劉 鼐（江西服裝學院，江西 南昌 330201）

前言

在以往環(huán)境藝術地理環(huán)境分析過程中，大多采用二維圖像進行描述，缺乏一定的直觀性、互動性，分析效果較差。而通過Creator建模工具，進行三維虛擬環(huán)境中實體模型、地形模型的構建，可以進行環(huán)境藝術的三維虛擬重現(xiàn)。不僅可以直觀展示環(huán)境藝術地理環(huán)境，而且可以進行交互式操作。因此，對計算機虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境藝術設計系統(tǒng)構建中的應用進行適當分析非常必要。

一、傳統(tǒng)環(huán)境藝術設計課程教學現(xiàn)狀

在近幾年發(fā)展進程中，高校招生規(guī)模不斷擴大，環(huán)境藝術設計課程學習人員數(shù)量也不斷增加，使得高校教學資源缺失、設備短缺問題逐漸凸顯。再加上環(huán)境藝術設計專業(yè)在實際教學過程中，需要經常進行一些操作系統(tǒng)安裝、格式化練習，硬件設備損耗率較高[1]。而為了降低硬件設備損耗量，多數(shù)專業(yè)教師減少了實訓課程開展學時，對專業(yè)學生實踐能力培養(yǎng)造成了一定影響。

二、基于計算機虛擬現(xiàn)實技術的環(huán)境藝術設計系統(tǒng)特點

1.信息交互性

基于計算機虛擬現(xiàn)實技術的環(huán)境藝術設計系統(tǒng)可以促使用戶在虛擬環(huán)境中操控物體，提煉信息。如在環(huán)境藝術設計系統(tǒng)中用手抓住物品，感受物品重量、觸感、形態(tài)等。

2.環(huán)境浸入性

通過真假難辨的環(huán)境藝術設計系統(tǒng)設置，可以促使專業(yè)學生融入真實環(huán)境，提高專業(yè)學生參與積極性[2]。

3.空間構想性

基于計算機虛擬現(xiàn)實技術的環(huán)境藝術設計系統(tǒng)為專業(yè)學生提供了充足的想象空間，脫離現(xiàn)實世界中的環(huán)境限制，促使專業(yè)學生根據(jù)自身意識構想、創(chuàng)造，提高環(huán)境藝術設計作品創(chuàng)新性。

三、計算機虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境藝術設計系統(tǒng)中的應用

1.二維電子環(huán)境數(shù)據(jù)邊緣處理

首先，相關人員需要采用Creator建模工具建模功能模塊Terrain，對相應格式的*.ded資料進行自主建模。同時從顏色、紋理等方面，對環(huán)境特征物模型進行處理。隨后經GeoFeature模塊處理，可得到DFD格式的環(huán)境地形模型數(shù)據(jù)。

其次，考慮到二維電子環(huán)境圖形高程數(shù)據(jù)缺乏一定的系統(tǒng)性，相關課程教學人員可利用Creator建模工具，進行初始環(huán)境圖形數(shù)據(jù)修正。在獲得相同區(qū)域的網(wǎng)格數(shù)據(jù)之后，將距離加強內插法作為主要數(shù)據(jù)補充方法，對網(wǎng)格內不確定數(shù)據(jù)間預測分析。并依據(jù)距離獲得所給權重，對近鄰已知點數(shù)值進行加權計算[3]。

最后，根據(jù)近鄰已知點數(shù)值加權計算結果，對二維圖高程點經緯度信息進行Deluanya剖分。采用不同顏色表示網(wǎng)格中不同數(shù)據(jù)密集程度，即環(huán)境地形波動范圍。在獲得環(huán)境地形三維三角剖分圖之后，相關課程教學人員可逐步補齊二維圖高程點經緯度信息，并將其轉化為Creator支撐的DED格式的曲線擬合數(shù)據(jù)。

2.DED格式的環(huán)境圖形數(shù)據(jù)獲取

Creator建模軟件自帶的地形建模模塊并不具備環(huán)境圖形格式分析模塊，導致初步設置的環(huán)境圖形無法形成完善的三維環(huán)境模型?；诖?，相關課程教學人員應將環(huán)境地理信息庫中數(shù)據(jù)進行格式轉換，獲得Creator軟件工具可分析的DED格式環(huán)境圖形水深、高程點信息數(shù)據(jù)或者DFD格式數(shù)據(jù)。

在具體操作過程中，相關課程教學人員可利用Matlab運算軟件，對所采集環(huán)境數(shù)據(jù)，進行格式轉換。同時將轉換過格式的環(huán)境圖形數(shù)據(jù)儲存到BIN文件夾內。并利用3dem數(shù)據(jù)格式轉換工具，對BIN文件夾內的數(shù)據(jù)進行處理，以得到USGSDEM格式的數(shù)據(jù)文件。隨后進入Create安裝目錄，執(zhí)行C/MulitGen/Creator/redausgs程序，促使DEM格式文件轉換為DED/DFD格式文件[4]。依據(jù)DED格式文件現(xiàn)有數(shù)據(jù)點，可進行環(huán)境地形三維建模。需要注意的是，在環(huán)境地形三維建模過程中，相關課程教學人員應合理利用Creator建模工具，進行環(huán)境地形模型數(shù)據(jù)庫的設置。除基礎地形、地理屬性等特征數(shù)據(jù)以外，相關課程教學人員還需要采用Creator建模工具中Polymesh模塊地形變化算法。結合初始數(shù)字高程點地形信息，進行矩形網(wǎng)絡形式的模型數(shù)據(jù)庫設置。即首先設置地圖投影種類，隨后采用Creator建模工具Flat Earth投影措施，在Polymesh地形變換算法應用的基礎上，以二維圖高程點經度作為三維地圖X坐標，以二維圖高程點緯度作為三維地圖投影Y坐標。在獲得矩形環(huán)境地形模型數(shù)據(jù)庫之后，在海岸線保留的基礎上，以地球中心為數(shù)據(jù)庫原點，在WGS84坐標系內進行批量操作，最終可得到開放式塊狀地形文件。

此外，數(shù)據(jù)庫是基于計算機虛擬現(xiàn)實技術的環(huán)境藝術設計系統(tǒng)運行的關鍵。因此，在DED/DFD文件獲取之后，相關課程教學人員可將單一環(huán)境地圖進行分塊。隨后利用Creator建模工具中Terrain模塊，自動生成地形高程數(shù)據(jù)信息。最后對地標顏色、不同小地形塊間相對位置、紋理進行合理設置。

3.環(huán)境藝術設計系統(tǒng)運行

基于計算機虛擬現(xiàn)實技術的環(huán)境藝術設計系統(tǒng)可以通過三維環(huán)境的真實再現(xiàn)，觀測環(huán)境地形及雨霧等天氣信息。其中基于計算機虛擬現(xiàn)實技術的環(huán)境藝術設計系統(tǒng)地形信息主要包括靜態(tài)三維實體模型、動態(tài)三維實體模型兩種類型。如環(huán)境地表礁石、空中飛機、海中燈塔等。在實際運行過程中，相關課程教學人員需要利用計算機工具，在Windows 2010開發(fā)平臺上，利用Visual C++開發(fā)工具，采用Vega驅動軟件、Creator建模工具，可實現(xiàn)環(huán)境的三維模擬。其中Vega是一種實時視景虛擬仿真的工具，其主要包括C語言應用程序接口、圖形環(huán)境界面、實用庫函數(shù)等幾個模塊。

在具體環(huán)境藝術設計系統(tǒng)運行中，首先，相關課程教學人員需要逐步進行靜態(tài)實體、動態(tài)實體結合模型的構建。如艦艇、海底地形等。

其次，在三維圖形幾何模型構建的基礎上，相關課程教學人員可利用Creator建模工具，進行世界坐標系變換。即以艦艇幾何中心為原點，艦艇上部為Y軸、艦艇下部為Z軸，艦艇右部為X軸。將其放置于世界變換坐標系中。通過對模型坐標平移處理，可得到艦艇各點在世界坐標系中的具體方位。

再次，相關課程教學人員可利用Vega軟件，在Marine環(huán)境中，對環(huán)境狀態(tài)進行模擬。即利用Vega Marine動態(tài)特性及靜態(tài)環(huán)境設置菜蔬，進行多條正弦曲線、非諧波頻率的調整，進行海浪、艦艇模型的模擬重現(xiàn)。

最后，為確定基于計算機虛擬現(xiàn)實模型的環(huán)境藝術設計系統(tǒng)的運行效果，相關課程教學人員可采用三維虛擬重現(xiàn)技術獲取某地域表層地形三維可視化效果圖，在ARCGIS11.2環(huán)境中，生成暈渲圖。通過對最終獲取的地表地形暈渲圖進行可視化評估，可確定該環(huán)境藝術設計系統(tǒng)三維模擬的準確性。

總結

綜上所述，計算機虛擬現(xiàn)實技術在環(huán)境藝術設計課程教學中的應用，可以促使專業(yè)學生在一臺計算機中實現(xiàn)多種操作。因此，相關專業(yè)教學人員應合理利用計算機虛擬現(xiàn)實技術，依據(jù)階段教學任務，結合室內設計、室外設計等模塊教學內容。依托互聯(lián)網(wǎng)平臺，利用Creator建模工具，構建三維環(huán)境藝術設計系統(tǒng)。對課程教學內容進行深入分析，提高課程教學效率。