[论文解读] CityScopeAR: Urban Design and Crowdsourced Engagement Platform

Ariel Noyman, Yasushi Sakai+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2019

Augmented Reality Applications参考文献 4被引用 10

一句话总结

CityScopeAR 是一个混合现实城市设计平台，通过将实体用户界面（TUI）与增强现实（AR）技术结合，实现协作式、社区驱动的城市规划。通过分布式网络系统将实体模型与实时AR可视化相连接，该平台支持去中心化的公众参与，并在真实城市设计场景中成功部署。

ABSTRACT

Processes of urban planning, urban design and architecture are inherently tangible, iterative and collaborative. Nevertheless, the majority of tools in these fields offer virtual environments and single user experience. This paper presents CityScopeAR: a computational-tangible mixed-reality platform designed for collaborative urban design processes. It portrays the evolution of the tool and presents an overview of the history and limitations of notable CAD and TUI platforms. As well, it depicts the development of a distributed networking system between TUIs and CityScopeAR, as a key in design collaboration. It shares the potential advantage of broad and decentralized community-engagement process using such tools. Finally, this paper demonstrates several real-world tests and deployments of CityScopeAR and proposes a path to future integration of AR/MR devices in urban design and public participation.

研究动机与目标

• 通过引入实体化、协作式且沉浸式的平台，解决传统纯虚拟城市设计工具的局限性。
• 通过用户可访问的物理交互方式，促进社区广泛参与城市规划。
• 开发一种分布式网络架构，实现实体用户界面（TUI）与AR可视化之间的实时同步协作。
• 评估该平台在真实城市设计环境与公众参与场景中的有效性。
• 探索AR/MR设备在城市设计与公民参与工作流程中的集成方式。

提出的方法

• 该平台结合了物理比例城市模型与实时AR叠加，借助移动设备或可穿戴AR设备实现。
• 通过计算机视觉技术追踪实体城市元素（如建筑、道路），并将其映射到AR中的数字表示。
• 采用分布式网络架构，允许多名用户同时与同一物理模型交互，并在不同设备上看到同步的AR可视化结果。
• 系统采用客户端-服务器模型，管理跨设备的状态更新，确保协作设计会话中的一致性。
• 通过AR可视化实时呈现模拟数据，为城市指标（如日照、步行便利性）提供即时反馈。
• 与城市模拟引擎集成，实现在设计会话期间提供动态、数据驱动的洞察。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效整合实体用户界面（TUI）与AR技术，以支持协作式城市设计？
• RQ2 在使用混合现实平台实现去中心化、全民参与的城市规划过程中，面临哪些技术与社会挑战？
• RQ3 将AR与实体模型结合，如何提升城市设计提案的清晰度与影响力？
• RQ4 在多用户城市设计场景中，分布式TUI-AR系统的可扩展性与实时性能如何？
• RQ5 此类平台如何在真实城市规划场景中部署，以增强公众参与？

主要发现

• CityScopeAR 成功实现了基于实体模型与AR可视化技术的实时、多用户协作城市设计任务。
• 分布式网络系统确保了跨多个设备的物理TUI与AR显示之间的低延迟同步。
• 真实场景部署表明，社区成员可通过直观的物理交互方式有效参与城市设计概念的讨论。
• 通过即时AR反馈，平台显著提升了对日照获取、行人流量等城市指标的理解。
• 与纯数字工具相比，AR与实体模型的结合使公众参与更加包容与易用。
• 在实地测试中，系统展现出良好的可扩展性与鲁棒性，支持多名用户同时与共享城市模型进行交互。