一、实验室概况
智慧城市虚拟现实实验室隶属于北京城市学院城市建设学部实验教学中心。该实验室拥有一套可以自主创建和亲身体验虚拟场景的计算机系统,主要由1套三折幕主动立体小间距3D-LED屏、1套虚拟现实引擎平台、1套位置追踪系统、数据手柄及配套立体眼镜、VR-Viewer浏览器以及3台工作站等配套设备构建而成。该套系统中,小间距3D-LED屏采用先进的主动立体显示LED小间距屏幕,可以真正实现无损左右立体画面同步输出;虚拟现实引擎平台是虚拟现实系统的核心部分,平台可以支持教师及学生自主制作的VR模型,通过位置追踪系统主要实现人与虚拟场景间的交互功能,可以捕捉真实的操作动作,如行走、转身、抓取、移动等其他操作,实现人对画面的直接互动,无需键盘鼠标,以此满足学生上课共同体验的目的。
此外,该实验室中还配备了1套多人协同展示系统,可以与大屏沉浸式系统、头盔、PC端进行多人协同,通过局域网、广域网可以进入沉浸式大屏系统进行多人协同操作,学生戴上头盔,拿起手柄通过VR技术身临其境的感受古建设计的精髓、景观设计的意境、城市设计的脉络以及安全管理的要点。与此同时,实验室内还配有1个AR互动台,主要是由AR虚拟现实引擎、感知识别模块、AR模块、交互体验系统等核心部分所组成。AR互动台可用于沙盘、小区景观及周边环境配套设施总览;全方位、多视角的漫游;地图缩放;热点信息展示;语音讲解;功能规划展示等,为学生提供虚拟教学、仿真演练、规划设计等方面的实验教学及技术支持。
该实验室通过软、硬件建设,将多媒体、人机交互、网络通讯、虚拟仿真等信息技术与建设项目全生命周期各环节的实验教学相结合,跨越时间和空间的界限,实现文字和图形语言无法表达的教学互动和交流,虚实互补,形成融城市设计、城市安全、景观设计、建筑设计等为一体的虚拟现实实验教学平台,从而构筑完整的“沉浸式、无门槛”化实验教学体系,进一步加强三维协同能力的培养,有效培养学生创新、研究性学习能力。
图1智慧城市虚拟现实实验室
实验室功能:主要满足城建学部各专业本专科学生课程的实验教学需要。建筑类专业平台课《建筑·城市·景观设计原理》;风景园林专业:《风景园林建筑设计1、2》、《风景区规划与设计》、《中外园林史》等景观设计类作品赏析及案例模拟教学;建筑学专业:《建筑材料与构造》、《中国建筑史》、《外国建筑史》等建筑节点的认知以及著名建筑的游历;建筑类学科拓展模块(限选):城市设计模块包括《城市设计Studio》、《城乡住区规划设计》;历史街区保护模块包括《传统民居与乡土建筑》、《历史街区保护规划与更新设计Studio》;专业拓展类:《风景园林综合实习》。
实验室面积:189m2。
管理指导教师:刘容宇
实验规模:能同时容纳40名学生进行实验。
二、实验室设备及其软件情况
表1智慧城市虚拟现实实验室设备一览表
序号 |
设备名称 |
型号 |
单位 |
数量 |
1 |
小间距LED 3D显示 |
联建2.5 |
㎡ |
20.736 |
2 |
追踪摄像头 |
GDI-Motion |
个 |
6 |
3 |
光学位置追踪系统管理软件 |
原川光学追踪软件 【简称:IQ Tracker】V2.2 |
套 |
1 |
4 |
虚拟现实工作站 |
HP Z4 G4 WKS |
套 |
3 |
5 |
高清显示器 |
HP N270 |
套 |
1 |
6 |
立体信号发射器 |
GDI ActivHub RF |
台 |
1 |
7 |
立体眼镜 |
GDI full HD RF 3D |
副 |
70 |
8 |
音箱系统 |
雅马哈 |
套 |
1 |
9 |
机柜32U |
K3.6042 |
套 |
1 |
10 |
多人协同展示系统 |
曼恒定制 |
套 |
1 |
11 |
虚拟现实引擎平台 |
曼恒IdeaVR 2018异地多人协同平台软件 |
套 |
1 |
12 |
虚拟现实头盔显示设备 |
HTC VIVE Pro |
套 |
5 |
13 |
虚拟现实头盔交互设备 |
HTC VIVE Pro |
套 |
5 |
14 |
VR配套课件 |
曼恒定制 |
套 |
8 |
15 |
防静电地毯 |
曼恒定制 |
套 |
1 |
16 |
VR手柄 |
曼恒定制 |
套 |
1 |
17 |
AR台 |
AR-SV01 |
套 |
1 |
18 |
虚拟现实编辑器模块 教学研究版 |
中视典VR-PLATFORM三维互动仿真平台软件 |
套 |
1 |
19 |
现代建筑、古代建筑、环境艺术(家居)、城市规划、数字城市 |
1、虚拟现实编辑器模块 研究版 2、ART编辑器/ U3D ART插件 3、内置AR台案例资源包: 【环境艺术】地产领域虚拟装修设计 【城市规划】城市空间规划实验室 【水利电力】热电厂 【建筑土木】海上未来智慧城市 【数字城市】科技园-机房 【军事】军事博物馆大型兵器 【矿产能源+工业仿真】采矿技术仿真培训系统 【矿产能源】海上油船 【古代建筑】黄鹤楼 【古代建筑】故宫 【数字城市】西部影视城漫游 【古建筑】文化遗产保护虚拟仿真实验中心 【数字校园】校园三维管理系统 |
套 |
1 |
三、承担的教学实验情况
主要承担城市建设学部城乡规划、建筑学、风景园林、土木工程专业等本专科相应课程的模型设计、制作、展示。
主要课程及实验项目见下表。
表2 智慧城市虚拟现实实验室主要课程及实验项目一览表
课程名称 |
实训名称 |
实训内容 |
面向专业 |
城市设计Studio(重点地段、特定区域) |
重点地段、特定区域的城市设计 |
城市设计工作模型设计、制作、展示 |
城市规划、风景园林、建筑学 |
建筑·城市·景观设计原理 |
城市风貌的组成 |
对城市进行解构和剖析,了解规划、建筑、景观在城市中的意义。 |
城市规划、风景园林、建筑学 |
中国建筑史 |
中国古建筑游历 |
选择一两个典型的中国古建筑动画模型进行游历。 |
建筑学 |
中外园林史 |
中外古典园林 |
|
风景园林 |
外国建筑史 |
外国古典建筑游历 |
选择一两个典型的西方古建筑动画模型进行游历。 |
建筑学 |
建筑材料与构造 |
建筑主要结构认知 |
对主体建筑中的主要建筑节点进行三维认知,熟悉节点的实际功能。 |
建筑学 |
风景园林建筑设计1、2 |
建筑空间和构造认知 |
对不同类型的建筑空间与构造进行认知。 |
风景园林 |
风景区规划与设计 |
名胜风景区游历 |
对各种尺度的名声风景区赏析游历。 |
风景园林 |
风景园林综合实习 |
中国古典园林认知——南方园林 |
对即将实习的江南园林进行赏析游历,三维认知。 |
风景园林 |
传统民居与乡土建筑 |
传统民居和建筑认知 |
对不同的中国传统民居和乡土建筑进行三维认知,游历。 |
城市规划、风景园林、建筑学 |
历史街区保护规划与更新设计 |
历史街区认知 |
对不同类型的历史街区保护案例进行赏析和游历。 |
城市规划、风景园林、建筑学 |
城乡住区规划设计住区规划设计 |
住区规划设计 |
城乡不同类型居住区进行操作台的模拟规划 |
城市规划、风景园林、建筑学 |
表3 智慧城市虚拟现实实验室承担城市管理专业类课程情况
序号 |
课程名称 |
实验实训学时数 |
1 |
数字城市虚拟仿真系统设计 |
10 |
2 |
地理信息系统应用 |
6 |
3 |
专业导论 |
8 |
4 |
安全管理学 |
6 |
5 |
安全心理学 |
6 |
6 |
安全原理与事故预防 |
15 |
7 |
城市交通安全管理 |
15 |
8 |
城市社区管理与安全防范 |
15 |
9 |
城市危机管理 |
30 |
10 |
城市运行安全管理法规 |
15 |
11 |
应急管理理论与实务 |
6 |
12 |
安全人机工程 |
15 |
13 |
安全生产事故案例分析 |
15 |
14 |
电气安全技术 |
15 |
15 |
防火防爆技术 |
15 |
16 |
特种设备安全技术 |
15 |
17 |
危险物品管理 |
15 |
18 |
消防工程技术 |
15 |
19 |
职业卫生学 |
10 |
总计 |
|
247 |
四、实验室开放情况
面向学生开放。支持教师申报开放实验室项目,支持教师利用实验室指导学生学科竞赛活动。
1.第三届钢筋绑扎实训挑战赛荣获5组优秀小组。
图2第三届钢筋绑扎实训挑战赛活动及获奖图片
2020年7月我校与北京房地集团有限公司签署校企合作协议,共同开发古建虚拟仿真项目,利用虚拟仿真技术营造古代建筑在空间、结构、构造、施工等特殊方面的传统技艺。