虛擬現實技術在我國風景園林景觀設計中的應用與發展

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，虛擬現實系統具有實時性、交互性、動態性和主動性，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，更能發現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 虛擬現實的應用特點

對園林設計而言，虛擬現實不僅具有實時性、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提供強有力的支持（如圖1為擬現實技術3個基本特征），主要體現在三個方面：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、大氣分析系統和地理信息系統(GIS)能夠為景觀設計師提供科學的創造性信息分析，以創造更加真實、準確的空間效果。②設計是動態的，也是空間的，虛擬現實技術可以讓景觀設計師擺脫二維表現形式的束縛，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，與環境融合，直至施工階段的技術仿真[1]。

圖1 虛擬現實技術3個基本特征

3 虛擬現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。利用虛擬現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。

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，如狀態圖、底圖等。園林規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實技術的實際應用

設計前應根據景觀設計的規模和特點，合理選擇CAD和3DMAX技術。運用虛擬現實技術，在虛擬環境形成之前，通過計算機建立三維景觀模型，使設計者對設計環境有一個清晰的認識。因此，設計師應改變傳統的沙盤效果圖檢測方法，采用科學的虛擬現實技術，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量；在三維模型建立后，在3DMAX中適當使用優化修改工具，以優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。首先用關聯復制生成關聯復制對象，然后用ⅤRML定義關聯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在創造虛擬場景的過程中，盡量忽略小物體的細節，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，并根據實際情況合理縮小地圖尺寸，節約下載時間。由于ⅤRML用于搜索特定的地圖目錄，因此在創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。

在虛擬環境中，園林植物、建筑、石料等元素的創造要求如下：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容。采用vrnl處理方法，系統全面地描述園林設計中常用的石、植物、建筑等元素，從而創造出一個新穎、系統、合理的虛擬景觀。該系統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。

將虛擬現實技術應用于景觀設計中，有助于設計師更好地呈現場景。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，還要結合當地居民的需要，包括文化和社會因素，把一般的空間和社會環境作為設計的前提，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境與情境設計提供及時的適應性選擇，有效節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 結語

伴隨著時代的不斷進步，計算機技術的創新和虛擬現實技術的興起，使設計工作的觀念和方法不斷創新，從根本上提高了設計工作的效率。相對于傳統技術，虛擬現實技術突破了傳統二維模型的局限，以豐富的設計手段實現了設計過程中虛擬空間中不同數據的排列與組合，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。在今后的發展中，應不斷引進先進的理念和技術，加快創新的步伐，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展，使設計更人性化。