０００８，Ｃｈｉｎａ） 摘要：随着我国经济的迅速发展城市化进程在不断加速，传统城市规划方法已经无法满足日益膨胀的城市发展规模，因此虚拟现 实技术以其无可比拟的优势被城市规划设计者迅速使用。本文通过虚拟现实技术在城市规划中的应用案例来分析虚拟现实技术的优 势。最后论述了应用新技术为城市规划发展带来切实且可观的利益，应在当前城市快速发展的时期大力提倡使用新技术新方法为城 市规划建设出力。 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｕｒｂａｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｎａｂｌｅ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｃａｌｅ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ＳＯ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｉｎｃｏｍｐａｒａｂｌｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｂｙ ｕｒｂａｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎｅｒｓ ｑｕｉｃｋｌｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃａｓｅｓ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｕｒｂａｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ．Ｆｉｎａｌｌｙ ｉｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｂｅｎｅｆｉｔ ｆｏｒ ｕｒｂａｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｓｏ ｉｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｖｉｇｏｒｏｕｓｌｙ ａｄｖｏｃａｔｅｄ ｔｏ ｕｓｅ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｎａｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｆａｓｔ ｕｒｂａｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． 关键词：城市规划；虚拟现实；利益 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｒｂａｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ；ｖｉｔｒｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ；ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ 中图分类号：１＇２０８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４３１１（２０１５）１８—０１９１—０３ Ｏ引言 维仿真系统，使整个城市从地面到地下实现了立体化、数 当前，信息技术的快速发展及其在各个领域的普及应 字化、精细化管理。比如深圳经伟度科技有限公司自主研 用推动着城市信息化水平不断提升。城市规划和管理领域 发的高精度的三维仿真系统（ＣＣＶＲＳ），其应用覆盖城市设 逐步引入虚拟现实技术和三维仿真系统，城市规划建设将 计、城市管理和城市生活等方方面面，能为三维数字城市 迎来一场创新型技术，城市发展理念将更加超前。以 系统的构建提供完整的解决方案。 往，我们主要依靠二维ＧＩＳ数据处理技术来规划和管理城 ２城市规划设计中常规方法与虚拟现实技术优劣分析 市空间，城市信息处理以平面设计图纸、数据表格、沙盘模 ２．１城市规划设计中常规方法存在的问题 型为主，场景、条块分割，人们很难将城市空间的数据模型 规划与管理城市空间时，首先应该设计一套规划方 与现实场景联系起来，因此三维虚拟城市必将成为未来城 案，用以指导日常管理工作。当前，设计人员常用建筑沙盘 市规划与管理的主流技术。采用城市仿真系统和虚拟现实 模型、建筑效果图和三维动画进行城市规划设计。严格来 技术可以对城市规划要素数字化和可视化处理，引入交通 讲，这三种技术在实际应用中都存在局限性。比如，建筑沙 运输、房地产、能源、水、粮食生产和照明解决方案等，据此 盘模型只能获得建筑的鸟瞰形象；三维效果图只能提供静 做出城市未来发展规划。 态局部视觉体验。三者之中，具备三维动态模拟功能的只 １虚拟现实与城市仿真的概念 有三维动画，但其缺乏实时交互性，观察者只能沿着固定 虚拟现实技术（ＶＲ）即通过技术手段，构造出一个虚 路线进行观察。 拟化的场景，通过各种摄像头、传感器等设备，让用户拥有 ２－２虚拟现实技术应用与城市规划设计的优势 仿佛身临其境的接近现实的体验。虚拟现实技术基于３Ｄ 揉合了二维ＧＩＳ、多媒体、网络科技、遥感、ＶＲ技术与 模拟技术展示城市现状及未来场景，不仅融合了地理信息 城市仿真系统的虚拟现实技术是目前城市规划、建设、管 系统和数据分析功能，还可以在三维空间中模拟多套设计 理、服务实现数字化的主要路径，它能为城市数字化提供 方案进行比选、优化、评估和审核，以便于协调各部门作业 三维可视化管理和规划辅助决策支持功能。 进度，为日常管理工作提供指导依据。 ①从三维可视化看，虚拟现实为城市规划与管理提供 城市虚拟现实技术实际是虚拟现实技术应用在城市 可视化的方法。系统通过显示不同建筑方案同周边建筑群 规划与管理领域的一种视景仿真技术。笼统来讲，它是借 体的相互关系，真实再现规划建筑和现状建筑的空间关 助计算机信息处理技术基于ＧＩＳ数据构建３Ｄ模型，然后 运用贴图的方式，在三维模型上铺贴卫星影像及航空影 系，并能适时修改高度、方向、体量、色彩等，使得规划评审 像，使之具备逼真的纹理。数字交通系统让城市交通更加 专家和决策者可以从多个观察角度直观的对比多个规划 规范便利，城市地理空间框架系统、地下管网系统、城市三 设计方案，帮助规划决策者更加清楚直观地确认合理方案 从而提高规划管理水平，减少决策失误和盲目性，提高规 作者简介：肖莹（１９８３一），女，江西南昌人，工程师，本科，研究方向 划评审质量和提升评审决策的科学性，使规划管理更合 为路线规划；邓强（１９７９一），男，江西横峰人，工程师，本 理、更科学、更透明。 干斗，研究方向为土木工程。 ②从管理功能看，虚拟现实技术正逐步实现与是自称 ・１９２・ 价值工程 是规划同步，以便在规划设计城市模块空间时实时展示最 素，如建筑风格、建筑形态、楼体样式、景观环境、建筑密度 新虚拟规划内容，使各模块与周边环境有机融合，为实际开 以及小区楼体布置等。 展城市规划与管理工作提供客观依据。事实上，虚拟现实技 ３。４．２进行三维建模，利用多种３Ｄ建模软件虚拟小 术就是一种城区规划与量化管理的工具。而空间信息与属 区环境（如图１）。 性信息一体化的城市仿真系统是通过３Ｄ建模构造一个可 视化仿真环境，然后将已有设计方案置于三维模型中进行 优化设计，从而为城市空间量化管理提供指导依据。 ③从系统扩展看，ＶＲ技术一体化操作平台具有足够 的软硬件接口和功能扩展模块，可以将各职能部门集中起 来统筹运作，完全按照城市真实的空间布局进行规划与设 计，通过优化城市空间布局，疏通城市交通网络，同时构建 公共安全服务及灾害防控体系，提高规划与管理效率。 ３虚拟现实技术在小区规划设计中的应用案例 东湖名苑小区应用虚拟现实技术进行建筑规划和设 计，取得了喜闻乐见的成果。 ３．１虚拟现实技术下的小区规划特点——全过程规 划设计 将小区信息资源纳入空间坐标体系中加以整合，严格 按现实楼盘方位设定比例模拟真实场景。在小区占地面积 的基础上设计楼盘方位、建筑风格、建筑布局等，再与现实 场景进行对比和调整。运用虚拟现实技术模拟小区真实场 景，再通过调整模块参数进行优化设计，既节省时间，又减 少了人力和财力的投入。 ３＿２虚拟场景设计及三维建模的实现 ①从ＡｕｔｏＣＡＤ中分类提取小区数据建立原始模型。 要求先通过ＡｕｔｏＣＡＤ、３ＤＭＡＸ按照小区实际空间布局描 出三维模型的局部特质，然后借助ＳｋｅｔｃｈＵＰ（绘图大师） 进行填充、完善，最终生成虚拟小区三维立体模型。建模 后，运用实时绘制技术来消减最终绘制的场景复杂度，提 高三维模型的逼真程度。 ②借助ＶＲＭＬＰＡＤ开发工具，通过其中的ＶＲＭＬ实 时动态交互程序丰富城区规划与管理行为。ＶＲＭＬ的内联 节点可以将城区空间场景无缝对接，以实现空间漫游。 ③虚拟场景的渲染：将整个小区分割成若干个空间场 景，借助ＯｐｅｎＧＬ和计算机物理内存进行图形渲染，使场 景更加逼真。如果计算机虚拟内存达不到设计要求，可以 进行场景动态分块。 图１ ３．４．３在已有虚拟模型的基础上引入若干套设计方 案，从虚拟场景中进行比选、调整和方案优化，以实现场 景替换。切记要实时储存每次修改的场景方案。根据最终 方案构建大空间数据库，并引入后台管理模块方便维护 和管理。 ３．４：４体现虚拟现实系统的交互性，设置人机交互接 口，利用特定输入／输出设备进行虚拟场景漫游。（图２） ｌ输出ｌ 丽 图２ ｇ应用效果分析 通过在东湖名苑小区规划设计中应用虚拟现实技术 ④建立实时多方案数据库。在虚拟三维空间中虚拟多 得到了不错的效果，具体效果分析如表１所示。 套规划设计方案进行对比分析，最后筛选出最优方案。 表１ ３．３人机交互接口设计 常规方法规划 虚拟现实技术规划 设计好空间场景后，借助专业的输入设备和视觉跟踪 设备进行虚拟场景感知。虚拟现实系统中的人际接口为人 成本项目 设计周期 设计费用 设计周期 设计费用 （天） （万元） （天） （万元） 机交互提供了一个路径，使体验者充分运用人体感官感知 三维环境，并与之互动。人机交互提高了人对环境的感知 规划构想 ９Ｏ ４１．１０ ４０ ２３．１９ 道路系统规划 ３Ｏ ４．１１ ８ Ｏ．５８ 程度，因而必将成为人际接口设计中的一个主流趋势。 绿化系统规划 ｌ５ ２．Ｏ５ ６ １．０９ ３．ｇ小区虚拟规划建模实现步骤 给排水规划设计 ６７ ２７．２６ ３１ １４．８６ 小区虚拟规划建模是基于虚拟现实建模语言对小区 的空间环境进行整体规划，使之形成一个完整的虚拟小区 从表ｌ可以看出，通过应用虚拟现实技术，小区规划 模型。 设计无论是设计周期还是设计费用都有大幅度的降低。 ５结束语 ３．４．１小区建筑的整体设计相关数据，场景中建筑物 分布的硬性数据参数以及建筑物的具体数据，绿化的设计 随着技术研发不断推进，虚拟现实技术有望进入高速 以及小区休闲场所的安置。提取小区规划所需求的各种要 发展期。斯坦福大学虚拟人类接触实验室主任杰瑞米说： Ｖａｌｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ・１９３・ 关于地铁车站消火栓系统的设置 Ｆｉｒｅ Ｈｙｄｒａｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｔｔｉｎｇｓ ｉｎ Ｓｕｂｗａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ 雁ＺＨＡＮＧ Ｌｉｎ－ｙａｎ （中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京１０２６００） （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｆｉｆｔｈ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２６００，Ｃｈｉｎａ） 摘要：地铁消火栓设计对市政给水管道的水量及水压有一定的要求，在不满足消火栓系统要求时就要在车站内设置消防水池，本 文主要结合新消规，阐述当市政条件不能满足消火栓设计要求时，站内消防系统的设置。 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｕｂｗａｙ ｆｉｒｅ ｈｙｄｒａｎｔ ｈａｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｎｔｉ￣ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ．Ｉｆ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｎｏｔ ｍｅｔ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｅｔ ｆｉｒｅ—ｗａｔｅｒ ｐｏｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｏｎ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｅｗ ｆｉｒｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｒｕｌｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇｓ ｏｆ ｆｉｒｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｂｗａｙ ｓｔａｔｉｏｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｃａｎｎｏｔ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｆｉｒｅ ｈｙｄｒａｎｔ ｄｅｓｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ． 关键词：地铁；消防；水池 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｗａｙ；ｆｉｒｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｏｏｌ 中图分类号：ＴＵ９９８．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４３１１（２０１５）１８—０１９３—０２ Ｏ引言 （１）车站具备两路市政水源且水压满足要求 消火栓系统在建筑消防的应用非常普 遍，根据２０１４年实施的《消防给水及消火 栓系统技术规范》（以下简称新消规）对各 建筑物尤其是地下建筑、地铁等消火栓的 用水量及水压做了明确的规定。同时，新消 规对地铁车站出入口处设置室外消火栓也 做出了明确规定，而之前的规范并未规定 出入口需设置室外消火栓，这点对车站的 消防设计带来了新的挑战，而各地对新消 规的理解也不尽相同，基于此种情况，结合 成都、长沙等地实际消防报审的意见，本文 将针对新消规中对室外消火栓的的设置， 对地铁消火栓系统的设计进行阐述。 １新老规范的对比 注：出入口消火栓设置距出入口的距离不小于５ｍ，并不宜大于４０ｍ。 新消规中： 图１ ７．２．８当市政给水管网设有市政消火栓时，其平时运 ７．３．４人防工程、地下建筑等建筑应在出入口附近设 行工作压力不应小于０．１４ＭＰａ，火灾时水力最不利市政消 置室外消火栓，且距出入口的距离不小于５ｍ，并不宜大干 火栓的出水量不应小于１５Ｌ／Ｓ，且供水压力从地面算起不 ４０ｍｏ 应小于０．ＩＯＭＰａ。 ７．４．１２室内消火栓栓口压力和消防水充实水柱，应 ７．３．１０室外消防给水引入管当设有倒流防止器，且火灾 符合下列规定： 时引其水头损失导致室外消火栓不能满足本规范第７．２．８ 高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过８ｍ的民 条要求时，应在该倒流防止器前设置一个室外消火栓。 用建筑等场所的消火栓栓口动压，不应小于０．３５ＭＰａ，且 消防水充实水柱应按１３ｍ计算；其他场所的消火栓栓 作者简介：雁（１９８３～），女，回族，辽宁黑山人，中铁五院城轨 口动压不应小于０．２５ＭＰａ，且消防水充实水柱应按１０ｍ 院所总工程师，工程师，研究方向为给排水工程。 计算。 “就在两年前，虚拟现实技术还在以龟速前进。对技术而 不断拓展，将有更加全面的发展，为建筑设计规划和城市 言，硬件设备的重量越来越轻，效果更逼真，造价更便宜。 未来发展开拓更广阔的前景。 对软件而言，我们已经跨过了转折点。”本文则重点分析虚 参考文献： 拟现实技术在城市规划中的应用。它运用三维虚拟技术模 ［１】亓传伟，段新华．虚拟场景建模技术研究【Ｊ］．价值工程， 拟真实场景，使人们更加直观的了解城市的现状资源与发 ２０１１（１３）． 【２】谢波，李利军，林岚．基于ＧＩＳ和ＶＲ技术的三维城市规划 展前景，同时也便于开展项目洽谈、实地调研、现场办公、 系统的研究［Ｊ］．微计算机信息，２００４（１０）． 招商引资等工作。目前，ＶＲ技术在城市规划管理领域的应 ［３］姜峰．数字规划中的虚拟现实技术［Ｊ］．武汉大学学报（工学 用越来越多，尤其是应用在人机交互领域的深度和广度将 版），２００４（０６）．
