基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的園林景觀設(shè)計(jì)研究

摘" " 要：數(shù)字時(shí)代的來(lái)臨必然會(huì)給園林景觀設(shè)計(jì)帶來(lái)革命性的變化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新興的計(jì)算機(jī)輔助手段，在園林景觀設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在輔助設(shè)計(jì)和概念表達(dá)兩個(gè)方面。在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)時(shí)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人與場(chǎng)景之間的深度互動(dòng)，這有助于更全面地理解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖和核心理念。從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的構(gòu)成、分類和設(shè)計(jì)流程出發(fā)，論述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于園林景觀設(shè)計(jì)的重要意義和具體方法，希望能夠?qū)@林景觀設(shè)計(jì)起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；園林景觀設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)；主體構(gòu)思

中圖分類號(hào)：TU986" " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " 文章編號(hào)：1005-7897（2025）03-0049-03

0" 引言

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借其特有的沉浸式體驗(yàn)和高交互性正在逐步向各行業(yè)領(lǐng)域滲透，園林景觀設(shè)計(jì)也不例外。傳統(tǒng)園林景觀設(shè)計(jì)通常依靠平面圖紙與物理模型相結(jié)合，很難完整地表現(xiàn)出設(shè)計(jì)空間感與整體效果。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)師得到了前所未有的設(shè)計(jì)工具和平臺(tái)，這使得其設(shè)計(jì)流程變得更為直觀、高效且富有創(chuàng)意。本文先概述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，再詳細(xì)分析了園林景觀設(shè)計(jì)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的意義，最后圍繞虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在園林景觀設(shè)計(jì)各流程中的具體應(yīng)用展開論述，主要包括初期概念設(shè)計(jì)、中期主體構(gòu)思和后期設(shè)計(jì)優(yōu)化，以期對(duì)推動(dòng)園林景觀設(shè)計(jì)數(shù)字化進(jìn)程有所幫助[1]。

1" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.1" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的構(gòu)成及分類

對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的構(gòu)成和分類進(jìn)行深入探討，是為了更好地理解其工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。

在技術(shù)構(gòu)成上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包括硬件、軟件與內(nèi)容3個(gè)核心要素。硬件主要由高性能計(jì)算機(jī)、頭戴式顯示器、位置追蹤器和數(shù)據(jù)手套組成，這些設(shè)備共同搭建起能與用戶實(shí)時(shí)互動(dòng)的虛擬環(huán)境。軟件部分負(fù)責(zé)虛擬環(huán)境生成、渲染以及對(duì)用戶交互做出反應(yīng)，主要涉及三維圖形引擎、物理引擎和聲音處理等關(guān)鍵技術(shù)。內(nèi)容是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之魂，涉及虛擬場(chǎng)景設(shè)計(jì)、建模、動(dòng)畫及音效各方面，給用戶帶來(lái)豐富多樣的虛擬感受。

從分類上看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)按不同標(biāo)準(zhǔn)與需要可劃分為許多類型。按沉浸程度分，有完全沉浸、半沉浸、非沉浸3種。全沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)利用頭戴式顯示器和其他裝置讓用戶全身心地投入虛擬世界之中，達(dá)到高度真實(shí)的感受；半沉浸式是通過(guò)某些設(shè)備或用戶界面來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)世界的融合；非沉浸式的交互更多地依賴于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的用戶界面。

1.2" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的設(shè)計(jì)流程

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)流程是一個(gè)嚴(yán)格和系統(tǒng)化的流程，包括需求分析、概念設(shè)計(jì)、模型構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)、測(cè)試和優(yōu)化以及發(fā)布和維護(hù)等多個(gè)關(guān)鍵步驟。需求分析作為設(shè)計(jì)流程中的出發(fā)點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)師洞察用戶真實(shí)需求，厘清虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景及功能需求。設(shè)計(jì)師與用戶及有關(guān)利益方進(jìn)行充分交流，才能保證設(shè)計(jì)方案符合實(shí)際需要，取得預(yù)期效果。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。這一階段設(shè)計(jì)師需依據(jù)需求分析結(jié)果提出創(chuàng)新、可行的設(shè)計(jì)方案。其中包括決定虛擬環(huán)境總體風(fēng)格、布局及交互方式，從而建立滿足用戶預(yù)期的虛擬世界。在模型構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，概念設(shè)計(jì)被轉(zhuǎn)化為具體的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)師需使用專業(yè)建模軟件及工具在虛擬環(huán)境中按照設(shè)計(jì)方案建立三維模型并加入相關(guān)材料、紋理及光影效果，還要在虛擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)交互功能，讓用戶與虛擬世界實(shí)時(shí)交互。建模實(shí)現(xiàn)完成之后，測(cè)試和優(yōu)化是保證虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)質(zhì)量以及用戶體驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)師要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行綜合測(cè)試，主要包括功能測(cè)試、性能測(cè)試以及用戶體驗(yàn)測(cè)試，從而發(fā)現(xiàn)和解決可能存在的問(wèn)題與缺陷。設(shè)計(jì)師可根據(jù)測(cè)試結(jié)果有針對(duì)性地對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與完善，增強(qiáng)其穩(wěn)定性與用戶體驗(yàn)。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的設(shè)計(jì)流程中，發(fā)布和維護(hù)處于收尾階段。這一階段設(shè)計(jì)師需把經(jīng)過(guò)優(yōu)化的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)分發(fā)至對(duì)應(yīng)的平臺(tái)或者設(shè)備中以方便用戶進(jìn)行操作。同時(shí)，需要不斷地維護(hù)與更新系統(tǒng)以保證其能滿足用戶需求與技術(shù)發(fā)展變化的要求。

2" 園林景觀設(shè)計(jì)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的意義

2.1" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使景觀設(shè)計(jì)意圖直觀呈現(xiàn)

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于園林景觀設(shè)計(jì)，給設(shè)計(jì)師直觀地展示自己設(shè)計(jì)意圖帶來(lái)了新的途徑。傳統(tǒng)園林景觀設(shè)計(jì)通常依靠平面圖紙與二維效果圖，很難將設(shè)計(jì)方案立體效果與空間感綜合表現(xiàn)出來(lái)。但在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幫助下，設(shè)計(jì)者能夠構(gòu)造三維虛擬園林場(chǎng)景并且通過(guò)頭戴式顯示器和其他裝置讓使用者身臨其境地感受虛擬環(huán)境，由此直觀感受到設(shè)計(jì)方案總體布局、景觀元素造型與色彩搭配、空間層次感與流動(dòng)性等，如圖1所示。這一直觀呈現(xiàn)方式既有利于設(shè)計(jì)師更加精準(zhǔn)地掌握設(shè)計(jì)方案中的細(xì)節(jié)及效果，也為業(yè)主、施工人員等利益相關(guān)者搭建了共同的溝通平臺(tái)。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，各方人員能夠在虛擬環(huán)境中自由漫游和體驗(yàn)，從而能夠提出寶貴的意見和建議，確保在設(shè)計(jì)初期就能夠充分考慮和滿足各方的需求和期望。這樣既可降低后期改造調(diào)整工作量，又可提高設(shè)計(jì)方案可行性與認(rèn)可度[2]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也有助于設(shè)計(jì)師對(duì)方案的比選與優(yōu)選，設(shè)計(jì)師通過(guò)構(gòu)造若干個(gè)虛擬場(chǎng)景來(lái)比較各種設(shè)計(jì)方案的結(jié)果及區(qū)別，以選出最佳方案。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能模擬出不同時(shí)期、不同季節(jié)、不同天氣情況下園林景觀的效果，為設(shè)計(jì)師提供更多設(shè)計(jì)參考。

2.2" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助激發(fā)設(shè)計(jì)師創(chuàng)作靈感

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于園林景觀設(shè)計(jì)，不僅是為了直觀地展現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，也是為了幫助啟發(fā)設(shè)計(jì)師創(chuàng)作靈感。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)師通常局限于二維圖紙與有限想象空間內(nèi)，很難將自己的想法完整地表現(xiàn)出來(lái)并付諸實(shí)踐。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則通過(guò)建立三維虛擬環(huán)境給設(shè)計(jì)師帶來(lái)沉浸式創(chuàng)作平臺(tái)。在此平臺(tái)中，設(shè)計(jì)師可自由探索，嘗試并修改設(shè)計(jì)方案以激發(fā)更多的靈感。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以模擬逼真的園林場(chǎng)景以及光影效果，讓設(shè)計(jì)師可以更直觀地感受設(shè)計(jì)方案的實(shí)際效果。這樣的沉浸式體驗(yàn)?zāi)軌驇椭O(shè)計(jì)師更深入地理解景觀元素間的聯(lián)系，識(shí)別潛在的設(shè)計(jì)問(wèn)題，并尋找創(chuàng)新的解決方案，如圖2所示。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還具有交互性、實(shí)時(shí)反饋等特性。設(shè)計(jì)師可通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行并修改虛擬環(huán)境，即時(shí)查看設(shè)計(jì)變化的影響。這一即時(shí)反饋機(jī)制使得設(shè)計(jì)師可以更快速地對(duì)設(shè)計(jì)方案開展調(diào)整與優(yōu)化，從而避免傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要重復(fù)修改、等待渲染等煩瑣步驟。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能夠結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)給設(shè)計(jì)師帶來(lái)更多智能化設(shè)計(jì)輔助。通過(guò)對(duì)用戶行為及喜好進(jìn)行分析，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提出具有針對(duì)性的設(shè)計(jì)建議，以幫助設(shè)計(jì)師更好地掌握市場(chǎng)需求及用戶心理。

2.3" 園林景觀設(shè)計(jì)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是必然趨勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在園林景觀設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，既是現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，又是行業(yè)進(jìn)步和革新的內(nèi)在需求。在信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)憑借自身特有的優(yōu)勢(shì)正在逐步深入園林景觀設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的每一個(gè)環(huán)節(jié)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在園林景觀設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，可以大幅提高園林景觀設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)三維的虛擬場(chǎng)景，為設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)直觀的方式來(lái)設(shè)計(jì)和調(diào)整其方案，這極大地縮短了設(shè)計(jì)的時(shí)間并提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有利于促進(jìn)園林景觀設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字化時(shí)代下，各行業(yè)均積極尋求數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路，園林景觀設(shè)計(jì)行業(yè)亦然。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)數(shù)字化管理、設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化處理和設(shè)計(jì)成果數(shù)字化展示等功能，以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程。

3" 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在園林景觀設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1" 初期的概念設(shè)計(jì)

在園林景觀設(shè)計(jì)初期，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入給概念設(shè)計(jì)帶來(lái)了翻天覆地的改變。傳統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)更多是靠設(shè)計(jì)師的構(gòu)思與手繪草圖來(lái)完成，這類方法雖能表現(xiàn)設(shè)計(jì)師的構(gòu)思，卻很難完全表現(xiàn)出設(shè)計(jì)的空間感與整體效果。但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入使設(shè)計(jì)師可以借助三維建模軟件來(lái)展開初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師可通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建虛擬環(huán)境，對(duì)設(shè)計(jì)元素的位置、尺寸、材料等性質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并觀察到不同設(shè)計(jì)元素間的結(jié)合效果，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行迭代與優(yōu)化。這種既直觀又有效的設(shè)計(jì)方式在提高設(shè)計(jì)效率的同時(shí)，使設(shè)計(jì)師對(duì)整體風(fēng)格與氣氛有了更精準(zhǔn)的掌握[3]。

3.2" 中期的主體構(gòu)思

園林景觀設(shè)計(jì)中期，深化和提煉主體構(gòu)思是關(guān)鍵一環(huán)。在這一環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)師需要對(duì)設(shè)計(jì)方案深入推敲與改進(jìn)，保證其合理性與可實(shí)施性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用對(duì)中期主體構(gòu)思起到有力支撐。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能將設(shè)計(jì)方案以三維效果實(shí)時(shí)展現(xiàn)出來(lái)，讓設(shè)計(jì)師從各個(gè)角度和側(cè)面考察設(shè)計(jì)方案的好壞，如圖3所示。借助頭戴式顯示器及其他裝置，設(shè)計(jì)師可在虛擬風(fēng)景園林中“身臨其境”遨游，體驗(yàn)空間布局、景觀韻律及材料質(zhì)感，進(jìn)而更準(zhǔn)確地捕捉設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)與整體效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也具有很強(qiáng)的交互功能，設(shè)計(jì)者可在虛擬環(huán)境下實(shí)時(shí)修改、調(diào)整設(shè)計(jì)方案。不論是調(diào)整植物配置、改變道路走向或是優(yōu)化水體設(shè)計(jì)等，設(shè)計(jì)者均可借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行即時(shí)反饋與校正，使設(shè)計(jì)靈活性與效率得到極大提升。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能幫助設(shè)計(jì)師比較并優(yōu)化方案。通過(guò)搭建若干個(gè)虛擬場(chǎng)景，設(shè)計(jì)者可在同一個(gè)平臺(tái)下比較不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而選出最佳方案。

3.3" 后期的設(shè)計(jì)優(yōu)化

在園林景觀設(shè)計(jì)后期，設(shè)計(jì)優(yōu)化作為關(guān)鍵一環(huán)，直接影響設(shè)計(jì)方案最終成效與實(shí)施質(zhì)量。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用給設(shè)計(jì)優(yōu)化帶來(lái)了強(qiáng)大的技術(shù)支持。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以構(gòu)造一個(gè)高度真實(shí)的虛擬環(huán)境，讓設(shè)計(jì)師在其中沉浸式體驗(yàn)，通過(guò)這樣一種身臨其境的感受，設(shè)計(jì)師可以更加精準(zhǔn)地掌握設(shè)計(jì)空間感、比例關(guān)系以及景觀元素細(xì)節(jié)處理等方面的內(nèi)容，進(jìn)而找出設(shè)計(jì)方案中的問(wèn)題與不足之處。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有實(shí)時(shí)交互、動(dòng)態(tài)模擬等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)師可在虛擬環(huán)境下實(shí)時(shí)調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并觀察各種設(shè)計(jì)策略的整體效果。這一即時(shí)反饋機(jī)制使得設(shè)計(jì)師可以快速做出決定，從而避免了后期實(shí)施階段的大幅度修改與調(diào)整。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能模擬出不同時(shí)期、不同季節(jié)、不同天氣情況下景觀效果的變化，為設(shè)計(jì)師提供更多設(shè)計(jì)參考[4]。通過(guò)對(duì)不同情景的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行比較，設(shè)計(jì)師可以選出最佳設(shè)計(jì)方案，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的針對(duì)性與實(shí)用性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可應(yīng)用于設(shè)計(jì)方案展示與報(bào)告。通過(guò)制作優(yōu)質(zhì)渲染圖像與視頻，設(shè)計(jì)師可以將設(shè)計(jì)方案最終結(jié)果直觀呈現(xiàn)給業(yè)主、施工方等利益相關(guān)者，提高其對(duì)設(shè)計(jì)方案的認(rèn)同與信任。

4" 結(jié)語(yǔ)

將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于園林景觀設(shè)計(jì)，給設(shè)計(jì)師帶來(lái)了空前的設(shè)計(jì)體驗(yàn)與工作效率。在前期概念設(shè)計(jì)、中期主體構(gòu)思、后期設(shè)計(jì)優(yōu)化等階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起到了舉足輕重的作用，其既能實(shí)時(shí)展現(xiàn)設(shè)計(jì)方案三維效果，讓設(shè)計(jì)師從各方面考察其優(yōu)缺點(diǎn)，又能提供較強(qiáng)的交互功能，讓設(shè)計(jì)師可以在虛擬環(huán)境下實(shí)時(shí)修改、調(diào)整設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可應(yīng)用于各種場(chǎng)景設(shè)計(jì)效果的仿真，給設(shè)計(jì)師帶來(lái)更全面的設(shè)計(jì)借鑒[5]。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在園林景觀設(shè)計(jì)領(lǐng)域中是一項(xiàng)重要的技術(shù)革新，有利于促進(jìn)園林景觀設(shè)計(jì)創(chuàng)新發(fā)展，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量及可實(shí)現(xiàn)性。

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作者簡(jiǎn)介：黃嘉穎（1992— ），女，漢族，廣東清遠(yuǎn)人，本科，工程師，主要從事園林方面工作。