虛擬現(xiàn)實技術在我國風景園林景觀設計中的應用與發(fā)展

羅雨星

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司）

1 引言

虛擬化技術為虛擬世界的創(chuàng)建和體驗提供了強大的支持，與以往的設計方法相比，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有實時性、交互性、動態(tài)性和主動性，即景觀設計師能夠隨時隨地感覺到空間、尺度、材料，而紋理、聲音則要比坐在屏幕前，更能發(fā)現(xiàn)設計中的問題和缺陷，并能看到二維的設計圖。景觀設計能夠改變和完善設計要素，確保設計過程的連續(xù)性。園林設計不再是一種單純的直線式的設計體驗，而是一種多視角、活生生的有機整體，使設計體驗更加真實。

2 虛擬現(xiàn)實的應用特點

對園林設計而言，虛擬現(xiàn)實不僅具有實時性、交互性、3D性，在三維空間體驗中，通過對景觀元素進行實時處理、實時適應3D場景、系統(tǒng)信息集成等技術操作，為方案的比較與咨詢、設計思路、設計特征及相關信息的呈現(xiàn)提供強有力的支持（如圖1為擬現(xiàn)實技術3個基本特征），主要體現(xiàn)在三個方面：①對信息的準確分析與定位，ⅤR是一種高科技的信息技術，它具有很強的通用性，能夠為設計者提供整體的、客觀的理解能力。高級光學跟蹤、大氣分析系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)(GIS)能夠為景觀設計師提供科學的創(chuàng)造性信息分析，以創(chuàng)造更加真實、準確的空間效果。②設計是動態(tài)的，也是空間的，虛擬現(xiàn)實技術可以讓景觀設計師擺脫二維表現(xiàn)形式的束縛，擺脫抽象思維中的不確定性，使他們能夠完全按照這一思想創(chuàng)造景觀空間，這是一種空間的自由。③這就是整個進程的推進過程，將其應用于景觀設計，可從初步可行性研究、框架條件分析入手，到概念設計、開發(fā)階段的空間形式組合、細部景觀設計，貫穿景觀設計全過程，與環(huán)境融合，直至施工階段的技術仿真[1]。

圖1 虛擬現(xiàn)實技術3個基本特征

3 虛擬現(xiàn)實技術在風景園林設計過程中的應用范圍

3.1 在運動中感受景觀空間

虛擬化技術的出現(xiàn)使空間體驗更加真實。更改視覺圖像只是空間體驗的開始。由明亮到黑暗，由寒冷到溫暖，由響聲到靜默，由地面的觸感對使用者的空間體驗產(chǎn)生影響。

3.2 多種運動模式模擬

它提供了各種不同運動模式的模擬，如飛行、漂浮、駕駛等，用戶可以在其中選擇運動模式，設置相應的觀測高度和運動速度，以及其他相關參數(shù)。利用虛擬現(xiàn)實技術可以觀察到園林的高度、速度和路徑設置，為今后對園林景觀的感知提供了重要的依據(jù)。

3.3 綜合多維空間信息交流

風景園林設計過程中，不僅要處理風景區(qū)的視覺信息，更要處理其他感官信息，如光、氣、人等相關信息，如狀態(tài)圖、底圖等。園林規(guī)劃師對信息的理解取決他們對信息理解和處理的綜合能力[2]。

4 園林景觀設計中虛擬現(xiàn)實技術的實際應用

設計前應根據(jù)景觀設計的規(guī)模和特點，合理選擇CAD和3DMAX技術。運用虛擬現(xiàn)實技術，在虛擬環(huán)境形成之前，通過計算機建立三維景觀模型，使設計者對設計環(huán)境有一個清晰的認識。因此，設計師應改變傳統(tǒng)的沙盤效果圖檢測方法，采用科學的虛擬現(xiàn)實技術，將石頭、植物、建筑等主要元素及相關模型全面整合進計算機三維模型中，建立起能夠檢驗景觀效果的三維景觀模型。

在虛擬場景的制作過程中，應嚴格按照要求進行建模和設計。①在保證一定視覺效果的前提下，盡可能減少模型面的數(shù)量；在三維模型建立后，在3DMAX中適當使用優(yōu)化修改工具，以優(yōu)化景觀場景的視覺效果，并適當減少模型面。②合理使用instancescope，即相關復制。首先用關聯(lián)復制生成關聯(lián)復制對象，然后用ⅤRML定義關聯(lián)復制對象的圖像平面；還可以多次使用這種處理方法來增加文件下載時間。③在創(chuàng)造虛擬場景的過程中，盡量忽略小物體的細節(jié)，盡量使用“模擬”幾何體。例如，“幾何+地圖”可用于生成周邊次級場景，從而減少建模時間。④采用JPG圖像壓縮虛擬場景中的地圖，并根據(jù)實際情況合理縮小地圖尺寸，節(jié)約下載時間。由于ⅤRML用于搜索特定的地圖目錄，因此在創(chuàng)建虛擬場景時需要設計一個目錄。⑤為方便ⅤRML的圖像搜索，應將虛擬場景中所使用的地圖全部放入目錄。

在虛擬環(huán)境中，園林植物、建筑、石料等元素的創(chuàng)造要求如下：由于園林石材、植物、建筑等元素是不斷變化的，因此在進行三維造型時，首先要從空間、時間、色彩、音質(zhì)等方面進行全方位的模擬，以便不斷豐富三維景觀模型的內(nèi)容。采用vrnl處理方法，系統(tǒng)全面地描述園林設計中常用的石、植物、建筑等元素，從而創(chuàng)造出一個新穎、系統(tǒng)、合理的虛擬景觀。該系統(tǒng)充分利用攝像機導航虛擬三維景觀場景，并利用相關操作和活動豐富景觀地圖的瀏覽范圍，提高景觀設計效果。

將虛擬現(xiàn)實技術應用于景觀設計中，有助于設計師更好地呈現(xiàn)場景。實時性三維影像回饋有助于設計師改變場景的形狀與特征。利用影像即時反饋，激發(fā)設計師思考，促進思考更新。此外，景觀設計也趨于復雜多變。設計者的整體構思結(jié)構必須考慮到多種因素，不僅要理解園林本身的地理特征，還要結(jié)合當?shù)鼐用竦男枰ㄎ幕蜕鐣蛩兀岩话愕目臻g和社會環(huán)境作為設計的前提，景觀是由各種文化因素綜合而成的。利用虛擬現(xiàn)實技術的交互性，為實時控制場景提供更高效的交互性平臺，為設計者在虛擬平臺中進行環(huán)境與情境設計提供及時的適應性選擇，有效節(jié)約了比較和審查時間，提高了工作效率，使方案設計更為合理。

5 結(jié)語

伴隨著時代的不斷進步，計算機技術的創(chuàng)新和虛擬現(xiàn)實技術的興起，使設計工作的觀念和方法不斷創(chuàng)新，從根本上提高了設計工作的效率。相對于傳統(tǒng)技術，虛擬現(xiàn)實技術突破了傳統(tǒng)二維模型的局限，以豐富的設計手段實現(xiàn)了設計過程中虛擬空間中不同數(shù)據(jù)的排列與組合，突破了空間的局限，從整體上模擬景觀設計的最終效果，幫助設計師解決設計問題，確保設計的合理性。在今后的發(fā)展中，應不斷引進先進的理念和技術，加快創(chuàng)新的步伐，為虛擬技術的應用提供更高層次的保障，確保景觀設計的科學合理性。與此同時，設計者在設計過程中必須考慮到時代的發(fā)展，使設計更人性化。