基于虛擬現(xiàn)實的園林水景景石空間協(xié)調(diào)配置方法

摘要：傳統(tǒng)園林水景景石空間協(xié)調(diào)配置一般采用規(guī)范布局搭建，無法有效釋放最佳景石空間距。為有效解決該問題，引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，提出新型水景景石空間協(xié)調(diào)配置方法。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建立當(dāng)前水景區(qū)域前導(dǎo)數(shù)據(jù)集，轉(zhuǎn)化為VR數(shù)據(jù)流，獲取數(shù)據(jù)表征，依靠數(shù)據(jù)流執(zhí)行參數(shù)，環(huán)境表征、空間環(huán)境數(shù)值，綜合費(fèi)用等，建立約束性函數(shù)，獲取景石最優(yōu)排列解，利用統(tǒng)計領(lǐng)域的BioWin微觀統(tǒng)計模型對當(dāng)前園林河道坐標(biāo)進(jìn)行量化操作，對計算值進(jìn)行空間擬合，實現(xiàn)景石空間的協(xié)調(diào)配置。實驗結(jié)果表明，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實園林景石空間配置方法后，景石空間規(guī)則比提高23%，自然配置空間提高35%，可有效提高景石空間距。

關(guān)鍵詞：園林水景;景石空間;BioWin;虛擬現(xiàn)實;空間規(guī)劃;數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TN911.2-34;F272

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X（ 2019） 24-0133-03

水景景石空間協(xié)調(diào)布局是現(xiàn)代園林水景搭建的核心，對園林景觀具有空間延伸、滲透和導(dǎo)向作用。傳統(tǒng)園林水景景石空間協(xié)調(diào)配置大多依靠布局規(guī)范或者平面圖紙搭建，這種搭建方式效率低，無法釋放最佳空間距，配置效果并不理想。VR技術(shù)引進(jìn)，為改善這一問題提供最佳解決方案。VR技術(shù)最初在美國被開發(fā)和應(yīng)用，因交互體驗性較強(qiáng)，已廣泛應(yīng)用于各個方面。在當(dāng)代園林水景景石應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)中，可在虛擬空間直接進(jìn)行景石搭建模擬，充分獲取水景間距?；谠摷夹g(shù)，提出新型園林水景景石空間協(xié)調(diào)配置方法。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)下園林景石空間協(xié)調(diào)配置方法

1.1 虛擬測試性景石環(huán)境信息流建立

園林景石設(shè)計者可在當(dāng)前園林設(shè)計區(qū)，依托虛擬平臺，建立、調(diào)控、修改虛擬空間[1]。由于園林空間景石設(shè)計環(huán)境與虛擬現(xiàn)實模擬存在差異，所以將虛擬現(xiàn)實平臺和模擬軟件以環(huán)境空間信息流的形式展開設(shè)計，為后續(xù)景石空間協(xié)調(diào)配置奠定基礎(chǔ)[2]。為適應(yīng)后續(xù)空間環(huán)境輸出和環(huán)境分析，將當(dāng)前園林環(huán)境信息流轉(zhuǎn)化為以下要素：測試要素、環(huán)境配置要素、可測試性理論、不可測試性理論[3]。可測試性理論可作為當(dāng)前園林環(huán)境數(shù)據(jù)先導(dǎo)可行性數(shù)據(jù)理論，當(dāng)前環(huán)境信息流導(dǎo)向圖見圖1。

在虛擬現(xiàn)實測試性景石信息流中，用T1表示測試部分，一般域名范圍為1-N，其中Ⅳ表示當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)位總參數(shù)。如果當(dāng)前信息流輸出端正常，渲染部分測試一般指代0，反之則輸出表現(xiàn)為1。此外數(shù)據(jù)流導(dǎo)向可以用m表示當(dāng)前信息故障隔離的測試結(jié)果，也就是數(shù)據(jù)流故障隔離理論。設(shè)k=1，2，…，L，L為信息流故障隔離總參數(shù)的數(shù)據(jù)量。當(dāng)園林?jǐn)?shù)據(jù)虛擬信息出現(xiàn)隔離故障時，輸出的L值為1，否則為其他自然數(shù)。在當(dāng)前虛擬現(xiàn)實環(huán)境下園林信息流的表象中，還需設(shè)定混合型表征數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)流故障隔離理論設(shè)定混合型表證數(shù)據(jù)。該表征如表1所示。表1為當(dāng)前園林信息流故障距離測試相關(guān)矩陣，即園林任意環(huán)境下所包含元素均為客觀因素，其不同因素搭配之間會形成對應(yīng)閾值。只要該閾值所對應(yīng)的結(jié)果唯一，則可以建立測試性信息流[4-5]。園林區(qū)域內(nèi)空間質(zhì)量為二次數(shù)據(jù)測評項.需要利用加權(quán)項進(jìn)行測評，引導(dǎo)信息流。加權(quán)項計算公式為：式中：u和v分別為不同公式項;c為數(shù)據(jù)項實際測評系數(shù);n為當(dāng)前權(quán)重迭代次數(shù)。

1.2 虛擬環(huán)境景石最優(yōu)排列解

不同景石輻射區(qū)域的空間排列計算是園林水景景石排列的核心。在現(xiàn)代環(huán)境美學(xué)水景自然配置規(guī)則的基礎(chǔ)上，選擇合理景石位置和方向性搭配方案。該配置方案除基礎(chǔ)的空間美化性能外，不僅需具備一定靈活性，還需滿足景石空間輻射區(qū)內(nèi)其他景物的經(jīng)濟(jì)需要。上述建立的景石空間環(huán)境數(shù)據(jù)流可為設(shè)計提供區(qū)域空間負(fù)荷執(zhí)行參數(shù)[6]。根據(jù)該參數(shù)可獲取環(huán)境表征、空間環(huán)境數(shù)值、環(huán)境負(fù)荷積累等多重影響性數(shù)據(jù)，以此作為

對于約束目標(biāo)函數(shù)的排列解求取，根據(jù)當(dāng)前園林景石排列網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，獲取不同景石網(wǎng)架路徑數(shù)，完成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的重新組合，進(jìn)行網(wǎng)架型號選擇，保證后續(xù)優(yōu)化計算可行性，獲取最優(yōu)空間配置解[9]。

1.3 實現(xiàn)園林水景景石空間配置

園林河道引入會對景石空間輻射產(chǎn)生一定影響，對其進(jìn)行實際坐標(biāo)量化，進(jìn)而實現(xiàn)整體最優(yōu)配置。河道坐標(biāo)量化需要利用統(tǒng)計領(lǐng)域BioWin微觀統(tǒng)計模型，其作為當(dāng)前污染物穩(wěn)態(tài)計算條件，通過引入橫縱兩項變量因素梯度指標(biāo)，對河道和景石位置進(jìn)行空間量化。設(shè)計引入的坐標(biāo)圖見圖2。圖2中，E為當(dāng)前景石河道中心原點;B為當(dāng)前景石河道的實際走向;u，v，r分別為當(dāng)前河道輻射點;m為河道延伸質(zhì)量。對當(dāng)前景石河道坐標(biāo)點進(jìn)行定位、空間坐標(biāo)量化等可確定邊界值。將景石坐標(biāo)引入河道坐標(biāo)后，二者的輻射區(qū)域會產(chǎn)生明顯的變化。

2 實驗數(shù)據(jù)分析

設(shè)計空間協(xié)調(diào)配置方法后，需利用仿真控制臺仿真軟件進(jìn)行對設(shè)計方法有效性和優(yōu)勢性驗證的模擬實驗。此外還可獲取應(yīng)用數(shù)據(jù)，為后續(xù)開發(fā)研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對比方法選擇傳統(tǒng)規(guī)劃圖法和上文設(shè)計配置方法，實驗工作人員通過驗證結(jié)果的景石空間規(guī)則比以及自然配置空間面積確定兩個實驗組優(yōu)勢性。

2.1 景石空間規(guī)則比對比

景石空間規(guī)則比可看作是空間輻射區(qū)和表征面積的對應(yīng)比值，是衡量當(dāng)前景觀空間規(guī)則重要參數(shù)。將兩個實驗組所提供的景石配制方法以點格的形式測取空間規(guī)則比的比值，其結(jié)果見圖3。

隨機(jī)選取10個點以S為編號進(jìn)行規(guī)劃，并測量其對應(yīng)空間規(guī)則比的比值。從圖3數(shù)據(jù)可以看出，本文設(shè)計的空間配置方法空間規(guī)則比明顯高于傳統(tǒng)方法。經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，提高比例超過23%。為進(jìn)一步驗證猜想，實驗對規(guī)劃后景石的自然配置空間進(jìn)行檢測對比。

2.2 景石自然空間對比

實驗將景石自然空間作為輔助性參數(shù)，實現(xiàn)配置效果的驗證。表2展示了這兩種配置方法的景石自然空間配比。

對表2數(shù)據(jù)統(tǒng)計，二者相差比例達(dá)到35%，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實園林水景景石空間協(xié)調(diào)配置方法后，景石空間間距更大，整體配置效果更好。

3 結(jié)語

我國水景景石搭配藝術(shù)造型具有多年歷史，隨著時代的發(fā)展，布景中的“景石”也承載了新的時代要求。本文通過引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建立目標(biāo)函數(shù)獲取最優(yōu)排列解，可有效改善傳統(tǒng)布景方法產(chǎn)生的弊端，提高景石空間距，具有較好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]向燕瓊，地域文化在景觀設(shè)計中的應(yīng)用研究：評《景觀設(shè)計原理》[J].新聞愛好者，2018（2）：98.

XIANG Yanqiong. Research on the application of regional cul-ture in landscape design - on landscape design principles[J].News lover. 2018（2）： 98.

[2]孫中華.依水景觀在園林景觀設(shè)計中的設(shè)計方式[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2017，2（4）：65-66.

SUN Zhonghua. Design method based on water landscape inlandscape design [J]. Modern decoration （Theory）， 2017，2（4）：65-66.

[3]張程，長江中下游地區(qū)城市居住區(qū)園林景觀的營造一以合肥市為例[J].綠色科技，2018，2（8）：95-96.

ZHANG Cheng. Landscape construction of urban residential ar-eas in the middle and lower reaches of the Yangtze river-a casestudv of Hefei city [J]. Green technology， 2018， 2（8）： 95-96.

[4]王嘉寧，王策.虛擬現(xiàn)實（VR）在園林景觀設(shè)計中的應(yīng)用[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，23（3）：103-105.

WANG Jianing， WANG Ce. Application of virtual reality（VR） in landscape design[J]. Tianjin agricultural science，2017. 23（3）：103-105.

[5]汪夢瑩.VR-+風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計研究[J]現(xiàn)代園藝，2018（ 17）：139-140.

WANG Mengying. Research on planning and design of VR-+landscape architecture [J]. Modern horticulture. 2018（ 17）： 139- 140.

[6]沈微，嶺南園林造園意匠對建筑公共空間組織的啟示[J].低碳世界，2018（5）：107-108.

SHEN Wei. Enlightenment of Lingnan landscape architect onpublic space organization of architecture [J]. Low - carbonworld. 2018（5）：107-108.

[7]萬波.熊必成.利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展學(xué)習(xí)空間設(shè)計及應(yīng)用方法[J].電腦知識與技術(shù)，2018，2（2）：258-259.

WAN Bo. XIONG Bicheng. Design and application of learningspace using VR virtual reality technology [J]. Computer knowl-edge and technology， 2008.2（2）：258-259.

[8]趙欣，賀小剛，張俊，等.VR技術(shù)在建筑領(lǐng)域的實踐初探[J]科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018，8（19）：103-104.

ZHAO Xin， HE Xiaogang， ZHANG Jun， et al.Preliminary ex-ploration of VR technology in the field of architecture [J]. Sci-ence and technology innovation， 2018.8（19）： 103-104.

[9]萬波，熊必成.VR技術(shù)支持的學(xué)習(xí)空間設(shè)計方法和應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2018，15（ 15）：66-67.

WAN Bo， XIONG Bicheng. Learning space design method andapplication supported by VR technology [J]. Wireless internettechnology， 2018， 15（ 15）： 66-67.

[10]孫麗芳.景石在現(xiàn)代嶺南園林中的運(yùn)用：以廣州、深圳兩市公園綠地為例[J]林業(yè)與環(huán)境科學(xué)，2018，34（5）：103-109.

SUN Lifang. Application of Jingshi in modern Lingnan gar-dens：a case study of park greenbelt in Guangzhou and Shen-zhen[J]. Forestrv and environmental science， 2018. 34（5）： 103-109.

作者簡介：李星寧（1983-），男，貴州開陽人，碩士研究生，講師，研究方向為信息應(yīng)用、園林規(guī)劃設(shè)計與理論。