基于虚拟现实技术的园林景观设计研究

摘 要： 详细介绍虚拟现实技术的概念、分类及实现流程，并结合虚拟现实技术和园林景观设计的特点，分析虚拟现实技术在园林景观设计中的应用领域及应用现状，探讨虚拟现实技术未来的应用前景，为推动该技术在园林景观设计中的进一步开发应用提供帮助。

关键词： 虚拟现实技术；园林景观；应用前景

中图分类号：TU986.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）0410018-01

计算机技术的发展，帮助各个行业的新技术与新方法的出现。园林景观设计由于与计算机计算联系十分密切，设计过程中需要大量的计算机辅助设计，因此，伴随着计算机的更新，园林设计方法也获得了扩展。其中，虚拟现实技术就是随着计算机技术发展所兴起的一门综合性技术[1]。虽然目前该技术在园林设计中应用的还不普遍，但相信随着技术的越来越成熟，其应用范围必将越来越广泛[2]。

1 虚拟现实技术

1.1 虚拟现实技术的概念[3]

虚拟现实技术是一项综合集成技术，涉及的领域比较广泛，包括传感技术、人机交互技术、显示技术、人工智能、计算机图形（CG）技术等，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。从狭义的上讲，虚拟现实技术的涵义为：利用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使使用者通过一定的装置，轻松地对虚拟世界进行体验，并且两者能够自然的进行交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以利用辅助工具立即进行感应，并通过复杂的运算，将精确的3D世界影像传回到使用者眼前，使其产生临场感。从广义上讲，虚拟现实技术的概念为：泛指在功能意义或者是物理意义上存在于世界上的任何事物或环境，它可以是实际上能够实现的，也可以是实际上难以实现的或根本无法实现的，如赛伯空间等。

1.2 虚拟现实技术的构成及分类

虚拟现实技术由硬件技术和软件技术构成。其中计算机以及相关的设备等都属于硬件技术。当前在计算的输入输出硬件设备中，听觉和视觉设备研究相对较成熟，有关人类味觉、嗅觉以及力道大小的设备正在研制中。

虚拟现实技术依据其主要的技术特点可以分为两种类型：一类是三维模型虚拟方式；另一类是全景图虚拟方式。根据交互和浸入程度的不同可以分为以下四类：桌面式VR系统（窗口中的VR）、沉浸式VR系统、分布式VR系统和叠加式VR系统（又称增强现实系统）。在四类虚拟系统中，桌面式虚拟系统成本最低，不需要大型的处理器及服务器，仅利用个人计算机就可以产生三维虚拟的空间场景。

1.3 虚拟现实技术的设计流程

运用虚拟技术辅助园林景观设计的流程主要分三个步骤[4]，如图1所示。首先是绘制平面图，主要利用CAD等相关软件设计并绘制园林景观的平面布局。然后，基于绘制好的平面图，通过调查收集相关数据，构建虚拟场景模型。在场景模型中，包括多种小模型，如房屋模型、道路模型、水位模型等。在构建模型中，还要尽量多的收集相关图片，制作成纹理填图，以增加虚拟场景的效果。由于虚拟场景需要渲染，因此在场景构建中，不仅要达到效果上的要求，还要控制模型数据量。必要时需要对虚拟模型进行优化。最后，基于平台实现集成。经过多年的发展，目前虚拟现实技术的实现也派生出多种不同的方法，现在较为流行的有JAVA3D、CUTE3D、VRML、VRMAP、VRP等方法，不同方法都有各自的特点。其中，VRP和VRMAP是两款优秀的虚拟现实软件，应用较为普遍，在数字城市、遥感测绘、地质、石油化工等都有广泛的利用。

2 虚拟现实技术在园林景观设计中的应用现状

在国外，虚拟现实技术在景观设计中应用的时间可以追溯到上世纪60年代。摩登·海里戈以美国的布鲁克林街道为背景，建立了一个模拟系统，被认为是提出并实践沉浸式虚拟环境的先驱者[5]。SRI研究中心1991年利用虚拟现实技术对汽车驾驶过程和飞机飞行过程进行模拟，通过模拟仿真分析事故原因，减少驾驶及飞行过程中事故的发生。

相对于国外虚拟技术的发展，我国国内将该技术应用于园林景观设计的时间较短，与国外相比存在一定的不足。近几年来，部分科研院所和单位都陆续开展了基于虚拟现实技术的景观设计研究，也取得了不错的成果。如哈尔滨工业大学开发的合成人类表情和唇动系统，浙江大学研制的建筑环境虚拟系统[6]等等。

3 虚拟现实技术在园林景观设计中的展望

虚拟现实技术在用于园林景观设计时，需要结合自身的特点，研究并借鉴相关领域的理论知识和技术方法。虚拟现实技术在园林景观设计中迅速推广的突破点可以归结为一下几点：

1）设计更高质量、更快速度的计算机硬件及图形处理软件，研制成本更低，性能更加优良的计算机输入和输出设备。通过这些基础硬件和软件的突破，推动园林景观设计中虚拟技术的快速应用，提高模拟系统的设计质量。

2）注重将虚拟现实技术与其他技术的融合。可以尝试融合虚拟现实技术与3S技术。3S技术可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新。在景观设计过程中，可以充分利用3S技术的特点，实时了解设计场地的高程等信息，然后将信息传递给虚拟现实系统，使设计者或决策者能再第一时间确定合理的设计方案和解决措施。其应用范围十分广泛，如城市绿化、城市规划以及修复重建等各个方面[7]。

3）充分利用虚拟现实技术的特点，提高公众对景观设计的参与度。将计算机网络技术与虚拟现实技术结合实现网络虚拟，从而使更广大的公众通过网络能够看到、听到设计者的作品，了解设计师的意图，参与到园林规划设计中，辅助管理者进行决策。以供设计者制定更加科学的，人性化的设计方案。

参考文献：

[1]李国松，虚拟现实（VR）技术在风景园林规划与设计中的应用研究[D].长沙：中南林业科技大学，2007.

[2]苏同向，虚拟现实技术在风景园林设计中的应用[D].南京：南京林业大学，2006.

[3]芦建国、苏同向，虚拟现实技术与风景园林设计[J].南京林业大学学报（自然科学版），2007，31（6）：139-141.

[4]范泽中、王艳安、曾峻峰，虚拟现实在园林设计中的应用[J].安徽农学通报，2006，12（11）：92-94.

[5]王晓丽、赵晓春、任红霞等，虚拟现实技术在园林设计中的应用[J].山东林业科技，2007（2）：88-90.

[6]兰冬梅、马银平、彭声泽，虚拟现实技术在园林景观设计中的应用[J].现代农业科技，2009（8）：51-52.

[7]余华鸿，虚拟现实技术的应用现状及发展[J].今日科苑，2009