互聯(lián)網(wǎng)+VR技術(shù)在園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

張雪梅 王吉民 于守超 付裕 孟涵 徐曉鈺

摘要 為了探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)在園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究，本文以臨清鈔關(guān)遺址公園為例，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過植物造景設(shè)計(jì)、智能照明設(shè)計(jì)、智能鋪裝設(shè)計(jì)、智能水景設(shè)計(jì)以及VR交互展示等方法，模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的視覺、聽覺、觸覺等，將現(xiàn)實(shí)生活中的動(dòng)植物、建筑等動(dòng)態(tài)景物及靜態(tài)景物全部合理地運(yùn)用到園林虛擬環(huán)境中，進(jìn)行不同層面的園林規(guī)劃設(shè)計(jì)，將臨清鈔關(guān)遺址再次呈現(xiàn)出來，并為未來的遺址修復(fù)提供借鑒。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)；園林規(guī)劃；人工智能；景觀設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào) TU986.2? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-7731（2023）03-0073-04

Research on the Application of Internet + VR Technology in Landscape Design

——Taking the Design of Linqing Chaoguan Ruins Park as an Example

ZHANG Xuemei? ?WANG Jimin? ?YU Shouchao*? ?FU Yu? ?MENG Han? ?XU Xiaoyu

（College of Agronomy and Agricultural Engineering， Liaocheng University， Liaocheng Shandong 252000）

Abstract In order to explore the application of virtual reality technology and Internet in garden planning and design， taking Linqing Chaoguan Ruins Park as an example， using virtual reality technology， through the methods of plant landscape design， intelligent lighting design， intelligent pavement design， intelligent waterscape design and VR interactive display， simulate the vision， hearing and touch in the real environment. The dynamic and static scenes such as animals， plants and buildings in real life are reasonably applied to the garden virtual environment， and the garden planning and design at different levels are carried out to present the Linqing banknote pass site again， and provide reference help for the restoration of the site in the future.

Keywords virtual reality; landscape planning; artificial intelligence; landscape design

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)與風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)工作相結(jié)合，能夠提高風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)的體驗(yàn)效果和施工水平。在園林設(shè)計(jì)中應(yīng)用VR技術(shù)有利于互動(dòng)與交流、不同設(shè)計(jì)方案的比較、節(jié)約資源，配合鋪裝、燈光、色彩，構(gòu)造設(shè)計(jì)模型，能將傳統(tǒng)理念與現(xiàn)代觀點(diǎn)很好地結(jié)合在一起。高水平、高效率地處理風(fēng)景園林設(shè)計(jì)過程中傳遞出來的信息，不僅讓設(shè)計(jì)師的整體設(shè)計(jì)水平得到提升，還可以提高風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的真實(shí)施工質(zhì)量，達(dá)到所見即所得的效果。所以，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用在園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中有著不可替代的積極作用。

1 臨清鈔關(guān)遺址公園現(xiàn)狀分析

臨清鈔關(guān)始建于1429年，至今已有590余年歷史。臨清運(yùn)河鈔關(guān)是國家重點(diǎn)文物保護(hù)單位[1]，是當(dāng)下中國古代運(yùn)河稅收組織僅存的典型遺址，是運(yùn)河文明關(guān)鍵載體。該研究場地位于臨清市城區(qū)內(nèi)運(yùn)河旁，規(guī)劃用地面積約10 000 m2，周圍多為民用住宅，是聊城市歷史文化脈絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)，事關(guān)城市長遠(yuǎn)發(fā)展和人民福祉。但臨清鈔關(guān)原有建筑受到一定程度的損壞，因此要進(jìn)行適當(dāng)改造修復(fù)，妥善保護(hù)文物古跡。

歷經(jīng)約600年的臨清鈔關(guān)存在諸多問題。如建筑遭到破壞，地面鋪裝不完整，照明及噴灌系統(tǒng)不完善、植物配置欠缺等、具體如圖1所示。對上述元素進(jìn)行修復(fù)并進(jìn)一步完善，需要虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與規(guī)劃設(shè)計(jì)相配合，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，避免不可重復(fù)、效率低下、資源浪費(fèi)等問題出現(xiàn)。

2 臨清鈔關(guān)遺址公園規(guī)劃設(shè)計(jì)分析

臨清鈔關(guān)遺址公園的規(guī)劃設(shè)計(jì)需要利用互聯(lián)網(wǎng)資源技術(shù)?？捎肁utoCAD繪制臨清鈔關(guān)遺址公園的工程制圖、模型和效果分析圖等，展示設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)理念；SketchUp、Lumion和3D Max等三維軟件能夠直觀、立體地展示規(guī)劃設(shè)計(jì)的三維效果圖。

臨清鈔關(guān)遺址公園的規(guī)劃設(shè)計(jì)以原真性、可持續(xù)發(fā)展性、以人為本、合理組織景觀空間為原則，融入現(xiàn)代科技VR技術(shù)，合理利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與大眾互動(dòng)。具體設(shè)計(jì)分為鈔關(guān)博物館、入口街道、古建筑遺址、文化長廊、竹林靜謐區(qū)、林下休閑區(qū)等功能分區(qū)（如圖2所示）。

臨清鈔關(guān)遺址公園設(shè)計(jì)可通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)出來（如圖3所示）。首先，利用互聯(lián)網(wǎng)資源在地圖上找到臨清鈔關(guān)遺址公園的地理位置，確定總體規(guī)劃面積以及周邊環(huán)境狀況；其次，根據(jù)設(shè)計(jì)圖構(gòu)建所需要的建筑、植物、園林小品等各種模型；最后，在虛擬環(huán)境空間中將整個(gè)設(shè)計(jì)圖完整表達(dá)出來，大到古建筑群落，小到花卉盆景。

2.1 植物造景設(shè)計(jì)

植物是園林造景中不可缺少的元素之一，在這個(gè)追求綠色生活的時(shí)代，植物造景設(shè)計(jì)尤為重要。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與植物造景設(shè)計(jì)的有效結(jié)合能夠幫助設(shè)計(jì)師更好地完成造景設(shè)計(jì)[2]。在虛擬環(huán)境空間中，可以制造出存在于自然環(huán)境中的植物類型，通過VR技術(shù)能夠隨意地放置各種植物，進(jìn)行不同類型的排列組合，獲得不同的植物景觀設(shè)計(jì)，按照場地的要求選擇最適合的植物造景設(shè)計(jì)。VR技術(shù)的運(yùn)用能夠讓設(shè)計(jì)師更直觀、立體、鮮明地理解園林植物景觀設(shè)計(jì)的每一個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)沉浸式和交互性的設(shè)計(jì)體驗(yàn)[3]。

臨清鈔關(guān)遺址內(nèi)保存下來許多植物，部分樹齡已有百年，冠層龐大，嚴(yán)重遮擋了室內(nèi)采光，必須進(jìn)行移植。在虛擬環(huán)境空間中進(jìn)行移植簡單便捷，數(shù)秒時(shí)間就能夠進(jìn)行多次移植，便于找出最佳移植地點(diǎn)并應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)中，既節(jié)約了時(shí)間和資源，也提高了樹木成活率。有些地方的植物配置效果不佳，需要進(jìn)行植物景觀的重新配置，虛擬環(huán)境空間中可以呈現(xiàn)出各種植物的景觀配置，輕松解決該問題（如圖4所示）。

園林植物栽植過后，園林綠地養(yǎng)護(hù)成為最重要的問題，園林綠地面積過大，消耗的人力資源過多，只依靠人力不能夠很好地維持養(yǎng)護(hù)效果。因此，可積極拓展園林綠地養(yǎng)護(hù)思路，將互聯(lián)網(wǎng)與園林綠地養(yǎng)護(hù)結(jié)合起來，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+園林綠地養(yǎng)護(hù)”系統(tǒng)（如圖5所示），通過大數(shù)據(jù)直觀地了解養(yǎng)護(hù)效果，使園林綠地可持續(xù)發(fā)展。

2.2 智能照明設(shè)計(jì)

園林景觀設(shè)計(jì)中需要氛圍性及功能性的照明燈。氛圍性照明是指燈光根據(jù)周圍環(huán)境變化做出相應(yīng)的色彩及亮度變化；功能性照明是指燈光按照所在場所的功能用途來調(diào)節(jié)燈光變化[4]。隨著人工智能的不斷發(fā)展，智能照明系統(tǒng)中的感應(yīng)裝置會(huì)根據(jù)周圍環(huán)境變化做出相應(yīng)調(diào)整，具有一定可變性和互動(dòng)性。

臨清鈔關(guān)遺址公園內(nèi)照明系統(tǒng)線路復(fù)雜，存在一定的危險(xiǎn)，必須進(jìn)行全方位更換改造。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以對所有燈光進(jìn)行設(shè)計(jì)，對效果不佳的燈光進(jìn)行替換，如臨清鈔關(guān)遺址公園的入口街道、草坪休憩、文化廣場等處的燈光就大不相同（如圖6所示），而人工智能可以識(shí)別出不同光源（如圖7所示），再結(jié)合虛擬環(huán)境空間，呈現(xiàn)五光十色的夜景。

2.3 智能鋪裝設(shè)計(jì)

地面鋪裝影響整個(gè)環(huán)境的氛圍，是影響園林景觀非常重要的因素之一。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展能夠很好地解決地面鋪裝問題。在虛擬環(huán)境系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)師可以自由地更換地面、墻壁以及其他地方的材質(zhì)，將不同的材質(zhì)進(jìn)行對比，能夠在眾多鋪裝中選擇，既能滿足地面鋪裝的功能性，還可以讓地面鋪裝更加美觀的材質(zhì)。根據(jù)設(shè)計(jì)意圖在地面上投影出所需要的動(dòng)態(tài)影像，能夠帶來想象和驚喜，實(shí)現(xiàn)功能性與美觀性相統(tǒng)一的設(shè)計(jì)效果（如圖8所示）[5]。

2.4 智能水景設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手法大多以人工假山、瀑布和水流為主，但是這種設(shè)計(jì)手法比較呆板、不靈活，后期的維護(hù)成本較高。利用人工智能技術(shù)的智能感應(yīng)技術(shù)建設(shè)音樂噴泉以及光影水池等，能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)循環(huán)的水景系統(tǒng)，給水景系統(tǒng)增添新的活力和生命力，為精彩水景效果的生成、園林景觀整體設(shè)計(jì)效果的提升提供有利條件（如圖9所示）[6]。

2.5 遺址公園的線上VR交互展示

利用虛擬漫游平臺(tái)，能夠在光輝城市軟件中呈現(xiàn)出三維實(shí)景[7]，VR技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的有效結(jié)合能夠讓大眾隨時(shí)隨地暢游臨清鈔關(guān)遺址公園。現(xiàn)已將光輝城市軟件中看到的漫游景象生成一個(gè)二維碼，大眾可以通過掃描二維碼漫游臨清鈔關(guān)遺址公園的虛擬景象（如圖10所示）?；ヂ?lián)網(wǎng)平臺(tái)的使用加大了漫游虛擬景象的宣傳力度，人們能夠通過互聯(lián)網(wǎng)更多地了解臨清鈔關(guān)遺址公園。

3 結(jié)語

該研究分析了臨清鈔關(guān)日前存在的問題以及在修復(fù)重現(xiàn)過程中可能會(huì)遇到的難點(diǎn)，通過植物造景、智能照明、智能鋪裝、智能水景以及VR交互展示將臨清鈔關(guān)再次重現(xiàn)出來。在虛擬環(huán)境空間中能夠便利地觀察到臨清鈔關(guān)遺址公園的情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足并且改正，互聯(lián)網(wǎng)的加入也給臨清鈔關(guān)遺址公園，帶來更大的知名度，很好地宣傳了臨清鈔關(guān)遺址公園、讓更多的大眾認(rèn)識(shí)到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也為未來的園林規(guī)劃設(shè)計(jì)、遺址修復(fù)等提供了很大的幫助。我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)，互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、人工智能方面也不完善，仍然需要繼續(xù)發(fā)展相關(guān)科學(xué)技術(shù)。

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基金項(xiàng)目 校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（CXCY2021113，CXCY2021237）。

作者簡介 張雪梅（1999—），女，碩士研究生。研究方向：園林景觀設(shè)計(jì)。

于守超*通信作者

收稿日期 2022-04-14