陳 婧彭 璟豐金浩

（1.武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.國網(wǎng)武漢供電公司，湖北 武漢430014）

虛擬現(xiàn)實在景觀建筑中的研究進(jìn)展及啟示

陳 婧1彭 璟1豐金浩2

（1.武漢理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.國網(wǎng)武漢供電公司，湖北 武漢430014）

在計算機(jī)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新的背景下, 建筑景觀的設(shè)計方法也得以擴(kuò)張?？萍汲蔀橥苿釉O(shè)計質(zhì)量和創(chuàng)新的動力，但在現(xiàn)有景觀建筑的渲染或者演示技術(shù)上進(jìn)行平面視差仍有不足，近年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)為景觀建筑領(lǐng)域提供了一種新思路。本文以CNKI為數(shù)據(jù)主要來源，利用文獻(xiàn)計量的方法，對1998—2016年數(shù)據(jù)庫收錄的13588篇相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，并分析及概括虛擬現(xiàn)實在建筑景觀中的研究進(jìn)展。對關(guān)鍵詞進(jìn)行詞頻共現(xiàn)聚類，得到我國虛擬現(xiàn)實在景觀建筑中的研究熱點(diǎn)。我國虛擬現(xiàn)實被逐漸運(yùn)用于建筑景觀設(shè)計之中，目前虛擬現(xiàn)實在我國建筑景觀領(lǐng)域主要集中在計算機(jī)軟件及計算機(jī)應(yīng)用科學(xué)研究領(lǐng)域，相信在今后加強(qiáng)跨行業(yè)、多學(xué)科的協(xié)同研究，其運(yùn)用范圍會更加廣泛。

虛擬現(xiàn)實；景觀建筑；研究進(jìn)展

一、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的歷年發(fā)文趨勢

（一）虛擬現(xiàn)實概念及起源

虛擬現(xiàn)實（Visual Reality）是指使用計算機(jī)技術(shù)和軟件來產(chǎn)生逼真的圖像，聲音和其他感覺來重現(xiàn)真實環(huán)境（或創(chuàng)造一個假想環(huán)境）。虛擬現(xiàn)實人為制造的感官體驗，包括視覺、觸覺、聽覺，以及較少見的氣味，并模擬在此環(huán)境中物體的存在，在模擬三維環(huán)境中使用戶有真實的空間感受，達(dá)到身臨其境的感覺。

近幾年，我國對VR技術(shù)的發(fā)展非常重視，在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（ 2006—2020 年）》中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被列入信息技術(shù)領(lǐng)域需要重點(diǎn)發(fā)展的3項尖端科技之一。同時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也受到863計劃、國家自然科學(xué)基金的重點(diǎn)支持。

（二）國內(nèi)外發(fā)文趨勢

圖1 國內(nèi)虛擬現(xiàn)實在景觀建筑領(lǐng)域的發(fā)文年度發(fā)布表

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在美國興起至今已歷經(jīng)60余年的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展不斷成熟，逐年向社會各行各業(yè)應(yīng)用拓展。90年代以后，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑景觀領(lǐng)域得到了飛速的發(fā)展，與此同時，相關(guān)的研究也不乏有豐碩的成果。為了更直觀了解虛擬現(xiàn)實技術(shù)在景觀建筑領(lǐng)域的發(fā)展歷程，本文采用文獻(xiàn)計量的方式對國內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)統(tǒng)計，如圖1所示，縱向比較國內(nèi)虛擬現(xiàn)實在景觀建筑領(lǐng)域的發(fā)文量，在21世紀(jì)以前我國對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究甚少，景觀建筑依舊圍繞GIS技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展研究，1998年首篇關(guān)于真三維技術(shù)研究的博士論文“城市三維可視化GIS的研究”發(fā)表，而在國內(nèi)核心期刊關(guān)于虛擬現(xiàn)實研究的最早見于2000年發(fā)表在《測繪科學(xué)》的“真三維GIS技術(shù)研究的現(xiàn)狀與發(fā)展”一文。2000年以前國內(nèi)年發(fā)文量極少，從發(fā)文作者來看，大多是計算機(jī)軟件與計算機(jī)應(yīng)用和建筑科學(xué)與工程領(lǐng)域，內(nèi)容上也以技術(shù)實驗和探索研究為主。21世紀(jì)以后虛擬仿真技術(shù)逐步受到重視，自2006年《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020）》中明確將虛擬現(xiàn)實技術(shù)列為信息技術(shù)領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展的前沿技術(shù)之一，說明我國對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展開始重視，與此同時相關(guān)文獻(xiàn)年發(fā)文量開始呈逐步上升趨勢，其中2012 年達(dá)到峰值1228篇。隨著我國的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，社會生活水平逐年提升，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也逐漸從實驗室走進(jìn)人們的日常生活。

通過科技文獻(xiàn)檢索網(wǎng)（http：//apps.webofknowledge. com/）檢索關(guān)鍵詞為 VIRTUAL REALITY、LAND-SCAPE、METHODS，針對虛擬現(xiàn)實在景觀和建筑設(shè)計創(chuàng)作方面的研究并不多，相關(guān)文獻(xiàn)也非常有限，一方面主要因為虛擬現(xiàn)實在環(huán)境藝術(shù)領(lǐng)域技術(shù)研究剛步入成熟[2]，相關(guān)的外部設(shè)備價格較為昂貴，多現(xiàn)于各大學(xué)研究中心或資金實力雄厚的國外大型企業(yè)的研發(fā)，國內(nèi)相應(yīng)的公司較少；另一方面由于景觀建筑創(chuàng)作已經(jīng)慣用傳統(tǒng)計算機(jī)輔助設(shè)計，其中GIS分析、CAD制圖、3D建模最常見，結(jié)合虛擬現(xiàn)實目前在景觀創(chuàng)作方面應(yīng)用較少。因此相關(guān)虛擬現(xiàn)實技術(shù)與景觀創(chuàng)作方法方面的研究自然不多且不能普及應(yīng)用，所以為能深入研究和推廣虛擬現(xiàn)實在景觀建筑領(lǐng)域的應(yīng)用也是本文研究的目的之一。

二、國內(nèi)外相關(guān)的研究狀況

近些年來，我國的科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也逐漸從實驗室走進(jìn)人們的日常生活。當(dāng)前，國內(nèi)對于虛擬現(xiàn)實理論和技術(shù)的研究較以往快速增長，相關(guān)研究成果也取得了一定價值。國內(nèi)的研究多分散在各個領(lǐng)域，研究雖多，但系統(tǒng)性較少，仍不夠深入。

（一）虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究的學(xué)科發(fā)布

目前，國內(nèi)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助景觀建筑設(shè)計的研究還不是很多，且成果多處于起步段，根據(jù)CNKI數(shù)據(jù)庫的學(xué)科分類功能可以看出，國內(nèi)虛擬現(xiàn)實研究主要分布在19個學(xué)科領(lǐng)域。國內(nèi)的研究多分散在各個領(lǐng)域，近年來虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的發(fā)布主要集中在計算機(jī)軟件及計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，其中景觀建筑相關(guān)的主要也集中在計算機(jī)軟件及計算機(jī)應(yīng)用、建筑科學(xué)與工程、自然地理學(xué)和測繪學(xué)、旅游、美術(shù)書法雕塑與攝影等學(xué)科方向，由于相關(guān)研究學(xué)者的專業(yè)背景也不盡相同，研究雖多，但系統(tǒng)性較少，仍不夠深入。

（二）研究熱點(diǎn)分析

關(guān)鍵詞是作者對文章核心研究內(nèi)容的精煉, 學(xué)科領(lǐng)域里高頻次出現(xiàn)的關(guān)鍵詞和從數(shù)據(jù)樣本中對每篇文獻(xiàn)進(jìn)行提取后分析出的名詞短語即為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本節(jié)對虛擬現(xiàn)實在景觀建筑研究中的高頻詞列舉分類成6大類，并概括和分析每個聚類的研究狀況。

從6大聚類和熱點(diǎn)詞可以看出虛擬現(xiàn)實研究主要是，利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。具體來說，虛擬現(xiàn)實的核心是對三維空間的計算機(jī)建模，其中地理信息系統(tǒng)可以提供虛擬現(xiàn)實所需要的地理信息，同時結(jié)合環(huán)境藝術(shù)設(shè)計學(xué)的相關(guān)理論，可以逼真地模擬出現(xiàn)實場景。虛擬現(xiàn)實的技術(shù)重點(diǎn)在硬件方面，尤其是頭部追蹤技術(shù)是重中之重。虛擬現(xiàn)實必須要結(jié)合硬件與軟件一起使用。目前的虛擬現(xiàn)實設(shè)備主要是帶頭部追蹤功能的頭戴式顯示器，受制于目前的技術(shù)，只能有限地勉強(qiáng)模擬視覺感官。例如小米公司今年推出的小米VR眼鏡，就是其中的代表之一。

三、與景觀建筑相關(guān)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究過程啟示

近年來虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的發(fā)布主要集中在計算機(jī)軟件及計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，其中景觀建筑相關(guān)的主要也集中在計算機(jī)軟件及計算機(jī)應(yīng)用、建筑科學(xué)與工程、自然地理學(xué)和測繪學(xué)、旅游、美術(shù)書法雕塑與攝影等學(xué)科方向，由于相關(guān)研究學(xué)者的專業(yè)背景也不盡相同，研究雖多，但系統(tǒng)性較少，仍不夠深入,有的只是將它當(dāng)作高級表現(xiàn)工具，人機(jī)交互功能并未充分發(fā)揮出來，也不能激發(fā)在此沉浸環(huán)境中設(shè)計師的創(chuàng)作靈感。同時，虛擬現(xiàn)實硬件設(shè)備造價高，高質(zhì)量的虛擬現(xiàn)實傳感設(shè)備，如高精度的數(shù)據(jù)頭盔、數(shù)據(jù)手套、立體投影等都價格較高，限制了一般設(shè)計的廣泛使用。在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，要保證數(shù)據(jù)實時交互、環(huán)境場所模擬較為客觀，盡量兼顧逼真度，但不能喧賓奪主，轉(zhuǎn)移重點(diǎn)。

四、結(jié)語

綜上所述，國內(nèi)外對于虛擬現(xiàn)實理論和技術(shù)應(yīng)用的研究，特別是面向景觀建筑創(chuàng)作方面的應(yīng)用較少但處于快速發(fā)展，且偏重于技術(shù)操作表層，而理論方面多傾向于哲學(xué)研究，有效將二者結(jié)合起來進(jìn)行針對性研究的成果較少，且用于景觀創(chuàng)作方法論方面的研究更有待進(jìn)一步完善，目前在理論與實際結(jié)合、方法論研究方面仍較為片面和薄弱。虛擬現(xiàn)實技術(shù)起源于計算機(jī)科學(xué)，近二十年國內(nèi)眾多學(xué)者和研究人員在探索VR技術(shù)與應(yīng)用方面做出很多努力，為景觀建筑設(shè)計創(chuàng)新提供了新的思考方法和科學(xué)技術(shù)。通過對虛擬現(xiàn)實的研究現(xiàn)狀及國內(nèi)熱點(diǎn)進(jìn)行研究分析，可以為我國今后相關(guān)研究發(fā)展提供一定的借鑒和參考。

[1]舒建華.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來展望[J].電腦知識與技術(shù)，2008（18）.

[2]劉鎮(zhèn)弢.虛擬場景建模和繪制技術(shù)研究[D].西安電子科技大學(xué)，2005.

[3]俞靜.三維復(fù)雜場景優(yōu)化處理的研究與實現(xiàn)[D].西南交通大學(xué)，2011.

[4]李剛.虛擬現(xiàn)實的藝術(shù)理論研究[D].武漢理工大學(xué)，2008．

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A

陳婧（1991-），女，碩士研究生，研究方向：主要從事景觀設(shè)計的研究，重點(diǎn)研究文化符號在建筑中的應(yīng)用與虛擬現(xiàn)實荊楚派建筑復(fù)原。