建筑景观设计中虚拟现实技术的应用

（闽江学院海峡学院 福建 福州 350108）

0.引言

景观建筑设计是一门新兴学科，设计领域的多学科交叉共荣已成其必然趋势。景观建筑学是以建筑、园林、规划为研究理论支撑骨架，探索多学科交叉的设计领域。景观建筑一般是指在风景区、公园、广场等景观场所中出现的抑或本身具有景观标识作用的建筑，其具有景观与观景的双重身份。景观建筑和一般建筑相比，有着与环境、文化结合紧密，生态节能，造型优美，注重观景与景观和谐等多种特征。虚拟现实技术在建筑景观中的应用是计算机技术和互联网技术二者之间的有效结合，所以本文从虚拟现实技术以及虚拟现实技术在景观设计中所占据的优势、景观设计的前景和优势进行分析，并结合实际情况来盘点虚拟现实技术在建筑景观中应用的流程和注意事项，希望能够有效提高建筑景观中虚拟现实技术的应用效率，切实提高建筑景观工程的质量。

1.概述虚拟现实技术

随着时代的发展和科技的进步，虚拟现实技术已经被广泛的应用到我们的生活之中了，所谓虚拟现实技术其实也就是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术、等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。VR艺术是伴随着“虚拟现实时代”的来临应运而生的一种新兴而独立的艺术门类，在《虚拟现实艺术：形而上的终极再创造》一文中，关于VR艺术有如下的定义：“以虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等人工智能技术作为媒介手段加以运用的艺术形式，我们称之为虚拟现实艺术，简称VR艺术。该艺术形式的主要特点是超文本性和交互性。”虚拟现实技术具有多感知性、存在感、交互性以及自主性的特点，所以虚拟现实技术能够广泛的融入到医学应用、娱乐应用、军事航天、室内设计、房产开发以及工业仿真、应急推演、文物古迹、游戏、道路桥梁、地理监测等领域之中。本文将会从应用优势以及应用过程等角度来研究虚拟现实技术在建筑景观设计中的应用效果以及发展过程，对于推动我国建筑行业的进步具有非常重要的意义[1]。

2.虚拟现实技术在建筑景观设计中应用的优势

2.1 展示整个建筑物信息

在传统景观建筑设计的过程中，经常会采用二维或三维绘图的方式来构建，专业图纸对于将要使用建筑景观的客户及管理部门们来说较为专业性，很多他们不了解的专业表达手法不仅大幅度降低了他们的判断能力，也会给后期修改时双方意见的同意造成阻碍。但是在实际生活中这样的绘图方式并不能够全面客观地展示整个建筑物的信息，只能单一的传递建筑物部分属性的信息，例如比例、尺寸以及门窗位置等，但是在虚拟现实的应用下，就能够完全真实地展示一整栋建筑物信息，让人有身临其境的感受，能够更加真实的感受到建筑景观和整体环境二者之间的关系和搭配是否恰当，除此之外，虚拟现实技术的应用还能够帮助除设计师外不懂建筑知识的景观使用者来更加简单直观的评判整个建筑物，对决定建筑景观是否符合要求以及哪里需要修改起到了辅助决策的作用，所以虚拟现实技术的应用对于展示整个建筑的信息，提高建筑双方沟通的有效性具有非常重要的意义[2]。

2.2 提高网络的实用性

随着互联网技术的高效发展，虚拟现实技术在景观建筑模型中的应用能够将网络的实用性更加高效的发挥出来，在传统网络应用过程中，建筑是指能够应用网络发送自己的设计图纸，这样的发展背景之下，网络所扮演的也就知识传递信息的角色，而在线景观建筑模型的建立能够更加深刻的展现网络的实用性，设计师利用虚拟现实技术建立起相应的建筑景观模型，然后就可以通过互联网电子技术将自己的作品快速的发给建筑的承包商，承包商的决策人就可以在线观看建筑师所设计的建筑景观模型，也能够对建筑和景观之间的配合以及建筑物本身作出判断，将语言和虚拟现实技术模型结合在一起，能够更加具体的描述建筑物的可行性以及完整性提高网络的实用性，网络在建筑模型设计的过程中还扮演着重现、展示建筑物以及辅助决策的作用[3]。

2.3 进行多方案分析比较

在建筑景观设计的过程中，往往需要建筑设计师涉及很多个版本后由开发商或者承包商进行比对之后才能够正式的投入到使用生产中，所以虚拟现实技术在实际生活中的建筑景观设计中的应用能够有效地解决多方案比较的问题，设计师在设计的过程中根据自己的想法制作相应的模型建筑，在虚拟的三维建筑模型之中，能够根据实际情况来切换不同的模型方案，还能够实现在同一个观察点观察不同的建筑或者是在不同的角度观察同一个建筑物，能够更加具体、细致的将不同的建筑方案放在一起进行对比，更加突出项目优势，还可以更加具体的修改某个局部景观建筑部位，并实时在线对比修改前后的方案之间的差别，有助于建筑承包商能够更加客观地作出决策[4]。

2.4 建立良好的专用人机接口互交

人机接口作为使用者与计算机沟通的桥梁，它不仅能够表达使用者的意图转换，同时执行计算机程序，建立良好的人机接口，能大大缩短使用者对系统的学习时间，还能有效提高系统的使用效率。虚拟现实技术能够更好地应用人机接口互交的技术，所谓人机接口互交技术，也就是指软件界面是人-机之间的信息界面，从某种意义上讲，它比硬件和工作环境 更为重要。优化软件界面就是要合理设计和管理人-机对话的结构。对话的结构 设计一般可分为初始设计、形式评价和总结评价三个阶段，虚拟现实技术的应用能够有效建立良好的人机接口互交，有效提高建筑景观设计的效率[5]。

3.虚拟现实技术在景观设计中的前景和现实性分析

3.1 虚拟现实技术在古建筑修复中的应用

建筑景观不仅客观的见证了我国建筑业的发展，其中也凝聚着每一位中华儿女的智慧和汗水，所以古建筑景观群对于我们来说具有非常重要的意义，由于过去一些不可抗力所造成的破坏以及人们保护意识不强所造成的破坏，致使古建筑景观不能够再完整的呈现在我们的眼前，所以古建筑物的保护和修复是每一位现代建筑设计师所肩负的重要任务。虚拟现实技术对于古建筑景观的修复和还原具有指南性作用，对于传统景观的再现起到了非常重要的推动作用，虚拟现实技术在古建筑修复中的应用具有天然的优势，只需要通过实际的测量以及科学的数据分析，就能够利用虚拟现实技术将所得到的大数据进行数字化的重建，数字化建筑的出现对于古文化的还原以及古建筑的展示具有非常重要的作用，例如圆明园的毁灭对于每一个中国人来说都是不可磨灭的痛，遭到严重破坏的圆明园让我们没有办法具体地感受到它曾经的辉煌以及华丽，但是还是有很多的专家学者们认为需要保留现在圆明园现在的残缺美和废墟美，所以虚拟现实技术的应用对于圆明园美景的重现就具有非常重要的作用，通过构建圆明园景观模型不及能够让更多的人看到圆明园以往的风光，还能够避免因为盲目扩建以及开发损坏现有的古迹，除此之外，虚拟现实技术在古建筑的修复中还有很多例子可循，所以说虚拟现实技术的出现和应用对于我们每一个人来说都具有非常重要的意义[6]。

3.2 虚拟现实技术辅助景观建筑教育

在素质教育的影响下，越来越多的教育学者们意识到虚拟现实技术在建筑景观教育中的重要意义。在传统教学方法中，经常采用老师们在课堂上讲、学生们在座位上听的教学方式，但是这种填鸭式方式不仅缺乏师生之间的情感交流，在一定程度上也会扼杀学生们的学习兴趣，而虚拟现实技术在建筑景观教育中的应用不仅贯彻落实了以人为本的教育理念，还能够以其独特的体验性以及代入性来唤起学生们的学习欲望，除此之外，虚拟现实技术的还可以帮助学生们在其眼前构建虚拟的四维建筑景观，更加直观的教育方式，不仅能够帮助学生们更好的掌握本节课程中所学习的建筑知识，除此之外，虚拟现实技术在建筑教育中的应用还能够帮助学生们制作自己的建筑模型，为进入工作状态打下坚实的基础，建筑模型的设计和运营过程中，还能够帮助学生们发现自己在学习过程中没有掌握的问题，更加具体地意识到自己的不足之处，贯彻落实了以人为本的教学理念，构建综合素质人才，帮助学生们构建教学知识和建筑经验之间的关系，有效提高了景观建筑教育的教学效率。

3.3 虚拟显示技术辅助城乡规划建设应用

虚拟现实技术在城乡规划中也扮演着重要的角色，对于整个城市的规划和发展具有非常重要的作用，在实际生活中，城市规划需要对全城范围内的整体布局作出调整，如果采用传统的绘制地图的方法，不仅需要花费大量的时间，还需要消耗大量的人力物力，除此之外，资源的浪费和设计的合理性也都在我们的考虑之中。城乡规划实施计划的决策不仅由政府来决策，还需要综合的考虑到策划者、实施者以及体验者们的意见，虚拟现实技术在城乡规划中的应用不仅仅是简单的构建城市的模型，还可以在构建模型的过程中表现出规划过程中的环境因素、地理形貌。安全系数等一系列复杂的内容，还能够从根本上避免设计的风险，虚拟现实是由真实数据形成的数字化模型，是严格按照科学的工程要求来塑造的四维空间模型，可以真正意义上实现人机交互，综合呈现一个城乡规划过程中所需要的各项复杂的信息因素，有效提高城乡规划工程的质量和效率。

4.建筑景观设计中虚拟现实技术的应用方法

4.1 建筑景观设计中虚拟现实技术的应用流程

虚拟技术在建筑景观设计中的应用不及能够有效减轻建筑景观设计师们的工作难度，还能够将设计师的设计效果以3D的形式呈现在客户的面前，此外，越来越成熟的虚拟现实技术还可以帮助设计师们发现在设计建筑景观过程中所存在的一些非常微小的问题。在实际建筑景观中应用虚拟现实技术需要经过收集资料、构建三维场景以及基于平台实现集成三个步骤。

模型的构建是虚拟现实技术在建筑景观设计中的一个重要环节，利用虚拟现实技术制作模型的关键在于如何才能构建一个真实度较高的模拟环境，在模拟环境的构建过程中，不仅要求场景难易程度适中，还要求模型具备所必需的三维场景和立体声音等内容。地形模型的构建是虚拟模型构建中难度最大的部分，对于地势较为平坦的小区来说，地形变化幅度较低，所以一般采用几何平面来代替，而对于地形变化较高的山坡、土丘来说，则可以借助灰度图像来制作模型，对比之下，建筑模型的建模则较为简单，只需要按照实际尺寸和画面之间的比例勾勒底线轮廓后再纵向拉伸形成建筑物的概貌后，再对门窗、楼梯、阳台等细节工程进行添加和细化即可。在建设好基础的景观模型后，则需要结合实体赋材质和设置光源既可以进入动态浏览，以三维方式所呈现出来的景观雏形能够让客户仿佛真正的身处在景观之中。

随着时代的发展和虚拟技术应用能力的提高，在构建建筑景观的过程中对于其真实感和实时性的要求变得越来越高，园林景观设计多种多样，且造型各不相同，为了减轻设计师们的工作负担，在必要时，设计师们只需要利用计算机系统对贴图坐标进行计算后用位图文理材质实体进行实时显示即可呈现相同的景观模型效果。而为了有效提高建筑景观中光源的真实度，在用虚拟现实技术设置景观模型中光源的时候，也不会直接采用颜色的填补，而是选择使用色彩的融合或柔化等技术来提高模型的显示精度。

除此之外，植物也是建筑景观设计中经常会用到的元素，但是在建模的过程中，植物的建模则给设计师们创造了很大的难题。目前很多设计师在完成植物、树木建模的过程中，都会选择使用PS软件在模型中添加贴图，对于体积较大的植物来说，则选用不同角度的照片来实现模型的建立，这样的建模方式在实际应用过程中会大大降低模型的真实度，无法让客户产生共鸣感，虽然虚拟技术已经广泛的应用到建筑景观模型构建之中，但是因为三维植物模型较少，现有的三维树模型也不符合中国境内常见树种的特点，且树木模型的专业性较差，仿真度较低，所以设计者们在建立建筑景观虚拟模型时，往往会采用远处多角度树图片、近处树模型的方式来表现建筑景观中的树木，虚拟技术应用的不完善即让我们发现了现阶段建筑景观中虚拟技术应用的不足，也为我们指引了未来发展的方向。

4.2 建筑景观设计中虚拟现实技术应用的注意事项

一个虚拟现实技术模型的基本内容包括场景尺寸、单位、模型归类塌陷、命名、节名编辑，纹理、坐标、纹理尺寸、纹理格式、材质球、在创作建筑景观虚拟技术模型的过程中，要求这些指标必须要严格符合国家的标准，所以一个归类清晰、简单明确、制作规范的模型文件在后期的程序管理中扮演着重要的角色。此外，在建立模型的过程中，我们还需要考虑到模型的尺寸和比例，按照惯例，在制作建筑景观模型的时候通常采用的长度单位是毫米（mm），并根据实际情况来选择合适的比例，确保所建模型的仿真性和客观性，此外，如果建模的时候由计算机辅助设计图时，则需要根据计算机辅助设计图进行建模，计算机辅助设计图的应用能够更好地保证设计图纸的准确性，如果没有提供计算机辅助设计图纸时，设计者则需要根据手头已有的资料，例如视频、图片等内容合理建模，将设计的风险降到最低。此外，在选择模型内容的材质时，也需要设计者整合专业的设计知识后才能够进行操作，例如奥林匹克公园的仰山种植设计以及福安宫屋顶的绿化都因为绿树模型材质的选择恰当而使实际情况达到了预想的效果，所以模型材质的选择是决定设计完成度和真实度的重要标准。模型的细化、优化以及灯光的烘焙都是决定虚拟现实技术在建筑景观中应用效果的重要内容。

5.总结

虽然虚拟现实技术在建筑景观设计中已经得到了很广泛的应用，但是还是有很多问题需要我们去不断的优化和完善的，只有通过不断提高三维空间中模型的细化程度，并设置光度的可快捷调节性等方式才能其实提高虚拟现实的应用效率，也只有这样，才能够从根本上促进我国景观建筑行业的不断发展。