数字虚拟技术对城市景观设计的影响及应用

王 涵

（淮北师范大学 计算机科学与技术学院，安徽 淮北 235000）

随着信息化社会的迅速发展，数字化成为社会经济发展的主导趋势，有效运用计算机视频、图形、文字等信息处理问题，是数字虚拟技术发展的重要内容.城市景观的建设不仅可以大幅提升城市的整体面貌，也可以维护城市的生态平衡.设计者在进行城市景观设计时包含的设计内容较多，设计量也非常大，一旦景观中有一项内容不合理，都会对城市整体景观建设造成影响.将数字虚拟技术应用于城市景观设计，不仅可以提高设计效率，也可以减少景观设计中的不合理现象，提升城市景观设计质量［1］.在城市景观设计中，数字虚拟技术是集网络、计算机、多媒体、人工智能等多种先进技术手段于一体的工具.利用数字虚拟技术构建城市各种景观，可为设计者、开发者等呈现出更直观、全新的艺术效果.此外，运用先进的设计手段构建出的景观模型还可对人造成强有力的视觉冲击，可将个体或整体的城市景观呈现出特殊的视觉艺术效果.

1 城市景观设计

城市景观是对城市土地性质进行研究后做出的功能性综合利用，主要表现在城市公共空间景观的利用，包括城市水体、山林等自然城市环境，也包括广场、马路、居住区、公园等人工城市环境和城市建筑内部公共区域环境［2］.景观设计即利用景观学相关理论，在详细认识、分析和理解城市景观的特征和价值的基础上，对城市范围内的各类景观要素等进行规划和设计.合理规划并设计城市中的各类景观和人类活动，在城市发展与保护景观间构建可持续发展模式，是城市景观和城市居民和谐统一，共同发展.

1.1 城市景观设计原则

在设计城市景观的过程中要遵循一定的技巧和原则，设计城市景观时可以将不同景观的特征与不同设计原则联系，利用数字虚拟技术模拟出设计结果，调整和完善城市景观设计内容，达到城市景观设计最终目的.

（1）城市景观设计要遵循“以人为本”的原则.城市是人类居住生活的区域之一，城市空间是人类交流的区域，自然环境是城市环境的基础.设计者设计城市景观时，要充分考虑城市居民的心理、情感和生理需求.例如，城市公共设施要与人的视觉观赏角度、观赏位置和人体工程学相符合；公园座椅等的摆放要考虑使用者对私密空间的要求［3］.设计者要根据不同年龄阶层的人的心理特点和行为，充分考虑城市特殊人群对城市景观、环境的特殊需求，利用数字虚拟技术等高科技手段设计出符合要求的景观，使城市公共区域景观成为居民喜爱的休闲娱乐场所.

（2）城市景观设计要遵循与自然协调发展的原则.城市景观的总设计要以自然环境作为基础，对设计区域内的城市城市景观数量、类型、空间结构、比例等进行分析，使整体景观呈现出自由活动的空间和动态、灵活的视觉美感.例如，城市公共设施要与空间协调，路面、地板的铺设要尽量一致；要协调居民和环境的关系，在保护生态环境的基础下，改善和提高城市居民的居住、工作环境，使城市景观、文化、生态环境和视觉美学等整体和谐、统一，这些都可以利用数字虚拟技术辅助实现［4］.

（3）城市景观设计要遵循可持续发展的原则.城市景观设计要实现可持续发展，使人与自然和谐统一.发展城市的同时要以保护生态环境为基础，在为人们提供便捷的同时，要注重生态资源保护，使其处于平衡状态.自然景观和传统人文景观均属于不可再生资源，设计者进行城市景观设计时要充分保护、合理利用自然景观和传统人文景观，利用数字虚拟技术最大限度设计出既可以延续历史、具备自然特征，又符合现代理念的城市景观.利用大数据收集、整理和分析各类景观特征，减少设计的景观对生态环境的破坏，实现城市景观资源的可持续发展，满足城市居民的视觉感受.

（4）城市景观设计要遵循保护和发展文化景观的原则.民族文化的继承和发扬是保存和延续民族文化的根本，设计者设计城市公共区域景观的过程中，要综合大数据信息和实地考察结果，挖掘城市特色风土人情、风俗习惯，并表现在景观设计中，可提升各地居民的文化凝聚力及城市景观的文化、旅游价值.

1.2 城市景观设计发展趋势

当今社会，数字虚拟技术已经逐渐渗透到全球各行各业，不同行业应用数字虚拟技术的新形式不断参与和创造新的生产生活方式.同样，城市景观设计也拥有了新的表现方式，将数字虚拟技术融入到城市景观设计中成为城市景观设计发展的新趋势.

首先，城市景观设计和科学技术发展一般会受到美学思想、科学技术、城市整体规划的影响，其中，科学技术是决定景观设计方向的主要力量.目前，不同城市的景观变化和设计者的设计理念变化，都离不开科学技术的发展.例如，城市景观由英国伦敦水晶宫博览会到上海世界博览会的变迁；设计者由实用性、功能性的设计理念到顺应时代发展的新景观设计理念的变迁，都表明城市景观设计要顺应科学技术发展趋势［5］.其次，城市景观设计必须以社会现实为设计背景.城市景观的规划、设计和实施是为了方便和提升居民的生活、工作质量，需要得到人们的认同［7］.现代社会是数字媒体时代，数字虚拟技术不仅融入到社会生产中，也逐渐融入到了文化艺术当中.城市景观与人们的生活和城市的发展息息相关，将新型的数字虚拟技术应用到城市景观设计中，才能顺应城市发展，在互动体验的过程中不断提升城市的整体形象.

2 数字虚拟技术对城市景观设计的影响

作为城市景观设计者，设计的城市景观不仅要与城市整体布局相适应，也要满足广大居民的使用和视觉感受.为提升城市景观设计作品的质量、展示效果，满足设计者的设计理念，进行景观设计时可以将数字寻技术融入其中.其他参与者可以通过虚拟现实设备更加直观的欣赏设计作品，指出其中存在的问题，并给出相应的建议.

2.1 展示城市整体和景观个体信息

传统城市景观设计过程中，一般会采用二维或三维构图展示设计成果，景观管理部门和客户对于专业设计图纸理解难度较大，图纸中的专业表达手法和技巧大幅降低了非专业人士对城市景观设计作品的判断能力，也增加了他人提出建议和设计者修改作品的难度［6］.实际生活中手绘设计稿件较难将景观整体信息全面客观的展现出来，只能表达出较为单一的景观信息，例如景观的位置、构型、比例等，但利用数字虚拟技术可以将景观整体构造、色彩、比例及其在城市整体布局中的位置和合理性展示出来，赋予欣赏设计作品的人身临其境的感觉，增加对城市景观和整体环境、城市布局之间搭配或关系的判断能力.此外，数字虚拟技术可以帮助除设计者外的其他非专业人士更加直观的欣赏景观设计作品，便于他们对景观和城市整体环境的匹配度做出准确的评价和判断，辅助设计者和相关部门决策城市景观修建位置、色彩、比例等关键要素.因此，数字虚拟技术的应用对于景观个体信息和城市整体规划具有重要意义，可以减少城市景观设计中存在的问题，使景观与城市风格一致，提升城市整体的市容市貌.

2.2 多款设计作品比较分析

在城市景观设计过程中，一般需要城市景观设计者设计多款作品后，由建设者和相关部门人员对作品进行比对、分析，最终投入建设生产.因此，利用数字虚拟技术可以有效解决实际生活中城市景观设计应用时多款作品的比较问题.城市景观设计者在设计过程中根据自己的设计理念和想法构建相应的景观模型，在数字虚拟现实三维建筑模型中，根据实际情况展示不同的设计方案.其一，数字虚拟技术可以实现不同角度观察同一景观、同一角度观察不同景观、观察景观在城市整体布局中的适应性等，能够将不同款的设计方案更加细致、具体的进行对比、分析，突出不同款式的优势和缺陷.其二，倘若城市景观设计初稿某一部分存在的瑕疵，设计者对设计稿修改后，可以实时在线展示出作品修改前后的区别，设计者和观察者均可以沉浸到虚拟环境中，感受景观与城市的相容性，及时发现景观设计中的问题，有助于相关部门决策人员理解设计者的设计理念，做出更加客观合理地决策，确保景观与城市整体风格一致［7］.

2.3 提升设计作品的互动性

随着科学技术的发展，数字虚拟技术逐渐趋于成熟，在城市景观设计中发挥着重要作用.设计者设计城市景观过程中，首先要采取计算机辅助技术按照一定比例进行基地建模，并利用常用的三维动画渲染和制作软件进行三维建模，最后将模型输出，最终采用数字虚拟技术将设计的景观模型展示出来［8］.利用数字虚拟技术进行景观设计可以将设计者的设计理念用作品中展示出来，让其他决策者货客户更容易理解景观设计者的设计意图和表达的内容，并且可以在视觉上与设计作品进行互动，提升景观设计作品的互动性.如果设计作品没有将城市文化联系和表达出来时，其他参与者可以准确及时的指出，进而减少设计者对主题理解片面时带来的返工现象，让决策者甚至城市居民和景观设计作品产生亲切互动，提升城市景观设计的效率和质量.

2.4 实现景观的公众参与和动态体验

目前，一些大型场馆或园林的宣传展示，存在缺乏体验感、互动性和参与性的现象，降低了场馆或园林对公众的吸引力和知名度，达不到设计者和决策者预期的宣传和参观效果.如果将场馆或其他景观的宣传与数字虚拟技术相结合，公众就可以跨越时间和空间，足不出户的感受景区的风景，了解景区极具特色的风光，增加公众前往景区或场馆欣赏和体验景观的欲望，而科学技术带来的新颖的宣传方式和强大宣传力度，可以带给景观更有效的宣传效果［9］.同时，设计者或景区管理者可以设计一份景观详细资料，将景区的不同景观、景区四季的不同景象制作成文档，上传到互联网等平台，让公众感受到该城市景观的美.此外，将城市中的部分场馆与现代化、科技化相结合，将体验理念融入到场馆中，有利于科普知识，帮助公众学习和感受自然或科技的力量.在城市景观中融入科技创新不仅可以提升城市的层次，还可以提升公共服务的效果，增加城市的魅力，使其更具吸引力.

3 数字虚拟技术在城市景观设计的运用

数字虚拟技术在不同类型的城市景观设计中的运用有所区别，城市景观设计大致包括居民居住区景观、园林景观、道路景观、古建筑景观等.不同的景观设计需要运用不同的方法，也会对城市发展产生不同的影响.这些城市景观形成了城市整体风貌，在辅助城市发展，提升城市魅力等方面有不可忽略的作用.

3.1 城市园林景观设计

城市园林景观设计一般指城市特定区域环境内，采用工程技术和园林艺术相结合的方式，构建园林景观.设计者一般通过结合城市整体风格设计园林地形、种植各类植被、布置园林小路等方式，构建出具有较高审美价值的城市景观，帮助人与自然和谐生活、和谐共处.一般城市园林景观中的植被种类较多，建筑物较少，且对视觉审美要求较高，导致城市园林景观模型构建难度较大.将数字虚拟技术中的3D 建模和动漫设计在城市园林景观设计中发挥着重要作用.数字虚拟技术结合先进的计算机设备可以替代人的视觉移动，是人在一个角度便可以欣赏到360 度全景［10］.城市园林景观的施工者或其他客户可以利用设计者提供的虚拟园林，增强视觉体验，欣赏设计者的作品，同时迅速准确的表达出对设计作品的建议，提升城市园林设计质量，减少施工过程中的问题，提升园林景观于城市整体风格的融合度.

3.2 居民居住区景观设计

设计者将数字虚拟技术应用于居民居住区景观设计中，设计前期构建的三维模型不仅包括搭建小区的建筑物，还包括小区周围需要搭建的建筑，模型中包括居住区周围可能存在建筑、湖泊、河流、道路、公共设施等.数字虚拟技术可以将城市整体景观进行生活写实型表现出来，即通过动画语言等将城市景观描绘出来，不仅可以记录城市居民现实生活状况，也可以更为严谨的展现出居民居住区的建筑和空间［11］.利用数字虚拟技术有效改变了传统景观设计中设计对象于周围环境无法融合的现象，避免了设计的景观在城市环境中突兀的现象.在城市景观设计中进行居民居住区设计时采用数字虚拟技术，可以帮助设计者不受时空限制，根据自身意愿去任何地点或城市位置漫游，可以更好的规划和设计景观方案，并且能够更加直观的向设计者或决策者介绍、分析景观配置的合理性，是否满足城市建设和功能性需求，进而提升城市整体建筑设计水平和市容市貌.

3.3 城市道路景观设计

城市的规模不断扩大，人们的物质生活水平不断提升，导致城市交通工具数量迅速增长，一定程度上车辆的增加对公众的生命和健康造成较大的威胁，因此，城市道路景观的有效性、合理性成为城市景观设计的重要工作之一.利用数字虚拟技术进行城市道路景观设计前需要采用监控技术记录和分析原有路段人流量、车流量等信息，找出现有路段存在的问题，并利用三维虚拟仿真技术进行模拟，得到最有效、最真实、最具体的路段数据.设计者可以根据城市不同路段的交通状况，以满足城市居民需求为目的，进行城市道路景观设计调整，提升城市交通流畅性.在了解和分析了城市交通的整体环境后，还要考虑城市以后的整体规划和发展.将城市路段和道路景观用数字虚拟技术设计表现出来，模拟交通状况，有利于解决城市交通拥挤问题，使城市道路景观更具有有效性和针对性，为城市道路规划提供参考依据，缓解城市交流压力.

3.4 城市古建筑修复

城市中的建筑景观不仅是建筑业发展的见证，也是广大设计者、建筑者智慧和汗水的结晶，古建筑群的保护对城市的发展具有重要意义.由于人们保护意识不强和部分不可抗因素，导致城市古建筑景观遭到破坏，许多优秀的景观不能完整的呈现在后辈面前，城市固有的优秀文化底蕴和历史变迁留下的痕迹逐渐消失［12］.数字虚拟技术对于城市古代建筑景观具有指导作用，设计者将实际测量信息导入大数据，并利用技术手段对数据进行科学合理的分析，即可利用三维虚拟现实技术还原古代建筑景观.用数字虚拟技术保护和还原城市古建筑景观，不仅可以继承和发扬城市传统文化，为后辈普及城市历史知识，还可以吸引外来游客，提升城市整体魅力.

数字虚拟技术在城市景观设计中已经得到较为广泛的应用，为传统城市景观设计提供了新方向，使景观设计的设计观念、设计形式、设计方法等都发生了较大改变.将数字虚拟技术应用于城市各类景观设计中，可以为决策者提供直观的设计方案，进而减少设计中存在的问题，确保城市景观设计效果，提升城市整体的艺术性，增加人们在城市生活中的愉悦感和舒适感.