鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計系統(tǒng)研究

劉慶慧 杜鵬

摘? 要： 由于傳統(tǒng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計系統(tǒng)獲取的二維成品圖很難使用戶滿意，為了提高用戶滿意度，提出鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計系統(tǒng)研究。在系統(tǒng)硬件設計方面，沿用了傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)的傳感器和數(shù)據(jù)識別器，并融入了系統(tǒng)整體架構設計。在系統(tǒng)軟件設計方面，優(yōu)化設計了系統(tǒng)的界面，又結合系統(tǒng)三維成像應用程序設計，以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化模型設計，實現(xiàn)了鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計系統(tǒng)的設計。結果表明，提出的虛擬設計系統(tǒng)較傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)，更適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化的虛擬設計。

關鍵詞： 鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀; 空間優(yōu)化; 虛擬設計系統(tǒng); 系統(tǒng)設計; 三維成像設計; 仿真分析

Abstract： As the 2D end?product figure obtained by the virtual design system of township landscape space optimization is difficult to satisfy users， a study of the virtual design system for optimizing the township landscape space is proposed. In terms of system hardware design， the sensor and the data recognizer of the traditional virtual design system are continued and integrated into the overall system architecture design. In the aspect of system software design， the interface of the system is optimal designed， on which the system 3D imaging application program design and the design of the township landscape space optimization model are performed， so as to achieve the design of the virtual design system of township landscape space optimization. The results show that the proposed virtual design system is more suitable for the virtual design of the township landscape space optimization than that of the traditional virtual design system.

Keywords： township landscape; space optimization; virtual design system; system design; 3D imaging design; simulation analysis

0? 引? 言

伴隨著城市化進程的加快及環(huán)境污染的加劇，鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民越來越意識到景觀對生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要性。在這種趨勢的推動下，鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化布局的設計成為當今亟需解決的問題[1]。由于傳統(tǒng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計系統(tǒng)的設計效果較差，因此提出鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計系統(tǒng)研究。

1? 系統(tǒng)總體架構設計

根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展要求，在系統(tǒng)整體架構設計過程中，要先突破傳統(tǒng)設計系統(tǒng)無法滿足居民審美觀念的瓶頸[2]。系統(tǒng)的整體架構由數(shù)據(jù)層（由數(shù)據(jù)識別器完成）、邏輯層和應用層（由傳感器完成）三個部分組成，如圖1所示。

數(shù)據(jù)層中三維模型數(shù)據(jù)是經(jīng)過終端控制模塊以及系統(tǒng)相關插件處理過的，在烘焙整合鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間后與專題數(shù)據(jù)庫掛接，最后將鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間布局導入到系統(tǒng)中。系統(tǒng)的邏輯層是通過編寫腳本代碼來控制實現(xiàn)的[3?4]。系統(tǒng)的應用層是最終的產(chǎn)品層，主要由人機交互、立體顯示和三維仿真這三個模塊組成。

2? 系統(tǒng)界面設計

由于傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)設計出的二維成品圖不能清楚地向用戶展示空間布局。為了提高用戶滿意度，系統(tǒng)界面設計分為功能菜單欄、三維鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀顯示窗口和二維景觀顯示窗口為三個部分[5?6]。

系統(tǒng)界面的功能菜單欄設計在界面主視窗的最左側，這種設計形式可以使用戶更加直觀地了解鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間布局。系統(tǒng)的主界面如圖2所示。

主視窗區(qū)域呈現(xiàn)出來的是用戶觀察到鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間布局的三維效果，鷹眼視窗呈現(xiàn)出來的是與主視窗對應的二維平面圖，兩個視窗顯示對象是同步刷新的[7]。查詢操作界面如圖3所示。

3? 系統(tǒng)三維成像應用程序設計

完成了系統(tǒng)的界面設計后，設計三維成像應用程序的編程調(diào)用VP函數(shù)來實現(xiàn)[8]，應用程序的編程流程如圖4所示。

4? 鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化模型設計

在設計系統(tǒng)的軟件設計中，采用變尺度混沌算法賦權鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀的合理性特征，優(yōu)化合理性特征參數(shù)權重[9]。模型建立的具體步驟如下：

假設S（t）代表t時刻鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀的靜態(tài)評估值，[fi]代表參數(shù)[xi]的權重，得到鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化的靜態(tài)評估模型為：

假設F代表鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化狀態(tài)特征權重的目標函數(shù)，利用式（2）可以得出鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化合理性特征參數(shù)最優(yōu)權重的目標函數(shù)：

利用鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化合理性特征參數(shù)最優(yōu)權重的目標函數(shù)[10]，依托鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化的靜態(tài)評估模型處理[fi*]，最終得到鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化模型，如下：

綜上所述，基于系統(tǒng)總體架構設計優(yōu)化了傳統(tǒng)的系統(tǒng)界面，實現(xiàn)了鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化模型設計，從而完成虛擬設計系統(tǒng)的設計。

5? 仿真分析

5.1? 構建系統(tǒng)運行環(huán)境

服務器端的運行環(huán)境為Windows 2000 Servers的操作系統(tǒng)，服務器的版本選擇網(wǎng)絡信息服務5.1及以上的版本。系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2000，客戶端的運行環(huán)境為Windows 2000的操作系統(tǒng)，瀏覽器的版本選擇6.0及以上的版本，實驗過程中推薦使用的分辨率為1 280×800及以上。

5.2? 實驗方法及步驟

仿真過程中設置不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計元素，定義不同元素的權重值，利用傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)作為實驗的對比對象。不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計元素模擬權重值曲線如圖5所示。

準備兩臺計算機并安裝仿真軟件，將圖5的權重值模擬曲線載入到仿真軟件中，將兩臺計算機分別安裝傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)和本文的虛擬設計系統(tǒng)。登錄設計網(wǎng)站，網(wǎng)站主界面如圖6所示。

然后將兩個虛擬設計系統(tǒng)設計出來的成品展現(xiàn)給用戶。設計成品如圖7和圖8所示。

5.3? 實驗結果分析

根據(jù)不同虛擬設計系統(tǒng)獲取的用戶滿意程度，繪制用戶滿意度曲線，如圖9所示。

在用戶滿意度曲線中可以看出，當服務設施便利程度的權重值為0.15時，傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)獲得用戶滿意度高于本文虛擬設計系統(tǒng)。隨著權重值的升高，本文虛擬設計系統(tǒng)的用戶滿意度明顯高于傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)的用戶滿意度。因此提出的虛擬設計系統(tǒng)獲取的鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化的成品圖更容易獲得用戶滿意。根據(jù)統(tǒng)計學原理計算得到，提出的虛擬設計系統(tǒng)獲得用戶滿意度的平均值為3.75分，而傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)平均值為-1.25分。因此得出，提出的虛擬設計系統(tǒng)較傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)，更適合鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化的虛擬設計。

6? 結? 語

本文提出鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計系統(tǒng)研究。設計了虛擬設計系統(tǒng)的總體架構，并結合了系統(tǒng)界面設計、應用程序設計以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化模型的設計，實現(xiàn)了本文的研究。仿真實驗結果表明，提出的鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)虛擬設計系統(tǒng)，更容易獲得用戶滿意。

希望本文的研究可以為鄉(xiāng)鎮(zhèn)景觀空間優(yōu)化虛擬設計系統(tǒng)設計提供理論支持。

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