虚拟现实技术在我国风景园林景观设计中的应用与发展

罗雨星

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司）

1 引言

虚拟化技术为虚拟世界的创建和体验提供了强大的支持，与以往的设计方法相比，虚拟现实系统具有实时性、交互性、动态性和主动性，即景观设计师能够随时随地感觉到空间、尺度、材料，而纹理、声音则要比坐在屏幕前，更能发现设计中的问题和缺陷，并能看到二维的设计图。景观设计能够改变和完善设计要素，确保设计过程的连续性。园林设计不再是一种单纯的直线式的设计体验，而是一种多视角、活生生的有机整体，使设计体验更加真实。

2 虚拟现实的应用特点

对园林设计而言，虚拟现实不仅具有实时性、交互性、3D性，在三维空间体验中，通过对景观元素进行实时处理、实时适应3D场景、系统信息集成等技术操作，为方案的比较与咨询、设计思路、设计特征及相关信息的呈现提供强有力的支持（如图1为拟现实技术3个基本特征），主要体现在三个方面：①对信息的准确分析与定位，ⅤR是一种高科技的信息技术，它具有很强的通用性，能够为设计者提供整体的、客观的理解能力。高级光学跟踪、大气分析系统和地理信息系统(GIS)能够为景观设计师提供科学的创造性信息分析，以创造更加真实、准确的空间效果。②设计是动态的，也是空间的，虚拟现实技术可以让景观设计师摆脱二维表现形式的束缚，摆脱抽象思维中的不确定性，使他们能够完全按照这一思想创造景观空间，这是一种空间的自由。③这就是整个进程的推进过程，将其应用于景观设计，可从初步可行性研究、框架条件分析入手，到概念设计、开发阶段的空间形式组合、细部景观设计，贯穿景观设计全过程，与环境融合，直至施工阶段的技术仿真[1]。

图1 虚拟现实技术3个基本特征

3 虚拟现实技术在风景园林设计过程中的应用范围

3.1 在运动中感受景观空间

虚拟化技术的出现使空间体验更加真实。更改视觉图像只是空间体验的开始。由明亮到黑暗，由寒冷到温暖，由响声到静默，由地面的触感对使用者的空间体验产生影响。

3.2 多种运动模式模拟

它提供了各种不同运动模式的模拟，如飞行、漂浮、驾驶等，用户可以在其中选择运动模式，设置相应的观测高度和运动速度，以及其他相关参数。利用虚拟现实技术可以观察到园林的高度、速度和路径设置，为今后对园林景观的感知提供了重要的依据。

3.3 综合多维空间信息交流

风景园林设计过程中，不仅要处理风景区的视觉信息，更要处理其他感官信息，如光、气、人等相关信息，如状态图、底图等。园林规划师对信息的理解取决他们对信息理解和处理的综合能力[2]。

4 园林景观设计中虚拟现实技术的实际应用

设计前应根据景观设计的规模和特点，合理选择CAD和3DMAX技术。运用虚拟现实技术，在虚拟环境形成之前，通过计算机建立三维景观模型，使设计者对设计环境有一个清晰的认识。因此，设计师应改变传统的沙盘效果图检测方法，采用科学的虚拟现实技术，将石头、植物、建筑等主要元素及相关模型全面整合进计算机三维模型中，建立起能够检验景观效果的三维景观模型。

在虚拟场景的制作过程中，应严格按照要求进行建模和设计。①在保证一定视觉效果的前提下，尽可能减少模型面的数量；在三维模型建立后，在3DMAX中适当使用优化修改工具，以优化景观场景的视觉效果，并适当减少模型面。②合理使用instancescope，即相关复制。首先用关联复制生成关联复制对象，然后用ⅤRML定义关联复制对象的图像平面；还可以多次使用这种处理方法来增加文件下载时间。③在创造虚拟场景的过程中，尽量忽略小物体的细节，尽量使用“模拟”几何体。例如，“几何+地图”可用于生成周边次级场景，从而减少建模时间。④采用JPG图像压缩虚拟场景中的地图，并根据实际情况合理缩小地图尺寸，节约下载时间。由于ⅤRML用于搜索特定的地图目录，因此在创建虚拟场景时需要设计一个目录。⑤为方便ⅤRML的图像搜索，应将虚拟场景中所使用的地图全部放入目录。

在虚拟环境中，园林植物、建筑、石料等元素的创造要求如下：由于园林石材、植物、建筑等元素是不断变化的，因此在进行三维造型时，首先要从空间、时间、色彩、音质等方面进行全方位的模拟，以便不断丰富三维景观模型的内容。采用vrnl处理方法，系统全面地描述园林设计中常用的石、植物、建筑等元素，从而创造出一个新颖、系统、合理的虚拟景观。该系统充分利用摄像机导航虚拟三维景观场景，并利用相关操作和活动丰富景观地图的浏览范围，提高景观设计效果。

将虚拟现实技术应用于景观设计中，有助于设计师更好地呈现场景。实时性三维影像回馈有助于设计师改变场景的形状与特征。利用影像即时反馈，激发设计师思考，促进思考更新。此外，景观设计也趋于复杂多变。设计者的整体构思结构必须考虑到多种因素，不仅要理解园林本身的地理特征，还要结合当地居民的需要，包括文化和社会因素，把一般的空间和社会环境作为设计的前提，景观是由各种文化因素综合而成的。利用虚拟现实技术的交互性，为实时控制场景提供更高效的交互性平台，为设计者在虚拟平台中进行环境与情境设计提供及时的适应性选择，有效节约了比较和审查时间，提高了工作效率，使方案设计更为合理。

5 结语

伴随着时代的不断进步，计算机技术的创新和虚拟现实技术的兴起，使设计工作的观念和方法不断创新，从根本上提高了设计工作的效率。相对于传统技术，虚拟现实技术突破了传统二维模型的局限，以丰富的设计手段实现了设计过程中虚拟空间中不同数据的排列与组合，突破了空间的局限，从整体上模拟景观设计的最终效果，帮助设计师解决设计问题，确保设计的合理性。在今后的发展中，应不断引进先进的理念和技术，加快创新的步伐，为虚拟技术的应用提供更高层次的保障，确保景观设计的科学合理性。与此同时，设计者在设计过程中必须考虑到时代的发展，使设计更人性化。