虚拟现实在城市轨道线路设计中的应用

虚拟现实在城市轨道线路设计中的应用

吕星

比亚迪勘察设计有限公司      广东 深圳       518118

摘  要

虚拟现实（VR）是指替代感知现实的技术。随着最近消费级头戴式 VR 显示器的普及，一些行业已经开始意识到虚拟现实的潜在潜力。采用这些技术的早期阶段的一个典型领域是营销，尤其是零售和购物的子领域。目前，在我国的城市轨道线路设计过程中，还未大范围采用虚拟现实技术来进行城市轨道线路设计。本文通过说明在城市轨道线路设计中运用虚拟现实技术的意义，阐述了虚拟现实技术的特点和重要性，希望能为我国相关研究提供参考和帮助。

关键词：虚拟现实，城市轨道，设计，应用

绪  论

目前，在我国的城市轨道线路设计过程中，主要采用单元模型，存在一定的局限性，因此虚拟现实技术是城市轨道线路设计发展的必然趋势。本文阐述了虚拟现实技术在城市轨道线路设计中的重要性，突出了虚拟现实技术的特点和重要性，希望对我国的研究提供帮助和帮助。

一、研究现状

1、城市轨道线路设计现状

城市轨道交通系统在现代城市交通中发挥着至关重要的作用，成为现代城市正常运行的基石。随着中国城市化进程的深入，许多城市开始建设地铁或轻轨。据统计。在这种情况下，许多城轨企业需要使用更为先进的技术，如虚拟现实技术，来满足生产设计要求。因此，如何提高设计质量，为企业产生更多的设计价值，成为城市轨道相关企业亟待解决的问题。

在传统的设计方法中，企业向设计师提供二维（2D）理论知识。因此，他们可以理解抽象的知识但只能通过想象，他们在详细理解系统结构方面有很大的困难。理论设计与实践设计相结合，可以在城市轨道线路设计中取得良好的效果。在中国许多企业，工程师一直使用幻灯片结合平面图纸来完成设计工作，导致缺乏结构的立体互动。由于城市轨道的结构和机械运动的原理是通过图片和2D动画来展示的，工程师无法观察到城市轨道的3D结构，从而难以理解其设计原理。

根据认知负荷理论，认知负荷可分为三种类型：内在的、外在的和相关的。 虚拟现实技术（VR）有可能改善理论或技能学习的结果，有助于减少无关的和密切相关的认知负荷。

2、虚拟现实技术现状

近几十年来，“虚拟现实”一词被广泛用于指代整个互联网、虚拟世界、3D 界面或 360 度立体媒体等事物。因此，VR通常被称为通过使用大屏幕或头戴式显示器的沉浸感或临场感诱导技术，可以实时提供身临其境的感官体验。VR技术的一些突出例子是VR耳机和沉浸式自动虚拟环境。在CAVE系统中，用户进入一个环境，其中投影仪指向一个房间大小的立方体的三到六面墙。 3D 眼镜有时也用于增强 CAVE 中的空间感。最近VR技术激增的一个突出方面是立体头戴式显示设备，即向每只眼睛输出不同的视觉信息，以创造 3D 体验，在“身临其境”的感受能力方面取得了飞跃。因此，与 VR 相关的可能的有根据和无根据的期望与这种“身临其境”的人机交互模式尤其相关，它可以让使用者在世界任何地方体验“身临其境”的身临其境的体验。

借助 VR 交互设备，用户可以在纯 3D 的人造世界中控制和导航他们的动作，而不是简单地查看屏幕，就好像他们实际上是在这个想象的环境中一样。因此，虚拟现实因其交互性、三维性和对行动的实时响应而被定义为一种媒介。通过这种方式，虚拟现实提供了唤起深度参与虚拟环境的沉浸状态的机会，这使得用户与虚拟环境之间的交互更加直观和自然，并可能加速初始沉浸状态，模拟环境中的学习和熟悉过程。现在，这些可供性与基于 VR 设计的工程设计联系在一起，这改变了工程师的感知方式和工作模式。

二、虚拟现实在城市轨道线路设计中的应用方向

1、创新三维建模方式

地表建模的虚拟现实建模应根据城市地图和遥感照片进行，以更直观、准确地展示城市地形地貌。在虚拟城市环境中，城市建筑作为城市的主要组成部分受到高度评价，建筑在创建模型时必须使用 3D 模型。例如，将建筑物的四维照片粘贴在矩形模型的四个匹配面上，可能会减少建筑物模型的数据量，但是这样的模型效果之间存在一定的差距。以及真实的三维模型的效果。因此，最好为不同的建筑物使用真实的 3D 模型。

2、建立虚拟城市系统

使用虚拟现实技术来进行城市轨道线路设计和总体的布局状况。如果要完善虚拟城市轨道系统，就需要创建城市轨道规划区域的地理数据库和建筑模型的数据库。使用数据库相关软件可用于数字地图绘制城市地区的地形和地形，收集城市地区的经济状况和自然环境数据，创建一个合适的数据库。使用计算机辅助设计收集各种城轨模型，创建城轨建筑模型数据库。最后，根据城市铁路设计人员提出的方案，计算机软件专业技术人员将各个数据库连接起来，利用计算机工具创建一个虚拟的城市铁路设计系统。利用虚拟现实技术搭建虚拟城轨系统，快速检验设计方案的效果，及时发现方案中的差距，优化改进。

3、增强虚拟感官系统

在城市轨道线路设计虚拟环境下，还存在大量其他物体，比如路灯和花草等。如果这些物体也使用三维模型的话，这将显着增加数据的信息压力，影响虚拟场景的实时性。因此，设计师可以在其他物体上使用透明贴图，并将它们垂直粘贴在二维表面上，以便将物体调整到相机的实际位置。在城市铁路设计过程中，虚拟现实技术与众多场景相关联，在较大复杂的环境中，对虚拟场景的实时性能产生负面影响。在这种情况下，只有使用分区建模才能从根本上解决这个问题。即通过分割虚拟场景和不同精度的建模，在虚拟轨道虚拟状态的实时漫游中，可以根据用户所在的位置，在相对较近的位置使用高精度模型。他们看到的东西，然后在远处。准确性增加并逐渐降低。此外，还需要对用户位置的变化进行实时监控，便于调整速度和效果之间的联系，使得虚拟环境更加符合人类的感官规律。

三、虚拟现实在城市轨道线路设计中的应用意义

1、提高城市轨道线路设计效率

在提高城市轨道交通设计方案的设计审批效率方面，虚拟现实技术的运用让设计人员能够直观地看到设计方案。方便设计人员从不同角度分析研究，从根本上提高。城市轨道交通设计方案设计与审批的效率。

2、减少城市轨道线路设计损失

在城市轨道交通设计开发过程中会出现很多问题。利用虚拟现实技术城市轨道交通设计可以综合不同地方城市轨道交通发展的现状和现实，制作城市轨道交通立体模型。发展有助于更科学地分析城市发展现状，从根本上减少甚至消除城市铁路设计中的损失。

3、提高轨道设计管理效率

从提高城市铁路设计和管理效率的角度来看，由于虚拟现实技术的可视性特点，它可以更直观地工作和处理3D数据，并且能够在更短的时间内更准确地发现和管理城市铁路。时间。可有效分析城轨信息空间，加强城轨管理，及时更新城轨地理信息。

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结  论

在城市轨道线路设计过程中利用虚拟现实技术，可以更加直观地表现城市轨道的面貌，在根本上提高城市轨道线路设计的效率和水平。随着科学技术的不断发展，虚拟现实技术才刚刚投入使用，还存在很多需要改进的地方，因此，需要不断完善该项技术，使之能够在城市轨道线路设计过程中充分地发挥出本身具有的功能。

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