虚拟现实技术在景观设计教学中的运用

叶满波

（华南农业大学 珠江学院，广州 510900）

前言

自20世纪90年代以来，计算机辅助设计逐渐渗透我国的设计领域，成为设计以及设计教学的重要手段。于20世纪80年代被提出的虚拟现实技术融合了计算机仿真、人工智能技术、显示技术等，可以在三维立体空间构造过程中融入感官和直觉。目前，在景观设计教学中也逐渐开始运用虚拟现实技术，通过计算机模拟现实环境，将更加有利于学生感受景观模型的构建以及对三维模型的数据分析，在设计的过程中实时且全面传递设计对象的信息，使得抽象化的景观设计变得更加触手可及、生动形象，帮助学生最大限度地发挥创造性和提高主动性。

一、虚拟现实技术

虚拟现实技术作为一种环境仿真技术，集成了计算机图像处理、传感器技术、显示技术、交互技术等多项科学知识，通过计算机创建三维虚拟环境，使人们可以从视觉、听觉、嗅觉等体感对三维虚拟空间进行体验，从而产生身临其境的感觉①。

虚拟现实技术主要依据环境模拟、通信、交互等几个方面来衡量。环境模拟是虚拟现实技术的基础，总的来说即是人类感官（视觉、听觉、触觉等）的模拟，三维视觉效果需要配合3D眼镜、头盔显示器等硬件来实现，听觉模拟则需要较高的保真性与立体性，而目前触觉的模拟主要通过电子触觉刺激肌肉来实现，有时需要通过手套等硬件来实现；通信是指虚拟环境中硬件之间以及硬件与体验者之间的信息传送；交互是指人与虚拟环境的互动，一个相互反馈的过程。由以上几个方面可以看出，虚拟现实技术具有交互性、构想性、沉浸性②。使用者可以通过各类应用设备与虚拟环境中的物体进行交互，参与到虚拟环境中的多项活动从而产生身临其境、沉浸其中的感受。在这个参与过程中，使用者能够产生较为丰富的联想，进一步激发了使用者的参与意识以及创造力。

二、虚拟现实技术在景观设计教学中的应用意义

景观设计教学是与计算机发展关联甚密的一类教学，而虚拟现实技术的发展实现了传统景观平面设计的3D化甚至4D化。因此景观设计教学也要紧跟上计算机发展的潮流，将虚拟现实技术引入到教学上，这是极具前瞻性的手段。

首先，虚拟现实技术在景观设计教学中应用可以满足学生自身的发展需求。虚拟现实技术在景观教学设计上的应用可以实现对教学环境的虚拟；可以真实模拟不同施工方案以确定最佳设计方案来制定更加合理的工程施工计划。这种方式的教学能够提高学生设计的直觉性，激发学生的好奇心。其次，虚拟现实技术的交互技术能够加强教师与学生之间的沟通交流，有利于提高教师的教学水平以及课堂的效率。最后，对于工程预算来说，虚拟现实技术的三维实时数据库技术可以帮助学生在一定程度上最快计算出工程建设量、需要耗费的材料成本、人工成本、时间成本等等，大大提高设计工程项目的预算效率③。

三、虚拟现实技术在景观设计教学中的应用现状

目前，在景观设计的教学方面都设置了计算机辅助设计的课程，二维与三维技术的应用改变了景观设计教学的方式，使得学生的设计方式由原始的手工画图发展为计算机制图。这种转变使得设计的效率得到很大程度的提高，设计审美也有了更高的追求。与此配套的Auto-CAD、3DMAX和PHOTOSHOP等制图软件的教学课程也逐步成熟和系统，可以让景观设计专业的学生从设计初步阶段形成三维建筑模型，可以在任意的角度与位置对景观的结构和布局进行观察，生成景观的平面图或者立面图。

然而，目前计算机辅助设计大部分仍停留在设计绘图的层面上，许多设计软件还是处于平面的状态。对于学生来说，这种方式难以在空间构造、形态推敲、材料制造工艺以及可行性研究等诸多方面上起到可观性的辅助作用④。而虚拟现实技术的应用可以全面地让学生感受景观设计的空间、形态等等。目前，关于虚拟现实技术在景观设计教学上的应用还比较少且尚不成熟，主要还存在着许多问题。首先是来自于虚拟现实技术自身的问题。虚拟现实技术仍处于发展阶段，无论是硬件上还是软件上仍存在不少需要进一步解决的技术和应用问题，特别是对于景观设计教学来说，模型需要具备较高的逼真度且占据的真实空间面积会很大，从而提高了虚拟空间模型建造的难度。其次则是教学设施的建设问题。虚拟现实技术对硬件设施有着较高的应用要求，这样大型的教学设备通常造价较高，使得教学成本高。而更为重要的一点是作为一种仍在摸索阶段的教学手段，实践应用经验不足。但随着景观设计教学的发展，虚拟现实技术在教学上的应用会日益成熟。

四、虚拟现实技术在景观设计教学中的具体应用

（一）构建虚拟教学平台

应用虚拟现实技术可以构建一个全面的虚拟教学平台，包括上课景观设计的虚拟展示教学、学生设计作品的指导、师生交流虚拟系统等。

1.课程教学

在景观设计的分析教学中，教师需要带领学生对景观设计项目的基本地形、周边环境等进行考察探究，分析项目设计中设计的有利与不利因素，以判定项目可行性。但是在实际教学中，带领学生进行实地考察有着许多限制因素，比如资金、时间、路程等等。这导致了学生只能通过案例以及教师的描述来分析设计项目，通常过于表面，极大地影响了学生的思维判断能力，从而造成各类设计方案与实际情况之间存在着较大的偏差。但是，虚拟现实技术的应用可以帮助教学构建的系统化的虚拟教学平台，重新梳理教学的重点并更加直观地展示案例的细节，让学生能够更加真实地接触、考察项目设计中的景观环境，能够更准确地掌握项目中的当地文化、周边环境以及地理形势，从而掌握景观设计的技巧与重点。

2.设计作品的评价

对于景观设计教师来说，在指导学生设计的作品时，由于只能通过学生的平面设计图，掌握其所设计的布局，却难以了解学生设计中的细节，比如材质、质量等。这常常会导致教师难以对学生作品做出准确的指导与评价。采取虚拟现实技术，就能有效解决这个问题。教师在对学生作品进行指导时，只需将设计作品的相关参数输入模拟场景中，就能通过图像显示技术将设计的布局、材料质感等细节呈现出来，这样教师需要修改的时候，就能直接通过计算机对学生的作品进行高效的修改。可见，虚拟现实技术可以帮助教师和学生一目了然地、直观地对设计作品进行指导、评价。

3.师生互动

师生互动性是教学中重要的部分。传统的景观设计教学中，由于教师大多是采取说教式的教学方法，通过讲解知识点或者案例来教导学生。这种教学方式使得教师、学生之间的互动较少，课堂趣味性不足，从而难以保证教学的有效性，同时还可能影响学生的积极性。而虚拟交流平台可以提供更多的可能性，促进教师与学生之间的互动，还加强了课堂的有趣性⑤。比如说教师在教学设计时，可以通过在虚拟场景中巧妙地设置课程重要知识点的讲解，引导学生在虚拟的场景中亲身体验优秀设计的特点。

（二）构建虚拟实验室

构建虚拟实验室可以提供给学生一个自由发挥的学习和科研平台，帮助学生在课后能够在虚拟实验室中获得知识的巩固与运用。通过虚拟景观实验室，学生可以精细化地了解景观整体、内部装饰、造型色彩等的布局设计，研究各类景观空间的组合特点，合理设计不同植物种类、大小、布局位置。

（三）虚拟现实技术辅助现实的环境

实地考察环节是景观设计课程中必不可少且非常重要的环节。一般学生在实地考察的时候会通过拍照、测量等方式进行记录。而在现实环境中通过利用虚拟现实技术来辅助则能帮助学生更加快速地获得环境的更为具体和详细的信息，同时还能让学生在实地考察的过程中和场地进行交互，在目标场地利用虚拟现实技术来体验设计的效果，帮助学生提高设计的可行性，并给予结果反馈。

（四）施工图纸设计

施工图纸的设计，即是设计方案的落实，也是景观设计教学中不可或缺的课程。通过应用虚拟现实技术，可以将原有的平面施工图转化为三维立体实体。在关于施工图纸设计的教学上，教师可以指导学生利用虚拟现实技术来确定景观施工范围和细节，最后在3D规划中进行纵面景观展示。施工图纸的设计，包括景观总体的布局设计和局部细节设计。在总体布局设计时，学生需要依据设计要求以及美学观念，对景观布局进行调控，包括植物种植范围、植物种植基本间距⑥。在局部细节设计时，把控材质的选择、尺寸的合理安排等。另外，针对不同施工对象，需要分析施工效果和差异。而通过虚拟现实技术构建的三维虚拟模型，能够在视觉方面呈现出较为清晰的最终施工效果。

结论

在传统景观设计教学中，由于教材、教学资源、教学环境等方面的制约，学生无法切身地感受空间环境的尺度和不同景观的搭配。虚拟现实技术的运用可以在一定程度上解决这个问题，使得教师能够对设计作品以及设计过程进行更为直观、细致的展示，有效地加强了师生之间的交流，强化了学生的体验感，提高了教学质量。可见，相对于传统教学来说，虚拟现实技术可帮助学生全面理解景观设计工作各项内容，这种教学手段具备一定的优越性，给景观设计教学提供了一种全新的教学理念和方向。虽然目前虚拟现实技术在高校景观设计教学中进行推广具有较多限制性条件，比如资金、技术等等，但是虚拟现实作为一种极具潜力的教学手段，值得投入资金与技术，以进一步提升教职工队伍综合素质，促进景观设计专业全面发展。■

注释：

① 文铮.虚拟现实技术在景观设计教学中的应用前景[J].中外建筑，2006（5）：89-91.

② 孙天强，王燕.浅谈虚拟现实技术及其应用[J].中国电子出版，1998（4）：34-35.

③ 李蒙.虚拟现实技术在高校景观设计教学中的应用[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2018（10）.

④ 王萍萍.虚拟现实技术在室内设计教学中的应用研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2018（06）：94-95.

⑤ 徐宇翔.虚拟现实技术在景观设计中的应用[D].西安：西安建筑科技大学，2018.

⑥ 郭雨.虚拟现实技术在园林景观设计教学中的应用与效果分析[J].美术教育研究，2016（10）.