王 涵

（淮北師范大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，安徽 淮北 235000）

隨著信息化社會的迅速發(fā)展，數(shù)字化成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)趨勢，有效運(yùn)用計算機(jī)視頻、圖形、文字等信息處理問題，是數(shù)字虛擬技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容.城市景觀的建設(shè)不僅可以大幅提升城市的整體面貌，也可以維護(hù)城市的生態(tài)平衡.設(shè)計者在進(jìn)行城市景觀設(shè)計時包含的設(shè)計內(nèi)容較多，設(shè)計量也非常大，一旦景觀中有一項內(nèi)容不合理，都會對城市整體景觀建設(shè)造成影響.將數(shù)字虛擬技術(shù)應(yīng)用于城市景觀設(shè)計，不僅可以提高設(shè)計效率，也可以減少景觀設(shè)計中的不合理現(xiàn)象，提升城市景觀設(shè)計質(zhì)量［1］.在城市景觀設(shè)計中，數(shù)字虛擬技術(shù)是集網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)、多媒體、人工智能等多種先進(jìn)技術(shù)手段于一體的工具.利用數(shù)字虛擬技術(shù)構(gòu)建城市各種景觀，可為設(shè)計者、開發(fā)者等呈現(xiàn)出更直觀、全新的藝術(shù)效果.此外，運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計手段構(gòu)建出的景觀模型還可對人造成強(qiáng)有力的視覺沖擊，可將個體或整體的城市景觀呈現(xiàn)出特殊的視覺藝術(shù)效果.

1 城市景觀設(shè)計

城市景觀是對城市土地性質(zhì)進(jìn)行研究后做出的功能性綜合利用，主要表現(xiàn)在城市公共空間景觀的利用，包括城市水體、山林等自然城市環(huán)境，也包括廣場、馬路、居住區(qū)、公園等人工城市環(huán)境和城市建筑內(nèi)部公共區(qū)域環(huán)境［2］.景觀設(shè)計即利用景觀學(xué)相關(guān)理論，在詳細(xì)認(rèn)識、分析和理解城市景觀的特征和價值的基礎(chǔ)上，對城市范圍內(nèi)的各類景觀要素等進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計.合理規(guī)劃并設(shè)計城市中的各類景觀和人類活動，在城市發(fā)展與保護(hù)景觀間構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展模式，是城市景觀和城市居民和諧統(tǒng)一，共同發(fā)展.

1.1 城市景觀設(shè)計原則

在設(shè)計城市景觀的過程中要遵循一定的技巧和原則，設(shè)計城市景觀時可以將不同景觀的特征與不同設(shè)計原則聯(lián)系，利用數(shù)字虛擬技術(shù)模擬出設(shè)計結(jié)果，調(diào)整和完善城市景觀設(shè)計內(nèi)容，達(dá)到城市景觀設(shè)計最終目的.

（1）城市景觀設(shè)計要遵循“以人為本”的原則.城市是人類居住生活的區(qū)域之一，城市空間是人類交流的區(qū)域，自然環(huán)境是城市環(huán)境的基礎(chǔ).設(shè)計者設(shè)計城市景觀時，要充分考慮城市居民的心理、情感和生理需求.例如，城市公共設(shè)施要與人的視覺觀賞角度、觀賞位置和人體工程學(xué)相符合；公園座椅等的擺放要考慮使用者對私密空間的要求［3］.設(shè)計者要根據(jù)不同年齡階層的人的心理特點(diǎn)和行為，充分考慮城市特殊人群對城市景觀、環(huán)境的特殊需求，利用數(shù)字虛擬技術(shù)等高科技手段設(shè)計出符合要求的景觀，使城市公共區(qū)域景觀成為居民喜愛的休閑娛樂場所.

（2）城市景觀設(shè)計要遵循與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的原則.城市景觀的總設(shè)計要以自然環(huán)境作為基礎(chǔ)，對設(shè)計區(qū)域內(nèi)的城市城市景觀數(shù)量、類型、空間結(jié)構(gòu)、比例等進(jìn)行分析，使整體景觀呈現(xiàn)出自由活動的空間和動態(tài)、靈活的視覺美感.例如，城市公共設(shè)施要與空間協(xié)調(diào)，路面、地板的鋪設(shè)要盡量一致；要協(xié)調(diào)居民和環(huán)境的關(guān)系，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)下，改善和提高城市居民的居住、工作環(huán)境，使城市景觀、文化、生態(tài)環(huán)境和視覺美學(xué)等整體和諧、統(tǒng)一，這些都可以利用數(shù)字虛擬技術(shù)輔助實(shí)現(xiàn)［4］.

（3）城市景觀設(shè)計要遵循可持續(xù)發(fā)展的原則.城市景觀設(shè)計要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，使人與自然和諧統(tǒng)一.發(fā)展城市的同時要以保護(hù)生態(tài)環(huán)境為基礎(chǔ)，在為人們提供便捷的同時，要注重生態(tài)資源保護(hù)，使其處于平衡狀態(tài).自然景觀和傳統(tǒng)人文景觀均屬于不可再生資源，設(shè)計者進(jìn)行城市景觀設(shè)計時要充分保護(hù)、合理利用自然景觀和傳統(tǒng)人文景觀，利用數(shù)字虛擬技術(shù)最大限度設(shè)計出既可以延續(xù)歷史、具備自然特征，又符合現(xiàn)代理念的城市景觀.利用大數(shù)據(jù)收集、整理和分析各類景觀特征，減少設(shè)計的景觀對生態(tài)環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)城市景觀資源的可持續(xù)發(fā)展，滿足城市居民的視覺感受.

（4）城市景觀設(shè)計要遵循保護(hù)和發(fā)展文化景觀的原則.民族文化的繼承和發(fā)揚(yáng)是保存和延續(xù)民族文化的根本，設(shè)計者設(shè)計城市公共區(qū)域景觀的過程中，要綜合大數(shù)據(jù)信息和實(shí)地考察結(jié)果，挖掘城市特色風(fēng)土人情、風(fēng)俗習(xí)慣，并表現(xiàn)在景觀設(shè)計中，可提升各地居民的文化凝聚力及城市景觀的文化、旅游價值.

1.2 城市景觀設(shè)計發(fā)展趨勢

當(dāng)今社會，數(shù)字虛擬技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透到全球各行各業(yè)，不同行業(yè)應(yīng)用數(shù)字虛擬技術(shù)的新形式不斷參與和創(chuàng)造新的生產(chǎn)生活方式.同樣，城市景觀設(shè)計也擁有了新的表現(xiàn)方式，將數(shù)字虛擬技術(shù)融入到城市景觀設(shè)計中成為城市景觀設(shè)計發(fā)展的新趨勢.

首先，城市景觀設(shè)計和科學(xué)技術(shù)發(fā)展一般會受到美學(xué)思想、科學(xué)技術(shù)、城市整體規(guī)劃的影響，其中，科學(xué)技術(shù)是決定景觀設(shè)計方向的主要力量.目前，不同城市的景觀變化和設(shè)計者的設(shè)計理念變化，都離不開科學(xué)技術(shù)的發(fā)展.例如，城市景觀由英國倫敦水晶宮博覽會到上海世界博覽會的變遷；設(shè)計者由實(shí)用性、功能性的設(shè)計理念到順應(yīng)時代發(fā)展的新景觀設(shè)計理念的變遷，都表明城市景觀設(shè)計要順應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢［5］.其次，城市景觀設(shè)計必須以社會現(xiàn)實(shí)為設(shè)計背景.城市景觀的規(guī)劃、設(shè)計和實(shí)施是為了方便和提升居民的生活、工作質(zhì)量，需要得到人們的認(rèn)同［7］.現(xiàn)代社會是數(shù)字媒體時代，數(shù)字虛擬技術(shù)不僅融入到社會生產(chǎn)中，也逐漸融入到了文化藝術(shù)當(dāng)中.城市景觀與人們的生活和城市的發(fā)展息息相關(guān)，將新型的數(shù)字虛擬技術(shù)應(yīng)用到城市景觀設(shè)計中，才能順應(yīng)城市發(fā)展，在互動體驗的過程中不斷提升城市的整體形象.

2 數(shù)字虛擬技術(shù)對城市景觀設(shè)計的影響

作為城市景觀設(shè)計者，設(shè)計的城市景觀不僅要與城市整體布局相適應(yīng)，也要滿足廣大居民的使用和視覺感受.為提升城市景觀設(shè)計作品的質(zhì)量、展示效果，滿足設(shè)計者的設(shè)計理念，進(jìn)行景觀設(shè)計時可以將數(shù)字尋技術(shù)融入其中.其他參與者可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備更加直觀的欣賞設(shè)計作品，指出其中存在的問題，并給出相應(yīng)的建議.

2.1 展示城市整體和景觀個體信息

傳統(tǒng)城市景觀設(shè)計過程中，一般會采用二維或三維構(gòu)圖展示設(shè)計成果，景觀管理部門和客戶對于專業(yè)設(shè)計圖紙理解難度較大，圖紙中的專業(yè)表達(dá)手法和技巧大幅降低了非專業(yè)人士對城市景觀設(shè)計作品的判斷能力，也增加了他人提出建議和設(shè)計者修改作品的難度［6］.實(shí)際生活中手繪設(shè)計稿件較難將景觀整體信息全面客觀的展現(xiàn)出來，只能表達(dá)出較為單一的景觀信息，例如景觀的位置、構(gòu)型、比例等，但利用數(shù)字虛擬技術(shù)可以將景觀整體構(gòu)造、色彩、比例及其在城市整體布局中的位置和合理性展示出來，賦予欣賞設(shè)計作品的人身臨其境的感覺，增加對城市景觀和整體環(huán)境、城市布局之間搭配或關(guān)系的判斷能力.此外，數(shù)字虛擬技術(shù)可以幫助除設(shè)計者外的其他非專業(yè)人士更加直觀的欣賞景觀設(shè)計作品，便于他們對景觀和城市整體環(huán)境的匹配度做出準(zhǔn)確的評價和判斷，輔助設(shè)計者和相關(guān)部門決策城市景觀修建位置、色彩、比例等關(guān)鍵要素.因此，數(shù)字虛擬技術(shù)的應(yīng)用對于景觀個體信息和城市整體規(guī)劃具有重要意義，可以減少城市景觀設(shè)計中存在的問題，使景觀與城市風(fēng)格一致，提升城市整體的市容市貌.

2.2 多款設(shè)計作品比較分析

在城市景觀設(shè)計過程中，一般需要城市景觀設(shè)計者設(shè)計多款作品后，由建設(shè)者和相關(guān)部門人員對作品進(jìn)行比對、分析，最終投入建設(shè)生產(chǎn).因此，利用數(shù)字虛擬技術(shù)可以有效解決實(shí)際生活中城市景觀設(shè)計應(yīng)用時多款作品的比較問題.城市景觀設(shè)計者在設(shè)計過程中根據(jù)自己的設(shè)計理念和想法構(gòu)建相應(yīng)的景觀模型，在數(shù)字虛擬現(xiàn)實(shí)三維建筑模型中，根據(jù)實(shí)際情況展示不同的設(shè)計方案.其一，數(shù)字虛擬技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同角度觀察同一景觀、同一角度觀察不同景觀、觀察景觀在城市整體布局中的適應(yīng)性等，能夠?qū)⒉煌畹脑O(shè)計方案更加細(xì)致、具體的進(jìn)行對比、分析，突出不同款式的優(yōu)勢和缺陷.其二，倘若城市景觀設(shè)計初稿某一部分存在的瑕疵，設(shè)計者對設(shè)計稿修改后，可以實(shí)時在線展示出作品修改前后的區(qū)別，設(shè)計者和觀察者均可以沉浸到虛擬環(huán)境中，感受景觀與城市的相容性，及時發(fā)現(xiàn)景觀設(shè)計中的問題，有助于相關(guān)部門決策人員理解設(shè)計者的設(shè)計理念，做出更加客觀合理地決策，確保景觀與城市整體風(fēng)格一致［7］.

2.3 提升設(shè)計作品的互動性

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字虛擬技術(shù)逐漸趨于成熟，在城市景觀設(shè)計中發(fā)揮著重要作用.設(shè)計者設(shè)計城市景觀過程中，首先要采取計算機(jī)輔助技術(shù)按照一定比例進(jìn)行基地建模，并利用常用的三維動畫渲染和制作軟件進(jìn)行三維建模，最后將模型輸出，最終采用數(shù)字虛擬技術(shù)將設(shè)計的景觀模型展示出來［8］.利用數(shù)字虛擬技術(shù)進(jìn)行景觀設(shè)計可以將設(shè)計者的設(shè)計理念用作品中展示出來，讓其他決策者貨客戶更容易理解景觀設(shè)計者的設(shè)計意圖和表達(dá)的內(nèi)容，并且可以在視覺上與設(shè)計作品進(jìn)行互動，提升景觀設(shè)計作品的互動性.如果設(shè)計作品沒有將城市文化聯(lián)系和表達(dá)出來時，其他參與者可以準(zhǔn)確及時的指出，進(jìn)而減少設(shè)計者對主題理解片面時帶來的返工現(xiàn)象，讓決策者甚至城市居民和景觀設(shè)計作品產(chǎn)生親切互動，提升城市景觀設(shè)計的效率和質(zhì)量.

2.4 實(shí)現(xiàn)景觀的公眾參與和動態(tài)體驗

目前，一些大型場館或園林的宣傳展示，存在缺乏體驗感、互動性和參與性的現(xiàn)象，降低了場館或園林對公眾的吸引力和知名度，達(dá)不到設(shè)計者和決策者預(yù)期的宣傳和參觀效果.如果將場館或其他景觀的宣傳與數(shù)字虛擬技術(shù)相結(jié)合，公眾就可以跨越時間和空間，足不出戶的感受景區(qū)的風(fēng)景，了解景區(qū)極具特色的風(fēng)光，增加公眾前往景區(qū)或場館欣賞和體驗景觀的欲望，而科學(xué)技術(shù)帶來的新穎的宣傳方式和強(qiáng)大宣傳力度，可以帶給景觀更有效的宣傳效果［9］.同時，設(shè)計者或景區(qū)管理者可以設(shè)計一份景觀詳細(xì)資料，將景區(qū)的不同景觀、景區(qū)四季的不同景象制作成文檔，上傳到互聯(lián)網(wǎng)等平臺，讓公眾感受到該城市景觀的美.此外，將城市中的部分場館與現(xiàn)代化、科技化相結(jié)合，將體驗理念融入到場館中，有利于科普知識，幫助公眾學(xué)習(xí)和感受自然或科技的力量.在城市景觀中融入科技創(chuàng)新不僅可以提升城市的層次，還可以提升公共服務(wù)的效果，增加城市的魅力，使其更具吸引力.

3 數(shù)字虛擬技術(shù)在城市景觀設(shè)計的運(yùn)用

數(shù)字虛擬技術(shù)在不同類型的城市景觀設(shè)計中的運(yùn)用有所區(qū)別，城市景觀設(shè)計大致包括居民居住區(qū)景觀、園林景觀、道路景觀、古建筑景觀等.不同的景觀設(shè)計需要運(yùn)用不同的方法，也會對城市發(fā)展產(chǎn)生不同的影響.這些城市景觀形成了城市整體風(fēng)貌，在輔助城市發(fā)展，提升城市魅力等方面有不可忽略的作用.

3.1 城市園林景觀設(shè)計

城市園林景觀設(shè)計一般指城市特定區(qū)域環(huán)境內(nèi)，采用工程技術(shù)和園林藝術(shù)相結(jié)合的方式，構(gòu)建園林景觀.設(shè)計者一般通過結(jié)合城市整體風(fēng)格設(shè)計園林地形、種植各類植被、布置園林小路等方式，構(gòu)建出具有較高審美價值的城市景觀，幫助人與自然和諧生活、和諧共處.一般城市園林景觀中的植被種類較多，建筑物較少，且對視覺審美要求較高，導(dǎo)致城市園林景觀模型構(gòu)建難度較大.將數(shù)字虛擬技術(shù)中的3D 建模和動漫設(shè)計在城市園林景觀設(shè)計中發(fā)揮著重要作用.數(shù)字虛擬技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的計算機(jī)設(shè)備可以替代人的視覺移動，是人在一個角度便可以欣賞到360 度全景［10］.城市園林景觀的施工者或其他客戶可以利用設(shè)計者提供的虛擬園林，增強(qiáng)視覺體驗，欣賞設(shè)計者的作品，同時迅速準(zhǔn)確的表達(dá)出對設(shè)計作品的建議，提升城市園林設(shè)計質(zhì)量，減少施工過程中的問題，提升園林景觀于城市整體風(fēng)格的融合度.

3.2 居民居住區(qū)景觀設(shè)計

設(shè)計者將數(shù)字虛擬技術(shù)應(yīng)用于居民居住區(qū)景觀設(shè)計中，設(shè)計前期構(gòu)建的三維模型不僅包括搭建小區(qū)的建筑物，還包括小區(qū)周圍需要搭建的建筑，模型中包括居住區(qū)周圍可能存在建筑、湖泊、河流、道路、公共設(shè)施等.數(shù)字虛擬技術(shù)可以將城市整體景觀進(jìn)行生活寫實(shí)型表現(xiàn)出來，即通過動畫語言等將城市景觀描繪出來，不僅可以記錄城市居民現(xiàn)實(shí)生活狀況，也可以更為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼宫F(xiàn)出居民居住區(qū)的建筑和空間［11］.利用數(shù)字虛擬技術(shù)有效改變了傳統(tǒng)景觀設(shè)計中設(shè)計對象于周圍環(huán)境無法融合的現(xiàn)象，避免了設(shè)計的景觀在城市環(huán)境中突兀的現(xiàn)象.在城市景觀設(shè)計中進(jìn)行居民居住區(qū)設(shè)計時采用數(shù)字虛擬技術(shù)，可以幫助設(shè)計者不受時空限制，根據(jù)自身意愿去任何地點(diǎn)或城市位置漫游，可以更好的規(guī)劃和設(shè)計景觀方案，并且能夠更加直觀的向設(shè)計者或決策者介紹、分析景觀配置的合理性，是否滿足城市建設(shè)和功能性需求，進(jìn)而提升城市整體建筑設(shè)計水平和市容市貌.

3.3 城市道路景觀設(shè)計

城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，人們的物質(zhì)生活水平不斷提升，導(dǎo)致城市交通工具數(shù)量迅速增長，一定程度上車輛的增加對公眾的生命和健康造成較大的威脅，因此，城市道路景觀的有效性、合理性成為城市景觀設(shè)計的重要工作之一.利用數(shù)字虛擬技術(shù)進(jìn)行城市道路景觀設(shè)計前需要采用監(jiān)控技術(shù)記錄和分析原有路段人流量、車流量等信息，找出現(xiàn)有路段存在的問題，并利用三維虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行模擬，得到最有效、最真實(shí)、最具體的路段數(shù)據(jù).設(shè)計者可以根據(jù)城市不同路段的交通狀況，以滿足城市居民需求為目的，進(jìn)行城市道路景觀設(shè)計調(diào)整，提升城市交通流暢性.在了解和分析了城市交通的整體環(huán)境后，還要考慮城市以后的整體規(guī)劃和發(fā)展.將城市路段和道路景觀用數(shù)字虛擬技術(shù)設(shè)計表現(xiàn)出來，模擬交通狀況，有利于解決城市交通擁擠問題，使城市道路景觀更具有有效性和針對性，為城市道路規(guī)劃提供參考依據(jù)，緩解城市交流壓力.

3.4 城市古建筑修復(fù)

城市中的建筑景觀不僅是建筑業(yè)發(fā)展的見證，也是廣大設(shè)計者、建筑者智慧和汗水的結(jié)晶，古建筑群的保護(hù)對城市的發(fā)展具有重要意義.由于人們保護(hù)意識不強(qiáng)和部分不可抗因素，導(dǎo)致城市古建筑景觀遭到破壞，許多優(yōu)秀的景觀不能完整的呈現(xiàn)在后輩面前，城市固有的優(yōu)秀文化底蘊(yùn)和歷史變遷留下的痕跡逐漸消失［12］.數(shù)字虛擬技術(shù)對于城市古代建筑景觀具有指導(dǎo)作用，設(shè)計者將實(shí)際測量信息導(dǎo)入大數(shù)據(jù)，并利用技術(shù)手段對數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析，即可利用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還原古代建筑景觀.用數(shù)字虛擬技術(shù)保護(hù)和還原城市古建筑景觀，不僅可以繼承和發(fā)揚(yáng)城市傳統(tǒng)文化，為后輩普及城市歷史知識，還可以吸引外來游客，提升城市整體魅力.

數(shù)字虛擬技術(shù)在城市景觀設(shè)計中已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，為傳統(tǒng)城市景觀設(shè)計提供了新方向，使景觀設(shè)計的設(shè)計觀念、設(shè)計形式、設(shè)計方法等都發(fā)生了較大改變.將數(shù)字虛擬技術(shù)應(yīng)用于城市各類景觀設(shè)計中，可以為決策者提供直觀的設(shè)計方案，進(jìn)而減少設(shè)計中存在的問題，確保城市景觀設(shè)計效果，提升城市整體的藝術(shù)性，增加人們在城市生活中的愉悅感和舒適感.