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1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介

1.1、VR技術(shù)的特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有沉浸感、交互性、想象力等3大基本特征。一個典型的VR系統(tǒng)，主要由專業(yè)圖形處理軟件、硬件系統(tǒng)(包括VR和VR軟件，數(shù)據(jù)庫)、輸入和輸出設(shè)備等部件組成。交互性是指通過輸入和輸出設(shè)備的用戶，在虛擬環(huán)境中對象的范圍是可操作的以及與自然環(huán)境的反饋程度，它的用戶和虛擬環(huán)境之間接近虛擬環(huán)境中的交互方式是自然可取的。身臨其境的參與感，也被稱為是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最重要的特征點(diǎn)，用戶利用交互設(shè)備和自己的知覺系統(tǒng)，接觸到虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的真實(shí)程度。園林景觀設(shè)計中VR技術(shù)的運(yùn)用產(chǎn)生了巨大的影響，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在改變傳統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計方法的許多方面。一方面，為創(chuàng)造景觀虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了一種新的藝術(shù)表現(xiàn)手段：另一方面，它使景觀規(guī)劃設(shè)計方法和觀念發(fā)生改變。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化，讓更多的市民通過網(wǎng)絡(luò)可以看到和聽到設(shè)計師的作品，理解設(shè)計意圖，參與景觀規(guī)劃設(shè)計。

1.2、園林景觀設(shè)計中VR技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

支持圖形建模的軟件工具有很多，由于3DSMAX對VRML有較好的支持功能，因此對園林景觀設(shè)計師而言，3DSMAX是較為合適的建模軟件。它不僅支持VRML程序的輸出，同時還可以在VRML程序中通過選擇攝像機(jī)在三維場景中進(jìn)行導(dǎo)航設(shè)置，在場景中指定活動控件和感應(yīng)器，豐富實(shí)時瀏覽的內(nèi)容。所以，對于熟悉3DSMAX的園林設(shè)計師來說，VRML是一個很好的選擇。景觀設(shè)計中視景建模是虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)，也是園林設(shè)計的關(guān)鍵，要使參與者有沉浸感，必須創(chuàng)建真實(shí)的虛擬世界。園林場景的建立主要由AutoCAD和3DSMAX來完成，場景平面圖在AutoCAD中處理完后導(dǎo)入3DSMAX中，進(jìn)行園林模型的構(gòu)建，然后將這些元素進(jìn)行整合，整合后的地形模型上再加入如建筑物、小品、植物等充實(shí)虛擬環(huán)境，最后得到設(shè)計者理想的園林場景。三維圖形的生成技術(shù)較為成熟，目前關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時生成設(shè)計中虛擬場景數(shù)據(jù)量較大的問題，典型的大規(guī)模場景，難以達(dá)到實(shí)時制的技術(shù)要求。為此，需要配置高性能計算機(jī)，為達(dá)到實(shí)時目的，至少要在保證圖形質(zhì)量和復(fù)雜程度的前提下提高刷新頻率，這是影響該技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題。設(shè)計師在園林設(shè)計方案過程中，需要有功能強(qiáng)大的交互技術(shù)作為支持，方便實(shí)時更換移動場景中的要素模型，以便于審視和比較設(shè)計方案的合理性；VR技術(shù)是交互、系統(tǒng)集成、管理模型識別和合成技術(shù)等多個技術(shù)的綜合運(yùn)用，如何將這些技術(shù)合理地運(yùn)用，最大化地展示設(shè)計作品的功能理念是園林景觀設(shè)計應(yīng)用VR技術(shù)的關(guān)鍵。

2、園林景觀設(shè)計中應(yīng)用VR技術(shù)的意義

2.1、VR技術(shù)使景觀設(shè)計意圖直觀呈現(xiàn)

園林景觀設(shè)計要求設(shè)計師對空間形象思維要有一個整體的把握，既要考慮公眾的要求，又要滿足場景功能需要，同時達(dá)到與周邊環(huán)境的相互協(xié)調(diào)，所以設(shè)計過程是一系列的創(chuàng)新過程。如何將規(guī)劃、設(shè)計、施工、維護(hù)等工作合理地結(jié)合起來，即對項(xiàng)目施工前后所要呈現(xiàn)的效果有一個清晰、明確的方案和思路。VR技術(shù)應(yīng)用在園林景觀設(shè)計中，可減輕設(shè)計人員的勞動強(qiáng)度、縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計準(zhǔn)確性和工程質(zhì)量要求。通常情況下，設(shè)計者會通過沙盤、三維效果圖、漫游動畫等方式展示設(shè)計效果，供決策者、設(shè)計者、工程人員以及公眾理解和感受。以上的傳統(tǒng)展示方式都各有其不同的優(yōu)缺點(diǎn)，但有一個缺點(diǎn)是共同的，即不能以人的視點(diǎn)深入其中，得到全方位的觀察設(shè)計效果，而運(yùn)用VR技術(shù)則可以很好地做到這一點(diǎn)。使用VR技術(shù)后，決策者、設(shè)計者、工程人員以及公眾可從任意角度，實(shí)時互動真實(shí)地看到設(shè)計效果，身臨其境地掌握周圍環(huán)境和理解設(shè)計師的設(shè)計意圖，這是傳統(tǒng)手段所不能達(dá)到的。

2.2、VR技術(shù)輔助激發(fā)設(shè)計師創(chuàng)作靈感

園林景觀設(shè)計中，公眾有時無法親臨項(xiàng)目現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，可以采用VR技術(shù)進(jìn)行場地環(huán)境分析評判，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)入到虛擬項(xiàng)目的場地內(nèi)部，全面了解項(xiàng)目的周邊環(huán)境，包括氣候條件、地質(zhì)條件、交通狀況、人流分布、水系分布、土壤條件、植物資源等現(xiàn)狀特征。在方案設(shè)計階段，設(shè)計者需要將一些景觀節(jié)點(diǎn)定位定量地表達(dá)出來，包括植物配置平面圖、立面圖、剖面圖及局部效果圖。采用VR技術(shù)使設(shè)計者能夠進(jìn)入虛擬的環(huán)境空間內(nèi)，直接擺放、移動、組合各種園林植物、小品，反復(fù)調(diào)整植物種類位置數(shù)量，綜合對比不同植物組合的景觀效果和空間形態(tài)，較大程度彌補(bǔ)了傳統(tǒng)平面設(shè)計中對植物空間與環(huán)境無法進(jìn)行綜合感知的缺陷，進(jìn)一步激發(fā)設(shè)計師的創(chuàng)作靈感。在該階段，可采用VR技術(shù)對植物種植模式和植物空間組合進(jìn)行高度仿真，模擬植物的栽植位置、植株大小及材料種類，最終完成植物種植總平面體現(xiàn)高程和剖面的豎向組合圖、植物與各種景觀要素搭配立面圖等，其間反復(fù)調(diào)整植株數(shù)量和樹木株行距獲取最佳的生態(tài)效益和景觀效果，可以直觀地展示出植物群落的景觀特征和空間形態(tài)。

2.3、園林景觀設(shè)計中運(yùn)用VR技術(shù)是必然趨勢

園林景觀中常用的設(shè)計要素，如植物、地形、水體等都是不規(guī)則的形體，用計算機(jī)的模型表示會非常復(fù)雜。例如，一棵樹有成千上萬片樹葉，做成模型后需要用到的面數(shù)量龐大，這對于普通民用計算機(jī)來說，實(shí)現(xiàn)流暢的VR效果是不可能的。因此，VR技術(shù)在園林造景中的應(yīng)用研究仍處于起步階段。當(dāng)前，計算機(jī)的運(yùn)行速度不能滿足完全建模情況下園林景觀的虛擬現(xiàn)實(shí)，那么只能使用貼圖(MAP)的方式來模擬其中的植物。使用一張?zhí)幚砗玫臉淠菊掌湍茉赩R中用一個面來表現(xiàn)一棵樹，雖然在真實(shí)度方面會有一定的損失，但相對于完全建模所需的上百萬個面來說，這樣操作能減少工作強(qiáng)度。隨著季節(jié)的變化，四季中同一地點(diǎn)的植物也會有完全不同的景觀效果，所以，如何編寫基于VR技術(shù)的程序，體現(xiàn)出植物景觀的時效性，也就成為VR技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的方向。將植物群落四季交替的數(shù)據(jù)信息輸入VR的場景數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)公眾需要觀察不同季節(jié)植物景觀特征時，實(shí)時改變場景信息即可。從20世紀(jì)80年代提出VR技術(shù)應(yīng)用在園林景觀設(shè)計中的創(chuàng)新理念，到現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)得到了很大的發(fā)展。與傳統(tǒng)風(fēng)景園林設(shè)計思維相比，VR技術(shù)突破了傳統(tǒng)維度限制的虛擬風(fēng)景園林，應(yīng)該是一種相對全面的設(shè)計表達(dá)系統(tǒng)。未來應(yīng)用VR技術(shù)輔助園林景觀設(shè)計是發(fā)展的必然趨勢，現(xiàn)代科技能夠?qū)L(fēng)景園林的物質(zhì)功能與信息功能分別賦以不同的載體，使一些風(fēng)景園林的存在形式發(fā)生質(zhì)的飛躍。

3、討論

園林景觀設(shè)計中VR技術(shù)的應(yīng)用，為設(shè)計者和公眾提供了觀察自然景觀形態(tài)特征的強(qiáng)烈支持。它可以激發(fā)公眾與多維化信息環(huán)境的互動，設(shè)計師可以直觀闡述對項(xiàng)目案例的感性與理性認(rèn)識，從而激發(fā)公眾產(chǎn)生共鳴和認(rèn)同。VR技術(shù)運(yùn)用在植物景觀設(shè)計的項(xiàng)目分析、方案設(shè)計、施工圖設(shè)計等階段中，可以使決策者或公眾切實(shí)感受到植物的空間布局、群落的動態(tài)演替及四季景觀的時序變化，使設(shè)計作品更加立體化、數(shù)字化、精準(zhǔn)及直觀化，讓單調(diào)的項(xiàng)目案例富有意境、內(nèi)涵和樂趣。雖然VR技術(shù)在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計等領(lǐng)域發(fā)展得相對比較成熟，但由于園林景觀設(shè)計要素的多變性與復(fù)雜性，為VR技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用推廣造成諸多瓶頸。隨著多維信息環(huán)境交互技術(shù)的迅猛發(fā)展，未來有理由相信VR技術(shù)必將引領(lǐng)園林景觀設(shè)計的發(fā)展之路。

作者：尹娟 李君茹 單位：信陽農(nóng)林學(xué)院