虛擬現實在景觀建筑中的研究進展及啟示

陳 婧彭 璟豐金浩

（1.武漢理工大學藝術與設計學院，湖北 武漢 430070；2.國網武漢供電公司，湖北 武漢430014）

虛擬現實在景觀建筑中的研究進展及啟示

陳 婧1彭 璟1豐金浩2

（1.武漢理工大學藝術與設計學院，湖北 武漢 430070；2.國網武漢供電公司，湖北 武漢430014）

在計算機領域不斷創新的背景下, 建筑景觀的設計方法也得以擴張?？萍汲蔀橥苿釉O計質量和創新的動力，但在現有景觀建筑的渲染或者演示技術上進行平面視差仍有不足，近年來虛擬現實技術的出現為景觀建筑領域提供了一種新思路。本文以CNKI為數據主要來源，利用文獻計量的方法，對1998—2016年數據庫收錄的13588篇相關文獻進行梳理，并分析及概括虛擬現實在建筑景觀中的研究進展。對關鍵詞進行詞頻共現聚類，得到我國虛擬現實在景觀建筑中的研究熱點。我國虛擬現實被逐漸運用于建筑景觀設計之中，目前虛擬現實在我國建筑景觀領域主要集中在計算機軟件及計算機應用科學研究領域，相信在今后加強跨行業、多學科的協同研究，其運用范圍會更加廣泛。

虛擬現實；景觀建筑；研究進展

一、虛擬現實技術的歷年發文趨勢

（一）虛擬現實概念及起源

虛擬現實（Visual Reality）是指使用計算機技術和軟件來產生逼真的圖像，聲音和其他感覺來重現真實環境（或創造一個假想環境）。虛擬現實人為制造的感官體驗，包括視覺、觸覺、聽覺，以及較少見的氣味，并模擬在此環境中物體的存在，在模擬三維環境中使用戶有真實的空間感受，達到身臨其境的感覺。

近幾年，我國對VR技術的發展非常重視，在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（ 2006—2020 年）》中，虛擬現實技術被列入信息技術領域需要重點發展的3項尖端科技之一。同時，虛擬現實技術也受到863計劃、國家自然科學基金的重點支持。

（二）國內外發文趨勢

圖1 國內虛擬現實在景觀建筑領域的發文年度發布表

虛擬現實技術在美國興起至今已歷經60余年的發展，虛擬現實技術發展不斷成熟，逐年向社會各行各業應用拓展。90年代以后，虛擬現實技術在建筑景觀領域得到了飛速的發展，與此同時，相關的研究也不乏有豐碩的成果。為了更直觀了解虛擬現實技術在景觀建筑領域的發展歷程，本文采用文獻計量的方式對國內外相關研究文獻統計，如圖1所示，縱向比較國內虛擬現實在景觀建筑領域的發文量，在21世紀以前我國對虛擬現實技術的研究甚少，景觀建筑依舊圍繞GIS技術進行擴展研究，1998年首篇關于真三維技術研究的博士論文“城市三維可視化GIS的研究”發表，而在國內核心期刊關于虛擬現實研究的最早見于2000年發表在《測繪科學》的“真三維GIS技術研究的現狀與發展”一文。2000年以前國內年發文量極少，從發文作者來看，大多是計算機軟件與計算機應用和建筑科學與工程領域，內容上也以技術實驗和探索研究為主。21世紀以后虛擬仿真技術逐步受到重視，自2006年《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020）》中明確將虛擬現實技術列為信息技術領域優先發展的前沿技術之一，說明我國對虛擬現實技術的發展開始重視，與此同時相關文獻年發文量開始呈逐步上升趨勢，其中2012 年達到峰值1228篇。隨著我國的科學技術飛速發展，社會生活水平逐年提升，虛擬現實技術也逐漸從實驗室走進人們的日常生活。

通過科技文獻檢索網（http：//apps.webofknowledge. com/）檢索關鍵詞為 VIRTUAL REALITY、LAND-SCAPE、METHODS，針對虛擬現實在景觀和建筑設計創作方面的研究并不多，相關文獻也非常有限，一方面主要因為虛擬現實在環境藝術領域技術研究剛步入成熟[2]，相關的外部設備價格較為昂貴，多現于各大學研究中心或資金實力雄厚的國外大型企業的研發，國內相應的公司較少；另一方面由于景觀建筑創作已經慣用傳統計算機輔助設計，其中GIS分析、CAD制圖、3D建模最常見，結合虛擬現實目前在景觀創作方面應用較少。因此相關虛擬現實技術與景觀創作方法方面的研究自然不多且不能普及應用，所以為能深入研究和推廣虛擬現實在景觀建筑領域的應用也是本文研究的目的之一。

二、國內外相關的研究狀況

近些年來，我國的科學技術飛速發展，虛擬現實技術也逐漸從實驗室走進人們的日常生活。當前，國內對于虛擬現實理論和技術的研究較以往快速增長，相關研究成果也取得了一定價值。國內的研究多分散在各個領域，研究雖多，但系統性較少，仍不夠深入。

（一）虛擬現實技術研究的學科發布

目前，國內的虛擬現實技術輔助景觀建筑設計的研究還不是很多，且成果多處于起步段，根據CNKI數據庫的學科分類功能可以看出，國內虛擬現實研究主要分布在19個學科領域。國內的研究多分散在各個領域，近年來虛擬現實領域的發布主要集中在計算機軟件及計算機應用領域，其中景觀建筑相關的主要也集中在計算機軟件及計算機應用、建筑科學與工程、自然地理學和測繪學、旅游、美術書法雕塑與攝影等學科方向，由于相關研究學者的專業背景也不盡相同，研究雖多，但系統性較少，仍不夠深入。

（二）研究熱點分析

關鍵詞是作者對文章核心研究內容的精煉, 學科領域里高頻次出現的關鍵詞和從數據樣本中對每篇文獻進行提取后分析出的名詞短語即為該領域的研究熱點。本節對虛擬現實在景觀建筑研究中的高頻詞列舉分類成6大類，并概括和分析每個聚類的研究狀況。

從6大聚類和熱點詞可以看出虛擬現實研究主要是，利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物。具體來說，虛擬現實的核心是對三維空間的計算機建模，其中地理信息系統可以提供虛擬現實所需要的地理信息，同時結合環境藝術設計學的相關理論，可以逼真地模擬出現實場景。虛擬現實的技術重點在硬件方面，尤其是頭部追蹤技術是重中之重。虛擬現實必須要結合硬件與軟件一起使用。目前的虛擬現實設備主要是帶頭部追蹤功能的頭戴式顯示器，受制于目前的技術，只能有限地勉強模擬視覺感官。例如小米公司今年推出的小米VR眼鏡，就是其中的代表之一。

三、與景觀建筑相關的虛擬現實技術研究過程啟示

近年來虛擬現實領域的發布主要集中在計算機軟件及計算機應用領域，其中景觀建筑相關的主要也集中在計算機軟件及計算機應用、建筑科學與工程、自然地理學和測繪學、旅游、美術書法雕塑與攝影等學科方向，由于相關研究學者的專業背景也不盡相同，研究雖多，但系統性較少，仍不夠深入,有的只是將它當作高級表現工具，人機交互功能并未充分發揮出來，也不能激發在此沉浸環境中設計師的創作靈感。同時，虛擬現實硬件設備造價高，高質量的虛擬現實傳感設備，如高精度的數據頭盔、數據手套、立體投影等都價格較高，限制了一般設計的廣泛使用。在運用虛擬現實系統進行設計時，要保證數據實時交互、環境場所模擬較為客觀，盡量兼顧逼真度，但不能喧賓奪主，轉移重點。

四、結語

綜上所述，國內外對于虛擬現實理論和技術應用的研究，特別是面向景觀建筑創作方面的應用較少但處于快速發展，且偏重于技術操作表層，而理論方面多傾向于哲學研究，有效將二者結合起來進行針對性研究的成果較少，且用于景觀創作方法論方面的研究更有待進一步完善，目前在理論與實際結合、方法論研究方面仍較為片面和薄弱。虛擬現實技術起源于計算機科學，近二十年國內眾多學者和研究人員在探索VR技術與應用方面做出很多努力，為景觀建筑設計創新提供了新的思考方法和科學技術。通過對虛擬現實的研究現狀及國內熱點進行研究分析，可以為我國今后相關研究發展提供一定的借鑒和參考。

[1]舒建華.虛擬現實技術的應用現狀及未來展望[J].電腦知識與技術，2008（18）.

[2]劉鎮弢.虛擬場景建模和繪制技術研究[D].西安電子科技大學，2005.

[3]俞靜.三維復雜場景優化處理的研究與實現[D].西南交通大學，2011.

[4]李剛.虛擬現實的藝術理論研究[D].武漢理工大學，2008．

J59

A

陳婧（1991-），女，碩士研究生，研究方向：主要從事景觀設計的研究，重點研究文化符號在建筑中的應用與虛擬現實荊楚派建筑復原。