三維交互式匯報(bào)技術(shù)及其在方案評(píng)審中的應(yīng)用

何興富

(重慶市勘測(cè)院，重慶 400020)

1 引言

作為規(guī)劃設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，匯報(bào)評(píng)審在整個(gè)規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中占有重要的地位，是管理部門(mén)充分理解設(shè)計(jì)者意圖的主要渠道。因此，如何通過(guò)簡(jiǎn)短的匯報(bào)讓管理者充分理解設(shè)計(jì)方案的全部信息，是規(guī)劃設(shè)計(jì)人員必備的一項(xiàng)技能。目前，廣泛使用的PowerPoint(PPT)文檔可以綜合文字、圖片、視頻等內(nèi)容，展現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)思路與各種細(xì)節(jié)，甚至一些簡(jiǎn)單的交互操作。PPT演示已經(jīng)成為當(dāng)前各種評(píng)審匯報(bào)的主要形式。

然而，在面向規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域，由于大量采用三維仿真系統(tǒng)等三維可視化的方式輔助方案評(píng)審，以圖文為主的匯報(bào)材料與內(nèi)容豐富的三維仿真系統(tǒng)之間出現(xiàn)信息的不對(duì)等。匯報(bào)內(nèi)容是固定的，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)專家提出的需求，如切換視角以觀察設(shè)計(jì)對(duì)象等。即使使用現(xiàn)場(chǎng)操作的方式來(lái)解決這一矛盾，仍然會(huì)出現(xiàn)匯報(bào)不連貫、操作不流暢等新問(wèn)題，從而影響匯報(bào)的效果。在交互式匯報(bào)技術(shù)方面，成熟的解決方案主要從軟硬件集成上實(shí)現(xiàn)，如交互式白板［1］等，交互靈活，但成本較高。在軟件集成上，由于使用平臺(tái)的差異，未見(jiàn)通用的解決技術(shù)。

本文分析了規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)Ξ?dāng)前以PPT為載體的匯報(bào)方式所帶來(lái)的新需求，提出一種以三維仿真系統(tǒng)為核心的交互式匯報(bào)演示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)匯報(bào)內(nèi)容與三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)互動(dòng)，最后以規(guī)劃設(shè)計(jì)成果的方案評(píng)審匯報(bào)演示為例，闡述交互式匯報(bào)技術(shù)的使用方法及其帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

2 三維規(guī)劃設(shè)計(jì)管理對(duì)匯報(bào)方式的新需求

目前，三維數(shù)字城市方興未艾，國(guó)內(nèi)大量城市已經(jīng)建成面向規(guī)劃、電力、水利等領(lǐng)域的三維仿真平臺(tái)，如“廈門(mén)市城市規(guī)劃三維仿真系統(tǒng)”等［2］。利用三維仿真系統(tǒng)，可以真實(shí)模擬規(guī)劃設(shè)計(jì)方案及其周邊的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行全方位的展示，實(shí)現(xiàn)在多個(gè)窗口中同時(shí)顯示多個(gè)備選方案進(jìn)行對(duì)比，以選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。三維仿真的天然特性使其成為城市規(guī)劃管理的最佳手段，三維仿真技術(shù)已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于規(guī)劃審批輔助決策中［3］。目前，包括重慶在內(nèi)的多個(gè)城市已經(jīng)探索在三維規(guī)劃管理平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)建筑方案建管環(huán)節(jié)和竣工環(huán)節(jié)的三維輔助審批流程［4］。

三維仿真為規(guī)劃管理帶來(lái)了新興的技術(shù)手段，同時(shí)也對(duì)方案的評(píng)審匯報(bào)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)?；赑PT文檔的匯報(bào)方式中，建筑方案的設(shè)計(jì)意圖、效果和分析結(jié)果只能通過(guò)文字、圖形和預(yù)先錄制的視頻等信息承載。預(yù)設(shè)的觀察視角往往不能滿足現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審專家的多元化需要，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)方案分屏多角度對(duì)比，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)其他復(fù)雜操作，如定點(diǎn)觀察、控高分析等。

針對(duì)上述問(wèn)題，常用的解決手段包括在PPT文檔與三維場(chǎng)景之間來(lái)回切換，或先匯報(bào)后交互演示等。這些方式在一定程度上解決了展現(xiàn)和表達(dá)沖突，但也帶來(lái)新的問(wèn)題:

(1)匯報(bào)過(guò)程不連貫。無(wú)論是先匯報(bào)后展示還是在匯報(bào)過(guò)程在PPT與三維場(chǎng)景之間進(jìn)行切換，都會(huì)造成匯報(bào)過(guò)程的不連貫，從而影響設(shè)計(jì)人員的連續(xù)表達(dá)及與會(huì)者對(duì)匯報(bào)思路的掌握;

(2)操作過(guò)程不流暢。受操作人員的熟悉程度、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素影響，現(xiàn)場(chǎng)操作無(wú)法保證應(yīng)有的效率與精準(zhǔn)程度，糟糕的演示不僅不能形成對(duì)匯報(bào)內(nèi)容有益補(bǔ)充，甚至可能帶來(lái)反效果;

(3)演示時(shí)間難掌控。與第(2)點(diǎn)類似，過(guò)多的現(xiàn)場(chǎng)操作帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題是時(shí)間脫離掌控，而多數(shù)情況下方案評(píng)審對(duì)匯報(bào)時(shí)間會(huì)有一定的要求;

為解決這些問(wèn)題，建立一種全新的基于三維場(chǎng)景的交互式匯報(bào)演示方案，本文從PPT到三維場(chǎng)景的動(dòng)作映射及三維場(chǎng)景的自動(dòng)操作兩方面進(jìn)行研究。

3 基于三維場(chǎng)景的交互式匯報(bào)方案設(shè)計(jì)

交互式匯報(bào)演示的核心是將匯報(bào)內(nèi)容與三維場(chǎng)景進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)匯報(bào)流程與表達(dá)內(nèi)容的三維場(chǎng)景自動(dòng)操作。一方面，匯報(bào)內(nèi)容與三維場(chǎng)景并不始終是并列關(guān)系，而應(yīng)根據(jù)匯報(bào)主線的需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整，以更好地表達(dá)匯報(bào)者的意圖;另一方面，根據(jù)匯報(bào)內(nèi)容的需求，在PPT文檔與三維場(chǎng)景之間建立一種聯(lián)動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)PPT文檔動(dòng)作(如翻頁(yè))到三維場(chǎng)景動(dòng)作(如切換視角)的映射。兩者的實(shí)現(xiàn)目的一致，可以使用相同的聯(lián)動(dòng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)，該過(guò)程如圖1所示。

圖1 PPT文檔到三維場(chǎng)景的聯(lián)動(dòng)

3.1 PPT文檔結(jié)構(gòu)解析

要實(shí)現(xiàn)對(duì)PPT操作動(dòng)作的捕捉，需要先解析PPT文檔的結(jié)構(gòu)，分析PPT二次開(kāi)發(fā)API對(duì)文檔部件的描述及事件響應(yīng)。一個(gè)PPT文檔可以包含多個(gè)頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面內(nèi)部又包含文本、圖像等多種開(kāi)關(guān)，是一種典型的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 PPT文檔樹(shù)狀結(jié)構(gòu)

文檔、頁(yè)面及形狀在二次開(kāi)發(fā)API中都有對(duì)應(yīng)的對(duì)象。其中，文檔為presentation，頁(yè)面為slide，形狀為shape［5］。通過(guò)API，可以實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前演示的頁(yè)面信息。

本文將PPT可用的操作簡(jiǎn)化為三類:進(jìn)入頁(yè)面(Load)、點(diǎn)擊(Click)和離開(kāi)頁(yè)面(Leave)。因此，將PPT集成到三維場(chǎng)景時(shí)，每個(gè)頁(yè)面可以包含三個(gè)動(dòng)作列表:LoadActions、ClickActions和 LeaveActions。列表如果不為空，將在文檔相應(yīng)操作發(fā)生時(shí)，按列表中的動(dòng)作順序向三維場(chǎng)景發(fā)送操作命令。

3.2 功能封裝

三維場(chǎng)景對(duì)PPT操作的響應(yīng)分為兩類，一是對(duì)窗口本身的操作，如調(diào)整PPT窗口與三維場(chǎng)景窗口之間的比例關(guān)系;一是對(duì)三維場(chǎng)景的操作，如定位、環(huán)視、按路徑瀏覽等。針對(duì)不同的動(dòng)作，必須能夠以一種簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的響應(yīng)，而且是易于使用和編輯的，否則將會(huì)對(duì)集成使用造成困難。

本文將窗口操作和三維場(chǎng)景操作抽象為一個(gè)動(dòng)作響應(yīng)接口ResponseInterface，它有兩個(gè)函數(shù)DoAction()和DoAntiAction()。前者表示執(zhí)行動(dòng)作對(duì)應(yīng)的操作，如“環(huán)視”，后者表示執(zhí)行與動(dòng)作相反(或停止類型)的操作，如“停止”?；诖私涌?，定義一系列響應(yīng)類，每個(gè)響應(yīng)類代表對(duì)窗口或三維場(chǎng)景的一個(gè)操作。將這些類封裝為一個(gè)程序集，稱為動(dòng)作程序集，它是實(shí)現(xiàn)三維自動(dòng)操作的基礎(chǔ)。

3.3 動(dòng)作映射

程序截獲在PPT操作的動(dòng)作后，通過(guò)一個(gè)映射表將動(dòng)作映射到動(dòng)作程序集中的動(dòng)作響應(yīng)類，系統(tǒng)調(diào)用該動(dòng)作響應(yīng)類，以實(shí)現(xiàn)三維仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)，這一步稱之為動(dòng)作映射。

通過(guò)以上兩個(gè)步驟，已經(jīng)得到一個(gè)可用的動(dòng)作列表和程序集合。為了便于理解動(dòng)作的含義與集成，關(guān)聯(lián)到PPT中的動(dòng)作是以命令行的方式存儲(chǔ)的，即一個(gè)動(dòng)作由一個(gè)字符串表達(dá)，因此，必須建立一個(gè)機(jī)制，讓程序識(shí)別這些命令的含義。反射機(jī)制的出現(xiàn)可以很好解決這一問(wèn)題［6］。當(dāng)PPT發(fā)出動(dòng)作時(shí)，程序分離出動(dòng)作的類型和參數(shù)信息，通過(guò)反射獲取動(dòng)作類型所對(duì)應(yīng)的操作類，操作類根據(jù)參數(shù)信息執(zhí)行操作，從而完成動(dòng)作的響應(yīng)。這一過(guò)程如圖3所示。

圖3 PPT動(dòng)作到系統(tǒng)操作的響應(yīng)流程

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

4.1 系統(tǒng)集成

為實(shí)現(xiàn)方便友好的應(yīng)用，本文開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于將PPT文檔集成到三維仿真系統(tǒng)中，并提供可視化關(guān)聯(lián)的集成工具。工具界面如圖4所示。

圖4 集成工具

在集成工具中，可以通過(guò)可視化和交互式的方式對(duì)PPT文檔的每一頁(yè)設(shè)置動(dòng)作，包括進(jìn)入頁(yè)面動(dòng)作、點(diǎn)擊頁(yè)面動(dòng)作和離開(kāi)頁(yè)面動(dòng)作。每個(gè)動(dòng)作都需要一定的參數(shù)，如“飛到位置”指飛到場(chǎng)景中的一個(gè)指定位置，雙擊列表中的該動(dòng)作，可以直接在場(chǎng)景中點(diǎn)擊以自動(dòng)獲取場(chǎng)景坐標(biāo)作為參數(shù)。

動(dòng)作設(shè)置完成后，將與PPT一起打包，生成一個(gè)自定義文件KPT。系統(tǒng)支持打開(kāi)KPT文件以進(jìn)行編輯，支持PPT的更新等。

4.2 應(yīng)用示例

在三維仿真系統(tǒng)中，打開(kāi)集成工具打包的KPT文件，將以分屏的方式同時(shí)顯示PPT窗口與三維場(chǎng)景，可以手動(dòng)調(diào)節(jié)窗口分屏比例，也可以在PPT頁(yè)面關(guān)聯(lián)的動(dòng)作中提前預(yù)設(shè)，以得到一個(gè)比較滿意的比例關(guān)系。當(dāng)匯報(bào)人員點(diǎn)擊右側(cè)的PPT窗口時(shí)，PPT頁(yè)面關(guān)聯(lián)的動(dòng)作將直接反映在左側(cè)的三維場(chǎng)景中。演示系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 三維交互式演示系統(tǒng)

可以在進(jìn)入、點(diǎn)擊和離開(kāi)頁(yè)面三個(gè)環(huán)節(jié)定義所需的動(dòng)作。以道路多方案匯報(bào)為例，當(dāng)進(jìn)入頁(yè)面時(shí)，加載當(dāng)前匯報(bào)的方案三維成果，并沿路線自動(dòng)飛行，在匯報(bào)人員進(jìn)行總體介紹時(shí)讓與會(huì)專家了解設(shè)計(jì)的效果。在匯報(bào)過(guò)程中，介紹到重要關(guān)注點(diǎn)時(shí)，可以以多個(gè)預(yù)定視角進(jìn)行觀察。一個(gè)方案介紹結(jié)束后，關(guān)閉當(dāng)前方案。通過(guò)這一流程，形成一個(gè)自動(dòng)的，完整的交互操作，匯報(bào)人員可以專注于匯報(bào)的內(nèi)容，而不必糾纏于操作的細(xì)節(jié)。

本文目前封裝的部分動(dòng)作及其含義如表1所示。

PPT常用動(dòng)作列表 表1

5 結(jié)論

基于三維仿真系統(tǒng)的交互式匯報(bào)技術(shù)以匯報(bào)人員為中心，以三維仿真系統(tǒng)為載體，解決了當(dāng)前以三維仿真系統(tǒng)為管理平臺(tái)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案評(píng)審、管理，與以二維內(nèi)容為主的匯報(bào)方式之間信息不對(duì)等的問(wèn)題。通過(guò)定義一系列常用的操作與分析，可以以精確定位、按路徑瀏覽、實(shí)時(shí)標(biāo)注、實(shí)時(shí)分析等三維仿真系統(tǒng)的功能輔助匯報(bào)者準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)的整體思路、設(shè)計(jì)意圖、設(shè)計(jì)成果效果和細(xì)節(jié)等現(xiàn)場(chǎng)專家關(guān)注的問(wèn)題。既充分利用了三維仿真系統(tǒng)在展現(xiàn)上的優(yōu)勢(shì)，又避免了花費(fèi)精力在操作上致使匯報(bào)的連續(xù)性受到影響。

目前，該技術(shù)的原型實(shí)現(xiàn)已經(jīng)在道路設(shè)計(jì)、建設(shè)方案審批、城市用地設(shè)計(jì)等規(guī)劃設(shè)計(jì)成果匯報(bào)中得到了應(yīng)用，新穎的交互式匯報(bào)方式有力地促進(jìn)了設(shè)計(jì)人員與管理層、與會(huì)專家之間的溝通。但由于研究時(shí)間較短，下一步仍需在細(xì)節(jié)深入、友好交互、通用定義等方面進(jìn)行研究，以使該成果得到更廣泛的應(yīng)用。

［1］交互的精彩－基于投影的交互式演示系統(tǒng)［EB/OL］.http://www.projector－ window.com/others/board/smartboard/smart－080319.htm

［2］廈門(mén)建五大輔助決策平臺(tái)，率先實(shí)現(xiàn)全城三維［EB/OL］.http://news.3snews.net/industry/20111110/16977.shtml

［3］曾航，周宏文，張敏等.特大山地城市三維仿真規(guī)劃管理應(yīng)用與實(shí)踐［J］.規(guī)劃師，2011(10):60～64.

［4］李淑榮，張秋.重慶市規(guī)劃管理進(jìn)入三維仿真時(shí)代［J］.城市勘測(cè)，2012(2).

［5］王萍，桂福坤.VBA編編程在PowerPoint課件中的應(yīng)用［J］.浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版，2007，26(4):464～469.

［6］反射機(jī)制［EB/OL］.百度百科.http://baike.baidu.com/view/3454964.htm