在開(kāi)展建筑與景觀(guān)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要借助多個(gè)學(xué)科的知識(shí)技術(shù)，才能夠有效提高建筑空間與環(huán)境設(shè)計(jì)的水平，保證整體空間環(huán)境的效果和質(zhì)量。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的演進(jìn)，數(shù)字化手段在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種沉浸式交互技術(shù)，能夠提供高度直觀(guān)的三維環(huán)境，使得建筑空間的構(gòu)思、優(yōu)化和評(píng)估工作更加直觀(guān)和高效。當(dāng)前，建筑行業(yè)正處于智能化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，如何利用先進(jìn)技術(shù)提升建筑空間設(shè)計(jì)質(zhì)量成為相關(guān)工作者需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

一、建筑空間設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑空間設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中越來(lái)越重要?？臻g設(shè)計(jì)方法論歷經(jīng)從手工制圖到參數(shù)化建模的技術(shù)轉(zhuǎn)型，現(xiàn)階段主要采用BIM協(xié)同平臺(tái)與三維可視化工具。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中存在的平面投影失真、立體關(guān)系表達(dá)模糊等問(wèn)題，雖通過(guò)軸測(cè)投影與動(dòng)態(tài)剖面技術(shù)得到部分緩解，但在多維度空間感知、物理環(huán)境模擬等方面仍存在技術(shù)缺口。在實(shí)際工程中，需要精確處理功能流線(xiàn)、自然采光模擬、材質(zhì)反射特性等關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)直接影響著方案的可實(shí)施性與空間表現(xiàn)力。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是在計(jì)算機(jī)軟件和傳感器的幫助下對(duì)三維空間進(jìn)行模擬，使得使用者在使用的過(guò)程中能夠在各種感官上有身臨其境的感受。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由感知終端、運(yùn)算中樞和交互接口三大部分構(gòu)成：感知終端包含VR頭顯、動(dòng)態(tài)追蹤系統(tǒng)和力反饋裝置，運(yùn)算中樞依托圖形處理器集群實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景生成與數(shù)據(jù)解析，交互接口集成體感操作、聲控指令和視線(xiàn)捕捉等多元控制方式。近年來(lái)，光學(xué)定位精度的突破與邊緣計(jì)算能力的提升，顯著改善了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和場(chǎng)景還原度。在建筑學(xué)領(lǐng)域，該項(xiàng)技術(shù)已形成多個(gè)成熟應(yīng)用場(chǎng)景并持續(xù)拓展實(shí)踐范圍。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的技術(shù)集成優(yōu)勢(shì)：應(yīng)用全景式虛擬場(chǎng)景重構(gòu)空間認(rèn)知維度，設(shè)計(jì)師能直觀(guān)把握建筑體量與場(chǎng)所環(huán)境的尺度關(guān)系；在方案推敲階段，支持實(shí)時(shí)調(diào)整空間序列與功能模塊布局，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)與虛擬驗(yàn)證的閉環(huán)迭代；多模態(tài)交互機(jī)制允許使用者利用自然行為方式體驗(yàn)空間動(dòng)線(xiàn)，為方案優(yōu)化提供具身化認(rèn)知依據(jù)。相較于傳統(tǒng)工作流程，該技術(shù)可將實(shí)體模型制作成本降低約 6 0 % ，使設(shè)計(jì)修改響應(yīng)速度提升3倍以上。隨著實(shí)時(shí)光線(xiàn)追蹤與云端協(xié)作技術(shù)的應(yīng)用深化，該技術(shù)正推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)方案從靜態(tài)展示向動(dòng)態(tài)模擬轉(zhuǎn)變。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑空間構(gòu)思階段的應(yīng)用

1.空間規(guī)劃與布局模擬

設(shè)計(jì)人員在建筑空間規(guī)劃階段需要借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建三維環(huán)境，以便直觀(guān)展示不同空間布局的效果。在構(gòu)建虛擬環(huán)境時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用三維建模軟件構(gòu)建基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)行空間比例的精確調(diào)整。對(duì)于不同功能區(qū)域的劃分，設(shè)計(jì)人員可以在虛擬環(huán)境中設(shè)置交互式界面，調(diào)整空間尺寸、墻體位置及動(dòng)線(xiàn)布局，使規(guī)劃方案更加合理]。

在空間布局模擬過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，觀(guān)察不同布局方案下的空間關(guān)系，并采取虛擬漫游的方式體驗(yàn)空間動(dòng)線(xiàn)的合理性。對(duì)于大型建筑項(xiàng)目，設(shè)計(jì)人員可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)分析人流動(dòng)線(xiàn)，調(diào)整出入口位置、公共區(qū)域大小及交通流線(xiàn)，優(yōu)化空間使用效率。在公共空間的規(guī)劃中，設(shè)計(jì)人員可以運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)測(cè)試人群密度，分析空間承載能力，避免出現(xiàn)布局不合理的問(wèn)題。

在空間規(guī)劃過(guò)程中，光照條件的模擬也是核心環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)人員需要利用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件提供的光照計(jì)算功能，調(diào)整自然光照射角度，分析光影變化對(duì)于空間氛圍的影響。對(duì)于需要精確控制采光的建筑項(xiàng)目，設(shè)計(jì)人員可以在虛擬環(huán)境中調(diào)整窗戶(hù)大小、遮陽(yáng)系統(tǒng)及人工照明方式，使空間布局更加合理。

2.設(shè)計(jì)概念驗(yàn)證

在設(shè)計(jì)概念驗(yàn)證階段，設(shè)計(jì)人員需要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建高度還原的三維環(huán)境，測(cè)試和優(yōu)化初步構(gòu)思。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將二維草圖或基礎(chǔ)模型轉(zhuǎn)化為可交互的虛擬空間，使設(shè)計(jì)概念更加直觀(guān)，便于分析其合理性。在這一過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要借助虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)入數(shù)字環(huán)境，觀(guān)察空間尺度、結(jié)構(gòu)關(guān)系及視覺(jué)層次感，并根據(jù)實(shí)際體驗(yàn)調(diào)整設(shè)計(jì)方案。

設(shè)計(jì)人員在概念驗(yàn)證階段需要重點(diǎn)分析空間形態(tài)的合理性。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以提供多角度觀(guān)察模式，使設(shè)計(jì)人員能夠站在不同位置體驗(yàn)空間設(shè)計(jì)效果，判斷空間開(kāi)闊度、視線(xiàn)通透性，以及結(jié)構(gòu)比例是否符合設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)于復(fù)雜空間形態(tài)的設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以模擬不同方案在真實(shí)環(huán)境中的表現(xiàn)，幫助設(shè)計(jì)人員篩選最佳方案。

設(shè)計(jì)人員可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件內(nèi)置的材質(zhì)庫(kù)，選擇不同材質(zhì)并在虛擬環(huán)境中進(jìn)行對(duì)比分析，判斷材料是否符合設(shè)計(jì)需求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以模擬不同時(shí)間段的光照條件，方便設(shè)計(jì)人員觀(guān)察光線(xiàn)變化對(duì)空間氛圍的影響，優(yōu)化照明設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)人員可以進(jìn)行多輪概念驗(yàn)證，精細(xì)化調(diào)整設(shè)計(jì)構(gòu)思，使最終方案更加符合實(shí)際需求。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑空間細(xì)節(jié)優(yōu)化中的應(yīng)用

1.細(xì)部構(gòu)造模擬

設(shè)計(jì)人員在建筑空間設(shè)計(jì)過(guò)程中需要關(guān)注細(xì)部構(gòu)造的合理性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供高精度的三維模型，使設(shè)計(jì)人員深入分析細(xì)部構(gòu)造的可行性。細(xì)部構(gòu)造的模擬不僅涉及建筑構(gòu)件的尺寸、比例和連接方式，還包括材料拼接、節(jié)點(diǎn)處理及施工可行性等方面。設(shè)計(jì)人員可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件構(gòu)建細(xì)節(jié)模型，并結(jié)合實(shí)時(shí)渲染技術(shù)觀(guān)察不同設(shè)計(jì)方案的表現(xiàn)效果。

在細(xì)部構(gòu)造的模擬過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度建模，并在虛擬環(huán)境中進(jìn)行拆解與組裝，分析各部分的連接方式是否符合施工要求。對(duì)于復(fù)雜的細(xì)部構(gòu)造，設(shè)計(jì)人員可以在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中放大局部結(jié)構(gòu)，觀(guān)察不同材料連接方式的穩(wěn)定性，并測(cè)試各類(lèi)拼接方式的合理性。對(duì)于可能存在受力問(wèn)題的細(xì)節(jié)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以結(jié)合結(jié)構(gòu)分析工具，模擬外力作用下的變形情況，使設(shè)計(jì)方案更加精準(zhǔn)[3]。

在建筑裝飾細(xì)節(jié)的優(yōu)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備觀(guān)察不同構(gòu)造細(xì)節(jié)的視覺(jué)效果。對(duì)于曲面造型、復(fù)雜雕刻、裝飾構(gòu)件等內(nèi)容，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠提供真實(shí)比例的空間呈現(xiàn)，使設(shè)計(jì)人員在沉浸式環(huán)境中直觀(guān)感受不同細(xì)節(jié)處理方式的效果。為了提高構(gòu)造精度，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)的手勢(shì)交互功能，在三維空間中直接調(diào)整模型，優(yōu)化局部設(shè)計(jì)方案。

2.材質(zhì)與光影效果分析

設(shè)計(jì)人員在建筑空間設(shè)計(jì)過(guò)程中需要精準(zhǔn)選擇材料，實(shí)現(xiàn)特定的視覺(jué)效果和功能要求。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了高度仿真的材質(zhì)模擬功能，使不同材料的紋理、反射特性和透明度在虛擬環(huán)境中得以真實(shí)再現(xiàn)。設(shè)計(jì)人員可以在虛擬空間中選擇不同材質(zhì)，并在三維場(chǎng)景中對(duì)比觀(guān)察，分析其在不同光照條件下的表現(xiàn)效果。

在材質(zhì)分析過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供的高精度材質(zhì)庫(kù)，測(cè)試不同材料的色彩、光澤度和觸感表現(xiàn)。對(duì)于透明材質(zhì)和高反射材質(zhì)，虛擬現(xiàn)實(shí)渲染系統(tǒng)能夠模擬光線(xiàn)折射和反射的真實(shí)情況，使設(shè)計(jì)人員能夠觀(guān)察材料在不同視角下的視覺(jué)變化。對(duì)于復(fù)雜材料組合，如金屬與玻璃、木材與石材的拼接效果，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)，使材料搭配更加合理。

光影效果的分析是優(yōu)化建筑空間氛圍的重要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)人員可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬不同時(shí)間、不同氣候條件下的光照變化，判斷自然光對(duì)空間的影響。在虛擬環(huán)境中，太陽(yáng)光照角度可以調(diào)整，使光影效果更加符合實(shí)際情況。對(duì)于人工照明的設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠模擬不同燈具類(lèi)型、色溫和照度，使設(shè)計(jì)人員觀(guān)察空間光環(huán)境的變化，并調(diào)整燈光布置方案。

在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，設(shè)計(jì)人員可以使用動(dòng)態(tài)光影模擬技術(shù)，測(cè)試光源變化對(duì)空間視覺(jué)效果的影響，并在不同觀(guān)察角度下分析陰影投射方式[4]。對(duì)于需要重點(diǎn)表現(xiàn)的區(qū)域，設(shè)計(jì)人員可以運(yùn)用局部光照增強(qiáng)技術(shù)，使特定材質(zhì)的細(xì)節(jié)更加突出。進(jìn)行光影分析后完善設(shè)計(jì)方案，能夠顯著提升建筑空間的表現(xiàn)力。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑空間設(shè)計(jì)評(píng)估與優(yōu)化中的應(yīng)用

1.虛擬漫游與使用者體驗(yàn)分析設(shè)計(jì)人員在建筑空間設(shè)計(jì)評(píng)估過(guò)程中需要依賴(lài)直觀(guān)的空間體驗(yàn)，驗(yàn)證方案的合理性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠構(gòu)建高仿真的三維環(huán)境，使使用者在虛擬空間中自由行走，并實(shí)時(shí)感受空間尺度、動(dòng)線(xiàn)組織和視覺(jué)層次。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)創(chuàng)建完整的建筑模型，并結(jié)合交互設(shè)備，保證使用者能夠在不同空間內(nèi)自由移動(dòng)，觀(guān)察空間布局是否符合功能需求。

在虛擬漫游過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以測(cè)試不同動(dòng)線(xiàn)方案，使空間流暢度得到直觀(guān)評(píng)估。對(duì)于大規(guī)模建筑項(xiàng)目，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供全視角漫游模式，確保使用者能夠從多個(gè)角度體驗(yàn)空間的開(kāi)放性、通透性和私密性。設(shè)計(jì)人員可以分析使用者的行走路徑，判斷空間分區(qū)是否合理、公共區(qū)域的動(dòng)線(xiàn)是否順暢，并根據(jù)使用反饋調(diào)整局部布局。對(duì)于復(fù)雜的空間組織結(jié)構(gòu)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供多層級(jí)漫游模式，方便設(shè)計(jì)人員分析不同樓層之間的連接方式，提高空間組織的合理性。

使用者在虛擬環(huán)境中的行為數(shù)據(jù)對(duì)于方案評(píng)估具有重要意義。設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能，分析使用者的注視點(diǎn)、停留時(shí)間及交互頻率，判斷空間設(shè)計(jì)是否符合預(yù)期需求。對(duì)于需要重點(diǎn)優(yōu)化的區(qū)域，設(shè)計(jì)人員可以調(diào)整墻體開(kāi)口、照明方式及空間比例，使建筑空間更加符合使用習(xí)慣。設(shè)計(jì)人員可以在虛擬漫游過(guò)程中測(cè)試不同光源布置方式，使空間體驗(yàn)更加舒適。

2.設(shè)計(jì)方案的實(shí)時(shí)調(diào)整與優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員在建筑空間優(yōu)化過(guò)程中需要快速響應(yīng)使用者的反饋，并針對(duì)空間細(xì)節(jié)進(jìn)行高效調(diào)整。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了實(shí)時(shí)交互和動(dòng)態(tài)修改功能，使設(shè)計(jì)人員能夠在虛擬環(huán)境中調(diào)整空間布局、材質(zhì)搭配和光照效果，并立即觀(guān)察調(diào)整后的視覺(jué)表現(xiàn)。對(duì)于初步方案的優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員可以在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中調(diào)整墻體位置、擴(kuò)大或縮小空間尺度，測(cè)試不同布局方案的適用性。對(duì)于需要精細(xì)調(diào)整的區(qū)域，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠提供局部編輯功能，使設(shè)計(jì)人員快速修改空間細(xì)節(jié)，并實(shí)時(shí)生成新方案。

在優(yōu)化建筑空間時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合參數(shù)化建模工具，使建筑形態(tài)的調(diào)整更加高效。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)更新三維模型，使空間調(diào)整過(guò)程更加直觀(guān)。對(duì)于需要優(yōu)化的結(jié)構(gòu)件，設(shè)計(jì)人員可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中調(diào)整尺寸、修改連接方式，并觀(guān)察結(jié)構(gòu)變化對(duì)整體空間的影響。對(duì)于光照優(yōu)化，設(shè)計(jì)人員可以調(diào)整窗戶(hù)位置、改變光源方向，并測(cè)試不同照明方案，使空間氛圍更加符合設(shè)計(jì)目標(biāo)[5]。

在方案優(yōu)化過(guò)程中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的多方案對(duì)比功能能夠幫助設(shè)計(jì)人員快速篩選最佳方案。設(shè)計(jì)人員可以同時(shí)加載多個(gè)設(shè)計(jì)方案，幫助使用者在虛擬環(huán)境中切換不同版本，比較空間體驗(yàn)的差異。對(duì)于使用者集中反饋的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合沉浸式交互功能，鼓勵(lì)使用者在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中直接提出修改建議，并根據(jù)實(shí)際體驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)流程更加靈活，提高建筑空間優(yōu)化的效率。

四、結(jié)語(yǔ)

本研究探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑空間設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，分析了該技術(shù)在空間規(guī)劃、細(xì)節(jié)優(yōu)化和方案評(píng)估中的作用。研究結(jié)果表明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提升建筑空間的可視化程度，使設(shè)計(jì)人員在構(gòu)思階段進(jìn)行精確的布局模擬，提高空間動(dòng)線(xiàn)合理性，并優(yōu)化材質(zhì)與光照方案。在信息化時(shí)代背景下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與空間設(shè)計(jì)結(jié)合成為一種必然的趨勢(shì)。研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑空間設(shè)計(jì)的精細(xì)化控制方面仍存在計(jì)算精度限制，針對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)渲染效率尚待提高。未來(lái)研究可以進(jìn)一步結(jié)合人工智能與參數(shù)化設(shè)計(jì)，提升虛擬現(xiàn)實(shí)在建筑設(shè)計(jì)中的智能化水平，并探索更加高效的交互模式，推動(dòng)建筑行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1]李夢(mèng)薇.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建筑空間情節(jié)體驗(yàn)?zāi)M在建筑設(shè)計(jì)課堂教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].重慶建筑，2024（9）：91-93.

[2]鞏長(zhǎng)琦.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的商業(yè)建筑室內(nèi)互動(dòng)空間設(shè)計(jì)[J].大觀(guān)，2023（3）.55-57.

[3]劉耿哲，劉小文，勾昭元.基于虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)的未來(lái)建筑空間場(chǎng)景設(shè)計(jì)：以賓大SimonKim教學(xué)作品為例[J].建筑與文化，2022（8）：34-36.

[4]裴欣.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑空間優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].成都工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2022（1）：29-32.

[5]王海麥.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建筑空間環(huán)境設(shè)計(jì)[J].居舍，2021（23）：101-102.

作者簡(jiǎn)介：

毛悅，碩士，蘇州金螳螂建筑裝飾股份有限公司設(shè)計(jì)師、南京設(shè)計(jì)院副院長(zhǎng)。研究方向：建筑空間設(shè)計(jì)。