摘要：文章闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)，在分析城市規(guī)劃行業(yè)特點(diǎn)和存在問題的基礎(chǔ)上，分析虛擬現(xiàn)實(shí)在目前城市規(guī)劃中的應(yīng)用，針對(duì)其不足之處，展望了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來城市規(guī)劃中的應(yīng)用方向。
　　關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；城市規(guī)劃
　　一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述
　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality簡(jiǎn)稱VR）,又被成為靈境技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他專業(yè)軟件和硬件去產(chǎn)生另一種虛擬環(huán)境的仿真，使用者可以通過感覺與這一虛擬環(huán)境的內(nèi)容進(jìn)行交互。虛擬現(xiàn)實(shí)有三個(gè)重要的特征，沉浸感（immersion）、交互性（interaction）、想象（imagination）。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AugmentedReality，簡(jiǎn)稱ＡＲ）是隨著傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種技術(shù)，通過將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的虛擬對(duì)象和現(xiàn)實(shí)對(duì)象結(jié)合起來，以增加用戶對(duì)真實(shí)世界的感知，同時(shí)使用者可以通過各種方式與虛擬對(duì)象進(jìn)行交互。
　　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的不同是沉浸程度的不同，虛擬現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)就是使用者完全沉浸其中，整個(gè)環(huán)境全部是由計(jì)算機(jī)虛擬生成的；而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是將虛擬的物體疊加在客觀真實(shí)存在的物體之上，將兩者準(zhǔn)確的融合在一起，形成一個(gè)一體的世界，這樣使用者不但可以看到虛擬物體在客觀世界中未來的樣子，并且可以真實(shí)的感覺到周圍的客觀事物，比虛擬現(xiàn)實(shí)更加安全，并且使用者可以與這個(gè)一體世界里的事物進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，比虛擬現(xiàn)實(shí)中的交互更為直觀、快速、準(zhǔn)確。
　　二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)
　　一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)建需要一些關(guān)鍵技術(shù)的支撐，如顯示技術(shù)、跟蹤和定位技術(shù)、界面和可視化技術(shù)及標(biāo)定技術(shù)等。
　　為了實(shí)現(xiàn)交互，AR需要進(jìn)行定位，因而要準(zhǔn)確的跟蹤使用者的位置和使用方向。在通常的AR應(yīng)用中主要有以下一些跟蹤和定位技術(shù)：視頻檢測(cè)、光學(xué)系統(tǒng)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、超聲波、慣性導(dǎo)航裝置、陀螺儀、磁場(chǎng)、機(jī)械裝置等。視頻檢測(cè)通過模式識(shí)別技術(shù)識(shí)別視頻圖像中預(yù)先定義好的標(biāo)記、物體或基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)偏移和轉(zhuǎn)動(dòng)角度計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，這也是最常見的定位方法。光學(xué)系統(tǒng)方法是預(yù)先在目標(biāo)物和基準(zhǔn)物上安裝光線發(fā)射裝置，然后通過光線測(cè)量?jī)烧咧�間的角度，以確定移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向和距離。全球定位系統(tǒng)和超聲波一般用于戶外定位。陀螺儀用于測(cè)定使用者頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以確定視頻中內(nèi)容和坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。磁場(chǎng)方法是通過利用地球磁場(chǎng)或者判斷使用者與人造磁場(chǎng)中心的距離來確定目標(biāo)的移動(dòng)方向。機(jī)械裝置方法是利用機(jī)械裝置各節(jié)點(diǎn)之間的長(zhǎng)度和各節(jié)點(diǎn)連線的角度來定位各個(gè)節(jié)點(diǎn)。
　　在AR應(yīng)用中，在現(xiàn)實(shí)世界中與虛擬信息交互是非常困難的，主要方法有菜單、特殊標(biāo)記和特殊工具。菜單多用于掌上電腦的AR應(yīng)用。交互設(shè)備上有的需要固定特殊標(biāo)記，特殊工具一般外形簡(jiǎn)單，易于識(shí)別，并且通過按鍵可以觸發(fā)一系列事件。
　　AR系統(tǒng)需要進(jìn)行大量的標(biāo)定才能生成準(zhǔn)確的定位，測(cè)量的值主要有攝像機(jī)參數(shù)、視域范圍、傳感器的偏移、對(duì)象定位以及變形等。
　　三、城市規(guī)劃行業(yè)特點(diǎn)及存在的問題
　　城市規(guī)劃幾乎涉及各個(gè)行業(yè)和各個(gè)領(lǐng)域，必須全面、綜合地安排城市空間，合理利用土地，城市規(guī)劃具有極強(qiáng)的綜合性和復(fù)雜性，同時(shí)還需要得到各個(gè)專業(yè)部門的密切配合，要綜合考慮和維護(hù)城市利益、公眾利益等各方利益。
　　1、城市規(guī)劃行業(yè)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下方面：
　�。�1）城市規(guī)劃具有剛性和彈性，城市規(guī)劃受相關(guān)法律法規(guī)的限制，在成果中包含一些強(qiáng)制性控制內(nèi)容，如城市的布局結(jié)構(gòu)、城市特色地段的保護(hù)控制、“六線”（指道路紅線、河道藍(lán)線、綠地綠線、文物古跡紫線、高壓走廊黑線、軌道交通橙線）的控制范圍等。城市規(guī)劃具有適度的彈性，正是為了使規(guī)劃更具合理性。同時(shí)，城市規(guī)劃是對(duì)城市未來發(fā)展的預(yù)見和安排，所以要具有前瞻性和延滯性。
　�。�2）城市規(guī)劃具有可參與性和公開性，具有廣泛的社會(huì)性�？梢哉f，每個(gè)城市居民都有權(quán)對(duì)規(guī)劃發(fā)表自己的見解。近年來，無論是重大規(guī)劃、重要建筑項(xiàng)目，還是小區(qū)內(nèi)改建插建、“一書兩證”審批結(jié)果等等規(guī)劃部門都事先向社會(huì)進(jìn)行公示，征求公眾意見，并把這些意見和建議作為今后調(diào)整和修改規(guī)劃的依據(jù)之一。
　　2、城市規(guī)劃行業(yè)存在的問題
　　城市規(guī)劃的公共信息數(shù)據(jù)匱乏，規(guī)劃行業(yè)的信息積累由于缺乏長(zhǎng)效維護(hù)機(jī)制，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)獲取渠道，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)零散，從而造成公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匱乏的現(xiàn)象。
　　根據(jù)以上城市規(guī)劃的特點(diǎn)，我們所要解決的問題主要是：如何確保規(guī)劃信息在各部門交流時(shí)可以準(zhǔn)確度表達(dá)；如何直觀的表達(dá)城市規(guī)劃成果；如何做到在節(jié)省人力物力的基礎(chǔ)上對(duì)成果的實(shí)時(shí)修改調(diào)整；如何把城市的歷史、現(xiàn)狀、規(guī)劃以時(shí)間序的方式來展現(xiàn)，從而輔助規(guī)劃方案的編制、輔助規(guī)劃決策；如何增強(qiáng)規(guī)劃的可參與性，以及如何獲取豐富的基礎(chǔ)信息。
　　四．增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用展望
　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及3S技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用，已經(jīng)初步解決了上述部分問題。但是仍然有很多不足，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，比虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更為先進(jìn)，如果其能應(yīng)用到城市規(guī)劃中，必將帶來更多意想不到的變化。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與其它技術(shù)相結(jié)合可能在以下幾個(gè)方面大展身手：（宏觀和微觀兩個(gè)方面）
　�。薄⒒�于AR和GIS的ARGIS系統(tǒng)將為規(guī)劃提供豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。城市規(guī)劃是一個(gè)極其復(fù)雜且綜合性極強(qiáng)的行業(yè)，除了要考慮微觀設(shè)計(jì)之外，更重要的是在一個(gè)宏觀的層面上對(duì)城市各類用地的總體布局的把握，這就需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐。孫敏等在2004年提出了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)，可以為規(guī)劃提供所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)所要研究的內(nèi)容是將虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行融合。GIS描述的是一個(gè)數(shù)字的虛擬的世界，這個(gè)虛擬世界目前與真實(shí)世界是分離的，除此之外，GIS可以描述過去、未來或者變化著的世界和事物。如果我們將GIS所描述的虛擬世界與真實(shí)世界相融合，一方面可以觀察到GIS所描述的未來的、過去的、或者變化著的事物，一方面又可以身臨真實(shí)的世界，這也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)所要提供給我們的。
　　２、可真正實(shí)現(xiàn)人與AR系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互，加快規(guī)劃決策過程。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的目標(biāo)之一就是實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互，將會(huì)更好的輔助城市規(guī)劃的決策。比如，在規(guī)劃師觀察一棟大廈蓋成后的效果時(shí)，不僅可以看到整棟大廈的外觀，同時(shí)可以多角度的觀察整個(gè)大廈與周圍真實(shí)場(chǎng)景的融合程度，實(shí)時(shí)做出調(diào)整，并可觀察到調(diào)整后的效果。
　　３、AR系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)提供更為安全的決策依據(jù)。前面反復(fù)提到AR的特性就是將真實(shí)世界與虛擬世界相結(jié)合，融合成一個(gè)虛實(shí)不分的“人造世界”。因?yàn)锳R系統(tǒng)中包含真實(shí)世界的數(shù)據(jù)，就比VR更為安全，作為決策依據(jù)也更為可靠。城市規(guī)劃成果具有嚴(yán)格的約束性，這也就要求高質(zhì)量的規(guī)劃決策，勢(shì)必需要更為安全的信息作為決策依據(jù)。
　　４．在景觀設(shè)計(jì)，小區(qū)規(guī)劃和城市舊區(qū)重建中的應(yīng)用。例如AR系統(tǒng)可以觀察到小區(qū)或者舊區(qū)周圍真實(shí)的自然環(huán)境特征和主要建筑，以及與之相關(guān)的街道系統(tǒng)，空闊地帶等，可以很好的避免小區(qū)規(guī)劃或者舊區(qū)重建后與周圍環(huán)境發(fā)生的不協(xié)調(diào)。
　　五、小結(jié)
　　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用可以為城市規(guī)劃帶來革命性的變化，彌補(bǔ)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不足，為城市規(guī)劃的發(fā)展增加推動(dòng)力。但是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前的研究狀況離實(shí)際應(yīng)用到城市規(guī)劃中還有一定的距離，也面臨著一些技術(shù)難題。筆者認(rèn)為，城市規(guī)劃未來的發(fā)展趨勢(shì)必定要將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入進(jìn)來，也會(huì)盡快完善并應(yīng)用到實(shí)際中。
　　參考文獻(xiàn)：
　�。�1］孫敏、陳秀萬(wàn)、張飛舟、鄭宏偉．增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)．北京大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）［J］．2004,11(6).
　�。�2］宮勇、蒲小瓊、張翔．提高城市規(guī)劃中的公眾參與程度.中外建筑［J］．2007（1）．
　�。�3］鄭皓、藍(lán)運(yùn)超等．淺析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在城市規(guī)劃中的應(yīng)用．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）［J］．2001，12（6）．