摘 要

新街口地下空间从建成至今已有7年，内部结构复杂，行人容易在其中迷路，导向系统亟待改善。而地下空间的改造颇为麻烦，一旦前期方案出现差错，就会导致“事倍功半”。本次设计利用现如今先进的虚拟现实技术，使用Photoshop、3DSMAX、UC-Win/Road等软件，设计出新街口地下空间的虚拟现实场景，着重表现内部导向系统分布。在此虚拟现实场景中，对新街口现状进行测试分析研究，并提出虚拟现实中的改善方案，评估再改进，直至最优。本设计证实了虚拟现实技术在地下空间设计中的可行性，积累了经验，为交通领域虚拟现实的应用提供了借鉴参考。

关键词：地下空间 虚拟现实 导向系统 UC-Win/Road

Abstract

The underground space of Xinjiekou has been built for seven years, whose internal structure is complex. It is much too easy for the pedestrian to get lost. In the way, the guiding system needs to be improved urgently. However, the reconstruction of underground space is rather troublesome. If the early stage of plan errored, it would be occurred to the wasted effort. This design makes used of the modern virtual reality technology with the software, such as Photoshop, 3DSMAX, UC – win/road to design the virtual reality scene of Xinjiekou’s underground space. It focuse on the distribution of internal guidance system. In this virtual reality scene, I test and analyze the current situation of Xinjiekou and propose the improvement scheme in virtual reality, which should be evaluated and improved until the optimal scheme. This design confirms the feasibility of the virtual reality technology in the underground space design. It not only accumulates the experience, but provides a reference for the application of virtual reality in the traffic engineering.

Key Words：Underground space; Virtual reality; Guide system

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 设计背景 1

1.2 设计理论 2

1.2.1 虚拟现实技术 2

1.2.2 导向系统 2

1.3 本文框架 3

第二章 虚拟现实在测试地下空间导向系统中的系统分析 4

2.1 总体设计流程 4

2.2 内容设计 4

2.3 功能设计 5

2.4 技术方案设计 6

第三章 新街口地下空间虚拟现实场景设计与实现 8

3.1 已有资料 8

3.2 调查 8

3.2.1 调查的目的和内容 8

3.2.2 调查过程及其注意事项 9

3.2.3 调查汇总 12

3.3 虚拟现实场景的制作 12

3.3.1 模型制作 12

3.3.2 贴图的制作与应用 14

3.3.3 虚拟现实场景完善 18

第四章 结语 20

绪论

设计背景

新街口位于南京市市中心，是南京市最繁华的商圈之一，享有“中华第一商圈”的美誉。而本次设计的新街口地下空间正位于新街口商贸区之下，同时又为南京地铁1号线和2号线的换乘车站。

新街口地下空间建筑面积37000平方米，东西向长约480米，南北向长约380米。按功能划分为三层：地下一层为商业步行区和过街通道，地下二层为客流集散区，地下三层为站台区。其中1号线南北向，在地下三层运行，2号线东西向，在地下二层运行。新街口地铁站平日客流量为10-12万人次，节假日更是高达44.9万人次。^[1]如此庞大的地下空间，即使来过多次的人也会在其中迷路，更别说是第一次来此的游客，所以人们又戏称新街口地下空间为“迷宫”。乘客之所以在新街口地下空间内迷路，除了该空间的确庞大复杂之外，我们不免要考虑一下其中的导向系统是否合理，是否能够正确引导乘客，真正做到“一目了然”。

而新街口地下空间亟待研究的问题还不止于此，又比如地下空间内的客流、地下空间出现紧急情况下的人员疏散等等，这些问题可以用传统的方法——调查分析、方案设计、评估实施——来进行研究，但是这样最大的问题就是不能够直观地给评价者看到改善后的方案，这样很大程度上影响了改善方案的评估，待实施后才发现新的问题。如此，费时费力，对乘客造成极大的困扰，给政府带来巨大的经济损失。那么，有没有一种技术能够将我们所设计出的方案直观展示出来像现实中那样评估而避免资源的浪费呢？

在以前这样的技术是不敢想象的，但随着计算机技术以及硬件技术的发展，虚拟现实技术走进人们的世界。这种技术手段可以模拟现实生活中的场景，让人们足不出户就可以利用显示屏、VR眼镜等设备体验模拟出来的虚拟场景。现在，在交通设计领域，有许多设计研究人员利用这项技术来展示方案中的道路、桥梁、隧道等，并评估方案的可行性。虚拟现实技术，改变了传统的设计流程，让设计有了新的方式，这样既提高了方案的准确性，又减少了资源的浪费。

所以，利用虚拟现实技术来设计出新街口地下空间的虚拟现实场景以供一系列的问题研究，这将对研究大有帮助。

设计理论

虚拟现实技术

虚拟现实技术已经成为交通领域设计信息化可视化的重要手段。目前，国内外已经有许多科研机构、商业公司将虚拟现实技术应用于交通领域的设计，并取得了令人瞩目的成果。尤其是，我国在最近几年也对此展开了广泛的探索与实践，如何将虚拟现实技术与交通设计相结合，这一问题已经成为交通领域共同关注的话题。

虚拟现实（Virtual Reality），简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种人性化的多维信息空间，使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其它客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。能够提供视觉和听觉效果的虚拟现实系统，被用于各种各样的仿真系统中，在城市规划中，这样的系统正发挥着巨大作用。例如，许多城市都有自己的近期、中期和远景规划。在规划中需要考虑各个建筑同周围环境是否和谐相容，新建筑是否同周围的原有的建筑协调，以免造成建筑物建成后，才发现它破坏了城市原有风格和合理布局。虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起，成为人类探索客观世界规律三大手段。^{[2, 3]}

导向系统

导向标识系统是为了让人们在一定的环境中安全、快捷的到达目的地，将各种类型的标识按一定的关系组成的、以“导航"为目的而设计的一个视觉信息系统。它的形式多种多样，可以表现为标志、商标、标识牌、标识物、告示板、说明、图形符号、路牌等等。每种标识类型在标识系统这个大家庭中，都行使自己独特的功能。它与建筑或自然环境息息相关，使环境信息的载体，也是环境整体的延伸。它采用视觉的方式——通过颜色、形状、图形、材料等要素保持整个系统的一致性，传达关于环境，方位的信息，给予人们一种识别上的帮助^[4]。

本文框架

第一章 绪论

介绍了新街口地下空间的基本现状，阐释了本设计的设计背景，指出本设计的创新性和先进性，以及关于本设计的虚拟现实技术和导向系统的理论基础。

第二章 虚拟现实技术的系统分析

针对一般地下空间虚拟设计，制定总体设计流程，提出设计内容，介绍地下空间虚拟现实的功能，以及本次设计测试的导向系统的内容，最后给出技术方案设计。

第三章 虚拟现实技术在新街口地下空间的运用

首先提出设计新街口地下空间虚拟现实场景的技术应用流程，然后从已有资料、调查阶段、虚拟现实场景制作三方面详细叙述新街口地下空间虚拟现实场景的制作过程，最后给出在此场景下测试新街口地下空间导向系统的任务流程和方法。

第四章 结语

总结本次设计过程，提出设计意义以及设计中的不足。

虚拟现实在测试地下空间导向系统中的系统分析

总体设计流程

虚拟现实技术在南京新街口地下空间导向系统测试中的应用需要5个阶段：

1. 目的分析：明确新街口地下空间导向系统研究中的目的以及需求，并进行分析；
2. 系统设计：根据目的分析得出的结果，进行新街口地下空间虚拟现实系统的设计；
3. 场景制作：在系统设计的基础上，制作新街口地下空间虚拟现实场景；
4. 运行测试：对已经完成的虚拟现实场景进行运行测试，修复调整遇到的问题；
5. 效果评估：在新街口地下空间虚拟现实场景中进行导向系统的研究，评估此场景的效果，提出改进意见。

图2-1 总体设计流程图

内容设计

根据所需分析的内容，进行测试内容设计。针对本次设计的新街口地下空间导向系统，设计内容有：

1. 地下商铺
2. 地铁站台
3. 地铁换乘通道
4. 新街口地下空间导向系统标识
5. 地铁站厅的出入口闸机

图2-2 内容设计图

功能设计

系统设计实现以下功能：

地下空间结构以3D模型显示。

3D模型有良好的可视性和交互功能，在建立地下空间模型时将根据现实真实情况，选择有特点的部分进行建模，其中计划将新街口地下一层商业区、1号线站厅区、1号线站台区、2号线站厅区、2号线站台区进行建模，并着重针对地铁出站、换乘通道以及关键出口这几个位置进行细致建模；对于导向标识，本文将其分为悬挂式、壁式和地贴式，重点对悬挂式导向标识牌进行建模；由于地下空间内部小型物件较多，本文选取主要功能物件闸机和地铁售票机建模，这样既能保证虚拟场景尽可能真实又节省模型制作时间。地下空间建模关系到测试评价的结果，所以模型精度要求高，尺寸比例都以实际为准，在现有的2号线CAD图纸基础上，安排实地考察，并绘制相应设计草图，拍摄照片和现场记录资料，搜集相关地下空间导向系统资料，如此一来，模型将能够体现真实地下空间特点和导向系统情况。

模拟现实真实的纹理材质

制作的地下空间模型应尽可能地反应真实世界的纹理材质，针对以上所建模型，其表面的材质进行设计处理，具体就是从调查拍摄的照片中提取并修改成可以用于3DSMAX模型贴图的图片。

模拟真实行走

在建成的虚拟现实场景内，可以模拟行人的真实视角、行走速度等

模型自动运行

对建成的地下空间虚拟场景生成动画脚本，实现场景的自动运行

技术方案设计

首先，在AutoCAD中编辑出可行的参考底图，导入3DSMAX中；然后在底图的基础上，进行3D模型的制作，并把在Photoshop中制作好的贴图，贴于模型体；最后把制作完成的模型导入UC-Win/Road中，进行交互模型设计以及场景运行脚本制作。

图2-3 技术方案设计图

AutoCAD

AutoCAD是应用计算机辅助设计的专业软件，可以帮助设计者最快地画出建筑图纸。在设计虚拟现实场景的过程中，AutoCAD可以导入参考图片，设计者能够对照参考图片绘制所需模型的参考底图，极大程度地弥补了3DSMAX模型制作过程中不能够精确定位的缺点。

Photoshop

 Adobe Photoshop，简称“PS”，是美国Adobe公司旗下最为出名的图像处理软件系列之一，为图像扫描、编辑修改、图像制作、广告创意，图像输入与输出于一体的图形图像处理软件，深受广大平面设计人员和电脑美术爱好者的喜爱^[5][5][5]。在这里，设计者利用其强大的图像处理能力，将现实中拍摄所得的照片转换成可用于3DSMAX中模型贴图的图片，效率很高。

3DSMAX

3DSMAX是制作建筑效果图和动画制作的专业工具，广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域，可用于室内外效果图制作方面的基本建模、材质赋予、贴图使用和灯光创建等^[6]。对于虚拟现实场景的建模，3DSMAX是最好的选择。

UC-Win/Road

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