摘要：文章解析了仿真虚拟平台的概念，通过对广西体育中心仿真虚拟平台环境设计的实例分析，为广西体育中心在实际运行中可能遇到的问题提出了优化解决建议，为仿真虚拟平台的设计、研究、开发进一步积累经验、夯实基础。

Abstract： The article analyzes the concept of a simulation virtual platform. Through an example analysis of the environment design of the Guangxi Sports Center simulation virtual platform， it proposes optimization solutions for the problems that the Guangxi Sports Center may encounter in actual operation， to further accumulate experience and lay a solid foundation for design， research and development of the simulation virtual platform.

關键词：环境设计;仿真虚拟平台;广西体育中心

Key words： environmental design;simulation virtual platform;Guangxi Sports Center

中图分类号：TP391.9                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）09-0258-03

1  环境设计与实时仿真虚拟平台

随着无线通信4G时代的到来，游戏、城市2.5维地图定位查询等平台使虚拟现实得到了迅猛的发展。实时仿真虚拟平台成为人们每天工作、学习、生活中必不可少的交互式终端媒体平台。

实时仿真技术，也称之为模拟实时技术，就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。借助计算机生成虚幻的环境虚拟仿真技术，通过方案比选，实时修改设计方案。实时仿真虚拟平台有别与传统的2.5维电脑效果图，它融入了环境设计，为无形象的数字化搭建了一个仿现实的可视化空间概念，使许多复杂多变的信息转变为数字化模型。它可以360度无死角，全方位的展示各个建筑、道路以及园林规划，不仅为环境设计提供了新的手段，也带来全新的新思路和创作方法的变革。因此，环境设计成为辅助智能城市规划、智能社区、智能医院、智能交通、智能体育中心等数字建设中不可缺少的重要组成部分。

而如何使传统的环境设计更完美的从尺度、比例、色彩、质感、形体、风格融入到未来环境设计仿真虚拟平台建设中，更科学合理的预测整个工程造价，使大型工程项目的整体规划效果及成本预算提前预见、预知，为项目生产降低成本、提高效率，并解决安全及消防隐患，为工程项目决策者和各个对接设计的管理者及施工部门展现一个三维可视化立体工程项目方案，通过在仿真虚拟平台三维模式中全方位体现各种环境设计方案，从而完美解决这一系列问题。

2  广西体育中心仿真虚拟平台中环境设计的应用

广西体育中心，有承办全国性运动、区域性国际运动会和部份国际、国内重大单项赛事的主体育场、体育馆、游泳跳水馆、网球中心、新闻中心等。广西体育中心实时仿真虚拟平台基于Unity3D系统开发，是自主研发的高新技术项目。其旨在通过共享、集成地理信息资源，提前预见灾情险景，为辅助决策、预防灾情提供良好的技术平台。运用移动终端设备进入虚拟仿真平台场景中，可以以飞行视角全览整个体育中心，也可以以步行视角漫步整个体育场馆。

虚拟平台的开发分为平台场景搭建和模块开发两个部分。模块开发的内容建设是重中之重。

2.1 平台场景搭建

平台运用3ds Max软件制作场景模型，在搭建平台初期撰写城市三维建模型技术规范，并按此规范严格建造五象体育中心场景模型。采用3ds Max软件建立模型，即使是不同的驱动引擎，对模型的要求基本是相同的。当一个场景模型制作完成时，它所包含的基本内容包括场景尺寸、单位，模型归类塌陷、命名、节点编辑，纹理、坐标、纹理尺寸、纹理格式、材质球等必须是符合制作规范的。一个归类清晰、面数节省、制作规范的模型文件对于程序控制管理是十分必要的。

2.2 平台模块开发

运用Unity 3D开元软件搭建仿真虚拟平台，通过编写C++语言、Java语言进行脚本制作，对Unity 3D平台进行二次开发，制作广西体育中心仿真虚拟平台（图1）。Unity 3D具有层级式的综合开发环境，具备视觉化编辑、详细的属性编辑和动态游戏预览特性。可以兼容3ds Max、Maya三维模型软件。通过联网可以实现人机互动虚拟现实。仿真虚拟平台其环境设计的应用可以从动态场馆分布（图2）、游览模式（图3）、警力布置分析（图4）、人员疏散模拟设计（图5）四个方面来体现。每个模块有自动路径漫游功能，用户可以选择系统定义的路径，让程序以播放动画的效果沿指定路线进行自动漫游，用户在自动漫游过程中可以随时暂停播放路径，停下来四处欣赏四周，然后再继续播放。

2.2.1 动态场馆分布设计

主要使用建筑模型软件3ds Max进行制作。（以建筑物三维数字化为载体，将建筑产业链各个环节所需要的信息关联起来，而形成的建筑物信息集）对广西体育中心各体育场馆进行模拟设计。一共模擬了主体育场、体育馆、游泳馆、网球馆四个建筑，每个建筑均为独立场馆，根据场馆内不同的配置区域来制定各类人员的活动区域，如观众区、运动员休息区、媒体区、贵宾区等。用户根据需要，自己定义颜色，在场景中添加矩形区域、圆形区域和不规则区域，将场景划分为诺干个层，对整个场景进行划分和标示，可以用文字或图片来标示区域，更人性化的表现出区域的特点。平台研究测试后，后期可运用BIM进行模拟设计，BIM主要的优势在于：BIM技术的设计，对建筑施工开始后合理组织施工流程、进行精细化项目管理、节约资源、提高施工效率都是非常好别的借鉴和依据。四个场馆建筑，如果针对进入体育中心的游客，可以实现三维互动式的动态导游模式，全景式的呈现建筑外观及周边环境情况，清晰地引导游客寻找既定目标。对于体育中心的运营方来说，动态地呈现各建筑间的内在结构及机电位置情况，将进一步提高中心的运营和管控能力。

2.2.2 游览模式

在虚拟仿真平台场景中，通过人行、游戏模式、飞行三种方式来浏览场景。可以以飞行视角全览整个体育中心，也可以以步行视角漫步整个体育场馆，随心切换场景视图，通过视感了解整个体育中心。对体育中心的建设不仅有可视化的数据指导作用，也有民生的互动了解、应急联动等作用。

2.2.3 警力布置分析

警力布置分析其实也是三维安保显示，是以广西体育中心电子地图为基础，以信息共享和综合利用为目标，实现安保基础信息基于三维地图的可视化查询和分析，多层次、多方位直观显示体育场内及周边相关数据、图形等信息，提供各个位置安保元素在空间的分布状况和实施运行状况，分析其内在联系，做到安保资源的合理配置和调度，提高广西体育中心在指挥决策、快速反应等方面的综合能力。具体功能表现在：①为安保信息提供快速的空间定位参考。在体育中心电子地图中进行各个安保区域的编码，从而将安保信息在三维地图上直观定位展示。指挥人员根据所查询到的目标，在三维空间地图上定位安保区域，迅速锁定其位置。②为安保信息提供全新的展示平台。借助仿真虚拟平台，可以展示各种动态的、静态的、历史的、适时的安保信息，反映实适安保情况发展变化状态的安保态势等，进行多样化的可视展示，方便决策，提高安保工作效率。③清晰呈现安保力量分布。通过平台设计直观展示体育场内不同区域安保力量的分布情况及控制范围，结合现场布控进行三维化的作战指挥管理。

2.2.4 人员疏散模拟

依托Unity 3D软件对体育中心主体育场的布局以三维动态空间的形式描述，模拟主体育场在发生火灾时，场馆内的人群逃生动向，直至所有人最终达到规定的安全地点为止。要实现这个模拟，首先需要建筑体育中心建筑网络模型。这个模型由一系列的节点以及连接各个节点的路径组成。节点代表了体育中心内不同看台区域、通道、楼梯间、安全出口等各个空间部分，模型将体育中心外的安全地点定义为目标结点，人员疏散以人员达到目标节点算作结束。空间上相邻的节点通过虚拟的路径来连接，这些路径在空间上并不实际存在，只是通过它们来反映各个节点之间的连接关系。同时，需要设计路径的方向，以反映人员在网络内的流动方向。

广西体育中心南看台共计60层，划分为若干座位区域，以A、B、C不同的字母符号来表现，每个座位区域的有效空间区域长142米、高3米，有2个出入口与外部链接，出入口高2.5米，宽4米。根据这个数据，再使用Unity 3D进行模拟设计，可以清晰地围绕人——平台——场景进行仿真虚拟交互式体验，观众从发生紧急情况，开始按路径逃离，撤离过程中的人流状况，通过编写C++脚本、Java脚本，在出口处放置虚拟碰撞器体进行碰撞计算，每跑过一个人就会碰撞一次碰撞器，触发一次人数的增加。模拟呈现出来，系统显示，1分钟内，A区三个出口可以有150名观众有序通过出口撤离至安全点。

表1是在场景逃生中制作的内容。

这样的模拟设计为体育中心突发紧急情况，最快速疏散人群提供了借鉴。例如发生险情后，通过时实检测逃生门的逃生人数，可引导民众前往人数少、离火情远的地方尽快逃生。广西体育中心仿真虚拟平台场景的展示，为管理部门提供了预案参照，同时也可作为与民众交流互动的三维时实可视化信息平台，也将为广西体育中心人员紧急疏散的安全性问题提供进一步的评估数据，为抢险救灾提供科学依旧。当然，这个人员疏散的模拟设计仍存在一些不确定性，主要表现在：①遇到险情时不同个体真实的心理反应，个体间的相互作用情况，决定了逃生过程中的状况也不尽相同;②真实险境的情况与模拟设计肯定存在一定差距，还需要尽可能多的在真实环境下获取更多数据，不断完善设计。

综上所述，广西体育中心虚拟仿真平台的环境设计，展现了场景中逃生系统人员疏散、动态场馆分布、安保布置分析等方面的情况。围绕人——平台——场景进行仿真虚拟交互式介绍，强调了环境设计在其中的关系。为体育中心提供了更全面、更整体、更合理、更经济的规划设计，有利于中心降低运行成本、提高效率。通过人机互动虚拟现实，实现在家中也能通过电脑、手机等设备在体育中心游览。能帮助火警、公安更好的进行紧急预案，疏散现场人流。由此可见，环境设计在实时仿真虚拟平台中的应用领域还可拓宽到科学、政府、企业和产业等各部门，进一步丰富我们的智能化生活。

参考文献：

[1]庞少华，童艳梅，赖玲利，钟毅，周琪.广西体育中心主体育场结构设计[J].北京：建筑结构，2014.

[2]玉潘亮.浅谈广西体育中心游泳跳水馆绿色设计[J].南宁：广西城镇建设，2010.

[3]郑琪.BIM的深层内涵与未来趋势[J].北京：土木建筑工程信息技术，2010.

基金项目：2015年度广西艺术学院科研项目一般项目  YB201517。

作者简介：杨娟（1984-），女，广西河池人，硕士研究生，高级工程师。