【文章导读】未来城市空间的虚实关系：基于技术的演进

导读

过去，城市空间的认知多从实体维度的不同方面展开，但随着数字技术的发展，虚拟维度也将成为城市规划领域空间认知的重要视角，且技术的演进影响着城市空间的虚实关系。通过对不同数字技术作用下的空间特性进行分析与对比，发现由于XR技术在交互内容与方式上的改变催生了虚实空间，虚实空间具有可视性、三维空间感、可与实体环境实时交互等特点。进一步对数字技术影响下城市空间的不同虚实关系进行分析：包括实体空间向虚拟空间的转移、实体空间对虚拟空间的承接、虚实空间对虚拟空间的补充、以及实体空间对虚实空间的配合。其中，虚实空间将对城市区域联系、城市公共空间造成影响。未来城市空间的虚实关系将影响城市规划与设计：城市空间的虚实双重属性将对规划师提出双重要求，城市空间的虚实交互将改变规划设计过程的进行。随着影响的进一步深入，后续还需探讨如何既保护实体空间又规范虚拟、虚实空间的设计、存储和使用，并关注社会关系、社会经济的变化。

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技术发展推动城市空间认知加入虚拟维度

受不同时代社会、思想与技术背景差异的影响，规划过程中对空间理解的主导维度会相应发生转变与增减。过去对空间的认知主要从物质、社会、时间等实体维度展开，直到进入21世纪，信息技术的发展才引发了对虚拟空间的研究热潮，这一时期虚拟空间的研究主要集中在地理学界，研究对象主要为网络信息空间。如今，随着技术的进一步发展，虚拟维度也将成为城市规划领域空间认知的重要视角，且数字技术的演进也将影响城市空间的虚实关系。

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城市空间虚拟维度的变化：从虚拟空间到虚实空间

2.1 数字技术的发展

数字技术的发展，由信息化到智能化，如今，进入虚拟与现实融合的时代，虚拟现实技术（VR，Virtual Reality）、增强现实技术（AR，Augmented Reality）与混合现实技术（MR，Mixed Reality）等虚拟与现实互动科技的应用不断扩展。目前，这类混合实体和虚拟环境（图1）或提供完全沉浸式虚拟体验环境（图2）的技术被统称为扩展现实技术（XR，Extended Reality）。相较于智能类技术用于创造接受感知的事物，XR技术的突破在于创造一个被感知的环境，是对现实世界不同程度的扩展。在不同技术的介入下，城市空间虚拟维度的内涵也从虚拟空间发展到虚实空间。

▲ 图1 | 虚拟信息叠加真实场景

资料来源：https://mp.weixin.qq.com/s/pJ8wd-5DYSbJckxuKf7yRA。

▲ 图2 | 全虚拟三维空间的呈现

资料来源：http://www.87870.com/news/1802/30996.html。

2.2 虚拟空间

过去，关于虚拟空间的相关研究多基于信息与通信技术展开，并集中在地理学领域，其相关概念主要围绕Cyberspace展开。Cyberspace被翻译为网络空间、网络信息空间（信息空间）、赛博空间、电脑空间、硅基空间等。相较于符合传统思维习惯的可视的、可触摸的真实空间而言，网络信息空间是一个非现实空间，其本质是一个由“0、1”编码和多样化信息构成的虚拟信息空间，它是一种理解计算机网络的隐喻。网络信息空间产生于计算机之间的远距离交互，是不可视的，它在形态上很难用几何图式来表现，并且无真实的3D空间感。

2.3 虚实空间

相较于信息与通信技术，XR技术应用的目标为依托头盔、头戴式显示设备、移动设备等，将虚拟信息或叠加真实场景或全虚拟地呈现在用户眼前，此时，屏幕或眼镜等显示设备中所呈现的可视化空间场景即为XR技术介入下的空间，其可能部分包含真实的空间场景，本文将XR技术介入下的空间命名为“虚实空间”。

XR技术的参与真实地反应了“眼见不一定为实”，同时也体现了XR技术介入下虚实空间的最大特点：可视性。此外，虚实空间还有另一个重要特点，即可实现虚拟与真实环境的实时交互。虚实环境的交互使得用户摆脱了虚拟空间时期单一的手指点击体验。另外，XR技术使得虚实空间内的体验具有虚拟的到场沉浸感(表1)。

▲ 表1 | 实体空间与虚拟空间、虚实空间的特征对比

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城市空间虚实关系的变化对实体空间的影响

随着技术的演进，城市空间的构成从单一实体空间发展为虚拟空间与实体空间的共存，再到如今虚实空间的参与（图3），城市空间的虚实关系在不断地变化，对城市实体空间的影响也发生转变。其中，虚实空间对实体空间的影响主要体现在以下两个方面：

▲ 图3 | 城市空间构成的变化

3.1 虚实空间对虚拟空间的补充：

对区域联系的影响

过去，信息与通信技术使得许多功能得以在虚拟空间内完成，人们无需实体到场，但其传递的内容为文字、图片、声音等二维信息；在交流、操作等方面均无法提供真实在场感。XR技术的应用使得虚实空间能够提供远程临场感，视觉、听觉、触觉等感官元素传达真实世界的存在感，使得物理不在场的信息交流具有更加真实的在场体验（图４）。

▲ 图4 | 戴上VR眼镜可以给同事们“当面”讲解PPT，在虚实空间中可具有共同的空间感

资料来源：https://mp.weixin.qq.com/s/EEfjkKfOA43TP8ubp5wbqg。

高沉浸式的特点使虚实空间对“面对面”活动需求的替代程度更高，进一步强化了信息与通信技术时代已带来的影响，导致城市与区域间旅游、通勤、出差等场景中人口流动的进一步减少，降低长距离的实体交通需求，使得城市与区域间实体空间去中心化的特征愈加明显，线上虚实空间的联系又进一步弱化了实体空间的物理连结要求。

3.2 实体空间对虚实空间的配合：

对城市公共空间的影响

AR/MR技术支持下的虚实空间以实体空间为基底，无法脱离真实环境，且对实体空间有重要的环境增强作用，甚至可以促进城市公共空间的使用，尤其对社区公共空间的需求将显著提升。有研究表明XR玩家更喜欢光线充足、适宜步行的户外环境，且更倾向于选择靠近他们工作、学习与居住的地方，多数集中在被调查者的家或公司3km范围内。

因此，未来城市公共空间需要具备双重属性，既满足实体空间活动需求，又能与虚实空间进行互动，同时，对城市公共空间的分布密度、可达性、实体可步行性、实体可骑行性、虚拟可玩性的要求将会进一步提升，尤其是办公区、居住区、学校周边的公共空间，以及生活型、观光型街道空间需重点关注，这也为改善街道空间、广场空间等的质量提供了绝佳机会。

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未来城市空间的虚实关系对城市规划的影响

4.1 城市空间的虚实双重属性对

规划师提出双重要求

在虚实空间的参与下，实体空间将新增一个角色，即虚实空间的基底。虚实空间将带来新的空间体验逻辑，空间及场所的游戏化也将越来越普遍，结合虚拟要素进行城市空间尤其是公共空间的规划与设计对于规划设计师来说将十分重要。

但更为重要的是，城市实体空间将一直延续其物理实体性，规划需保留、提升其作为实体空间的性能。在当前社会，越来越多地暴露出部分人群尤其是老龄人口成为互联网时代“孤岛”的问题，在新冠疫情的影响下，这一问题尤为凸显。未来，实体空间、虚拟空间、虚实空间并存，城市空间虚实关系多样，为了避免类似问题的发生，规划师需对城市空间实体层进行单独且充分的考虑，以保证其实体层功能不被虚实层与虚拟层所掩埋。

4.2 城市空间的虚实交互对

规划设计过程的影响

XR技术已被证明具有增强设计过程和改善设计成果的潜力。对未来的规划设计人员而言，XR技术对真实与虚拟设计环境的结合，为其提供了交互体验式的设计条件，使其能够更好地感知城市实体空间与设计方案的关系。其次，设计人员可以以数字孪生城市为基础，通过观察置入设计方案后，城市系统各项运行数据的变化，实现对规划成果相对更为有效的评估，可在一定程度起到降低试错成本的作用。

除此之外，在与政府沟通以及利益相关人员参与的过程中，将设计理念转译为易于理解、可视的表达是这两者实现的关键。传统的方案表达方式主要为二维平面图像、三维模型模拟、演示文稿等，但这无法有效帮助参与者，尤其是非专业人群，理解抽象空间概念、想象空间设计方案，公众参与的阻碍往往发生在这一步上。然而，XR技术所提供的高沉浸感、与虚实环境的自然交互，可用于创建互动平台，使参与者可以感受方案的空间，而非猜测空间的方案，从而有助于对相关意见、愿景的表达，以提升设计师与政府、公众之间的协同作用。有研究表明，XR技术有助于更多人群参与到规划过程中，而且更多的是对年轻一代的吸引。因此，在从精英式规划向参与式规划转变的过程中，仍需警惕对老年群体、不熟悉新兴技术人群的排除。

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结语

总体而言，未来城市空间新型虚实关系的成形、以及对城市实体空间的影响是一个多阶段、多层次的复杂动态过程，在当前时期，由于XR技术的发展尚处于初级阶段，因此对城市空间的影响尚未完全成形。目前也有许多针对XR技术改进的研究与实践正在进行，随着技术的进一步完善，XR的应用场景将进一步扩展，虚实交互在未来生活的覆盖面也将会越来越广。随着影响的进一步深化，或许我们还需面临新的问题：虚拟要素对真实世界的侵扰，实体世界是否真实且完全地呈现在我们眼前，虚拟信息又将如何与之叠加。到那时，我们可能还需制定虚拟空间与虚实空间的使用规范，在保护私人空间的同时规范虚拟、虚实公共空间的设计、存储及使用，同时思考在这一过程中社会关系、社会经济等的变化。

本文撰稿：戴智妹  华晨  童磊  申玉洁

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原文介绍

《未来城市空间的虚实关系：基于技术的演进》一文，已在知网首发。

戴智妹，浙江大学城市规划与设计研究所，浙江大学平衡建筑研究中心，博士研究生。

华  晨，博士，浙江大学城市规划与设计研究所教授，博士生导师，浙江大学建筑设计研究院有限公司总规划师，中国城市规划学会常务理事，本文通信作者。

童  磊，博士，浙江工商大学旅游与城乡规划学院副教授。

申玉洁，浙江大学医学院博士研究生。

【基金项目】国家自然科学基金面上项目(51878593)；国家自然科学基金项目(51908498)；浙江大学平衡建筑研究中心科研项目(K横20203314B)资助。

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