虚拟现实(VR)技术在风景园林规划与设计中的应用研究

摘要

为了继计算机辅助设计软件“三剑客”(CAD、Photoshop和3DS Max)和3S(RS、GIS和GPS)技术应用于风景园林规划与设计之后，寻求新的计算机技术--虚拟现实技术(Virtual Reality Technology)在风景园林规划与设计中的应用的范围、内容和方法。
　　 总结了国内外虚拟现实技术发展状况和虚拟现实技术在我国规划与设计行业发展的现状，通过虚拟现实技术的特征探求对风景园林规划与设计不同层次的影响，应用运筹学中AHP层次分析法分析评价出最适合于风景园林规划与设计专业应用的虚拟现实技术方法；在此方法基础上，对风景园林规划与设计的表现阶段、创作阶段进行校园绿地规划与设计的应用实践和在互联网上进行风景园林规划与设计公众参与，其中重点略侧重于中微观风景园林规划与设计层面地分析，并总结出相关经验认为：
　　 一是在较常用的七种虚拟现实技术--Multigen Vega、VRML、Virtools、Cult3D、Viewpoint、Java3D和QTVR中，应用AHP分析评价出VRML实现方法是最适合于风景园林规划与设计专业应用的虚拟现实实现方法；二是在较常用的九种植物建模方法(面片贴图法、Forestry Pro、Onyx Tree Professional、AnimaTek World Builder、Vue d'sprit Pro、Tree storm、Digimation SpeedTree、Xforg和3D VIZ自带的12种植物)中，应用AHP分析评价出Forestry Pro是在虚拟现实环境中最优的植物生成方法，Onyx Tree和Anima Tek应用也可取得较好效果，平面贴图法和Xfrog可以根据需要选择应用；三是根据人体测量学的数据，可以进行虚拟现实场景的“真人”设置，进行“‘真人’视角漫游”，在对对大气、光线、声音的立体声处理等基础上，可以进一步使得虚拟现实中风景园林景观更加富含园林意境。四是基于VRML的网络虚拟现实地理信息系统(WebVRGIS)可应用于风景园林规划与设计创作中的各个阶段，其重要意义在于：融合了地理信息系统用于规划与设计的方法；支持方案的实时调整、比较和信息查询；五是应用“‘真人’视角漫游”，结合场地借景要素、不同类型道路人的动态特性和“虚拟现实”确定最佳路径的方法，可以辅助形成风景园林路径；六是在确定的风景园林路径上，应用“‘真人’视角漫游”进行主题漫游进行推敲。在结合校园绿地规划与设计理念对湖南理工职业技术学院绿地规划与设计进行主题漫游之后，发现应用虚拟现实技术建立场景进行推敲效果较好的是涉及到和人的视线、视野和视觉有关的内容、和人的尺度和场景尺度有关的内容、抽象自然要素的内容、人的心理可以在漫游过程中可以体现出来的内容、不同状态的人群、具体美学特征相关的内容、空间的情况、可以应用动力学测试的内容的八大类理念。七是经过实例证明，说明在互联网实现虚拟现实技术在风景园林设计公众参与可行。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 虚拟现实技术的概念、历史沿革、特征、构成和分类

1.1.1 虚拟现实技术的概念

1.1.2 VR技术的历史沿革

1.1.3 VR技术的特征、构成和分类

1.2 虚拟现实技术在国内应用的现状

1.2.1 VR技术现状

1.2.2 VR技术所应用领域现状

1.3 虚拟现实技术在风景园林规划与设计及其相关领域应用的现状

1.3.1 VR技术在规划与设计领域的应用

1.3.2 VR技术在风景园林规划与设计领域应用的现状与意义

1.3.3 VR技术在风景园林规划与设计方面存在的普遍问题

1.4 论文研究的主要内容

1.5 论文研究的主要方法

2 虚拟现实技术对风景园林规划与设计发展的影响和VR技术应用基础

2.1 从VR技术的特性看其对风景园林规划与设计发展的影响

2.1.1 从VR技术的交互性、沉浸性来看对风景园林规划与设计的影响

2.1.2 从VR技术的交互性、沉浸性和构想性来看对风景园林规划与设计的影响

2.2 VR场景的实现过程综述

2.3 VR技术实现方法在风景园林规划与设计中应用的比较

2.3.1 层次分析法

2.3.2 VR技术实现方法在风景园林规划与设计中应用分析评价

2.3.3 应用层次分析法对风景园林植物建模软件在VR环境中的效果分析评价

2.4 虚拟现实技术--VRML

2.4.1 VRML基础知识

2.4.2 基于VRML的网络虚拟现实地理信息系统(Web VRGIS)

3 虚拟现实技术在风景园林规划与设计表现中的应用研究

3.1 虚拟现实技术在风景园林规划与设计表现中的方法

3.1.1 虚拟场景建立

3.1.2 虚拟场景漫游实例

3.2 虚拟现实技术在风景园林规划与设计表现中的应用注意事项

3.2.1 和人体工程学相结合体现“人本”原则

3.2.2 体现园林艺术原理--园林意境的表达方法

3.2.3 动态景观展现风景园林的时效性

4 虚拟现实技术在风景园林规划与设计创作中的应用研究

4.1 VR技术在从风景园林规划与设计的前提工作(含任务书阶段和基地调查)到总体设计方案阶段中的应用

4.1.1 概述

4.1.2 实例

4.2 虚拟现实技术在局部详细设计阶段(含施工图阶段)中的应用

4.2.1 根据已经确立的道路结合高校校园绿地规划与设计理念辅助细部设计推敲

4.2.2 实例和主题漫游总结

5 虚拟现实技术在风景园林规划与设计其他环节中的应用研究

5.1 风景园林规划与设计公众参与

5.1.1 风景园林规划与设计公众参与的应用范围

5.1.2 风景园林规划与设计公众参与的方法实现

5.1.3 小结

5.2 公共绿地的防灾

5.2.1 公共绿地防灾的现状

5.2.2 公共绿地防灾的展望

5.3 虚拟现实技术辅助园林教学

5.3.1 在园林设计课程教学中的应用

5.3.2 在园林建筑课程教学中的应用

5.3.3 在园林工程课程教学中的应用

5.3.4 在园林史课程教学中的应用

5.3.5 在景观生态学课程教学中的应用

5.3.6 在3S课程教学中的应用

5.3.7 应用VR技术在园林教学中应注意的问题

5.4 风景园林规划与设计的综合信息系统集成

6 结语

6.1 结论

6.2 展望

6.2.1 客观性的原因

6.2.2 主观性的原因

参考文献

附录: 攻读学位期间的主要学术成果

致谢