虚拟现实在景观建筑中的研究进展及启示

【摘要】在计算机领域不断创新的背景下， 建筑景观的设计方法也得以扩张。科技成为推动设计质量和创新的动力，但在现有景观建筑的渲染或者演示技术上进行平面视差仍有不足，近年来虚拟现实技术的出现为景观建筑领域提供了一种新思路。本文以CNKI为数据主要来源，利用文献计量的方法，对1998—2016年数据库收录的13588篇相关文献进行梳理，并分析及概括虚拟现实在建筑景观中的研究进展。对关键词进行词频共现聚类，得到我国虚拟现实在景观建筑中的研究热点。我国虚拟现实被逐渐运用于建筑景观设计之中，目前虚拟现实在我国建筑景观领域主要集中在计算机软件及计算机应用科学研究领域，相信在今后加强跨行业、多学科的协同研究，其运用范围会更加广泛。

【关键词】虚拟现实；景观建筑；研究进展

【中图分类号】J59 【文献标识码】A

一、虚拟现实技术的历年发文趋势

（一）虚拟现实概念及起源

虚拟现实（Visual Reality）是指使用计算机技术和软件来产生逼真的图像，声音和其他感觉来重现真实环境（或创造一个假想环境）。虚拟现实人为制造的感官体验，包括视觉、触觉、听觉，以及较少见的气味，并模拟在此环境中物体的存在，在模拟三维环境中使用户有真实的空间感受，达到身临其境的感觉。

近几年，我国对VR技术的发展非常重视，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（ 2006—2020 年）》中，虚拟现实技术被列入信息技术领域需要重点发展的3项尖端科技之一。同时，虚拟现实技术也受到863计划、国家自然科学基金的重点支持。

（二）国内外发文趋势

虚拟现实技术在美国兴起至今已历经60余年的发展，虚拟现实技术发展不断成熟，逐年向社会各行各业应用拓展。90年代以后，虚拟现实技术在建筑景观领域得到了飞速的发展，与此同时，相关的研究也不乏有丰硕的成果。为了更直观了解虚拟现实技术在景观建筑领域的发展历程，本文采用文献计量的方式对国内外相关研究文献统计，如图1所示，纵向比较国内虚拟现实在景观建筑领域的发文量，在21世纪以前我国对虚拟现实技术的研究甚少，景观建筑依旧围绕GIS技术进行扩展研究，1998年首篇关于真三维技术研究的博士论文“城市三维可视化GIS的研究”发表，而在国内核心期刊关于虚拟现实研究的最早见于2000年发表在《测绘科学》的“真三维GIS技术研究的现状与发展”一文。2000年以前国内年发文量极少，从发文作者来看，大多是计算机软件与计算机应用和建筑科学与工程领域，内容上也以技术实验和探索研究为主。21世纪以后虚拟仿真技术逐步受到重视，自2006年《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》中明确将虚拟现实技术列为信息技术领域优先发展的前沿技术之一，说明我国对虚拟现实技术的发展开始重视，与此同时相关文献年发文量开始呈逐步上升趋势，其中2012 年达到峰值1228篇。随着我国的科学技术飞速发展，社会生活水平逐年提升，虚拟现实技术也逐渐从实验室走进人们的日常生活。

通过科技文献检索网（http：//apps.webofknowledge. com/）检索关键词为 VIRTUAL REALITY、LAND-SCAPE、METHODS，針对虚拟现实在景观和建筑设计创作方面的研究并不多，相关文献也非常有限，一方面主要因为虚拟现实在环境艺术领域技术研究刚步入成熟[2]，相关的外部设备价格较为昂贵，多现于各大学研究中心或资金实力雄厚的国外大型企业的研发，国内相应的公司较少；另一方面由于景观建筑创作已经惯用传统计算机辅助设计，其中GIS分析、CAD制图、3D建模最常见，结合虚拟现实目前在景观创作方面应用较少。因此相关虚拟现实技术与景观创作方法方面的研究自然不多且不能普及应用，所以为能深入研究和推广虚拟现实在景观建筑领域的应用也是本文研究的目的之一。

二、国内外相关的研究状况

近些年来，我国的科学技术飞速发展，虚拟现实技术也逐渐从实验室走进人们的日常生活。当前，国内对于虚拟现实理论和技术的研究较以往快速增长，相关研究成果也取得了一定价值。国内的研究多分散在各个领域，研究虽多，但系统性较少，仍不够深入。

（一）虚拟现实技术研究的学科发布

目前，国内的虚拟现实技术辅助景观建筑设计的研究还不是很多，且成果多处于起步段，根据CNKI数据库的学科分类功能可以看出，国内虚拟现实研究主要分布在19个学科领域。国内的研究多分散在各个领域，近年来虚拟现实领域的发布主要集中在计算机软件及计算机应用领域，其中景观建筑相关的主要也集中在计算机软件及计算机应用、建筑科学与工程、自然地理学和测绘学、旅游、美术书法雕塑与摄影等学科方向，由于相关研究学者的专业背景也不尽相同，研究虽多，但系统性较少，仍不够深入。

（二）研究热点分析

关键词是作者对文章核心研究内容的精炼， 学科领域里高频次出现的关键词和从数据样本中对每篇文献进行提取后分析出的名词短语即为该领域的研究热点。本节对虚拟现实在景观建筑研究中的高频词列举分类成6大类，并概括和分析每个聚类的研究状况。

从6大聚类和热点词可以看出虚拟现实研究主要是，利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。具体来说，虚拟现实的核心是对三维空间的计算机建模，其中地理信息系统可以提供虚拟现实所需要的地理信息，同时结合环境艺术设计学的相关理论，可以逼真地模拟出现实场景。虚拟现实的技术重点在硬件方面，尤其是头部追踪技术是重中之重。虚拟现实必须要结合硬件与软件一起使用。目前的虚拟现实设备主要是带头部追踪功能的头戴式显示器，受制于目前的技术，只能有限地勉强模拟视觉感官。例如小米公司今年推出的小米VR眼镜，就是其中的代表之一。

三、与景观建筑相关的虚拟现实技术研究过程启示

近年来虚拟现实领域的发布主要集中在计算机软件及计算机应用领域，其中景观建筑相关的主要也集中在计算机软件及计算机应用、建筑科学与工程、自然地理学和测绘学、旅游、美术书法雕塑与摄影等学科方向，由于相关研究学者的专业背景也不尽相同，研究虽多，但系统性较少，仍不够深入，有的只是将它当作高级表现工具，人机交互功能并未充分发挥出来，也不能激发在此沉浸环境中设计师的创作灵感。同时，虚拟现实硬件设备造价高，高质量的虚拟现实传感设备，如高精度的数据头盔、数据手套、立体投影等都价格较高，限制了一般设计的广泛使用。在运用虚拟现实系统进行设计时，要保证数据实时交互、环境场所模拟较为客观，尽量兼顾逼真度，但不能喧宾夺主，转移重点。

四、结语

综上所述，国内外对于虚拟现实理论和技术应用的研究，特别是面向景观建筑创作方面的应用较少但处于快速发展，且偏重于技术操作表层，而理论方面多倾向于哲学研究，有效将二者结合起来进行针对性研究的成果较少，且用于景观创作方法论方面的研究更有待进一步完善，目前在理论与实际结合、方法论研究方面仍较为片面和薄弱。虚拟现实技术起源于计算机科学，近二十年国内众多学者和研究人员在探索VR技术与应用方面做出很多努力，为景观建筑设计创新提供了新的思考方法和科学技术。通过对虚拟现实的研究现状及国内热点进行研究分析，可以为我国今后相关研究发展提供一定的借鉴和参考。

参考文献：

[1]舒建华.虚拟现实技术的应用现状及未来展望[J].电脑知识与技术，2008（18）.

[2]刘镇弢.虚拟场景建模和绘制技术研究[D].西安电子科技大学，2005.

[3]俞静.三维复杂场景优化处理的研究与实现[D].西南交通大学，2011.

[4]李刚.虚拟现实的艺术理论研究[D].武汉理工大学，2008.

作者简介：陈婧（1991-），女，硕士研究生，研究方向：主要从事景观设计的研究，重点研究文化符号在建筑中的应用与虚拟现实荆楚派建筑复原。

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