現實技術在風景園林中應用

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摘要：增強現實技術可以將虛擬三維物體復合到現實環境中，風景園林的重要任務是將合適的虛擬模型建設到現實環境中。為促進增強現實技術在風景園林中的發展，分析了增強現實技術的特點，并從設計、表現、施工、游覽等方面，闡述了其在風景園林應用中的優勢以及其限制和前景。

關鍵詞：增強現實技術；風景園林；應用

近年來，增強現實技術發展非常迅速，在影視、工業、醫學、教育領域已有廣泛的應用，但在同樣需要視覺表現、實現視覺效果的風景園林領域應用還較少，分析了增強現實技術在風景園林中應用的優勢，希望以此促進該技術在風景園林中的發展。

1增強現實技術概述

1.1增強現實技術的概念增強現實（augmentedreality，AR）技術[1]是將計算機生成的虛擬信息與現實環境疊加在一起，并提供給人類感官感知的一項新興技術，是虛擬現實技術的一個分支。受限于技術水平的發展，現階段，增強現實技術更成熟的是將計算機生成的虛擬三維物體復合到現實環境中，提供給人們視覺信息。本研究所討論的主要也是這種狹義的增強現實技術。

1.2增強現實技術的關鍵技術

增強現實的實現，兩個很重要的任務就是運算和大屏幕顯示設備包括電腦電視屏幕、投影等，其特點是適合多人觀看。手持式移動小屏幕顯示設備如手機等，其使用方便，是現在應用最普及的顯示設備。圖3展示了在基于AARKit平臺上開發的通過在移動設備上的增強現實應用示例。

2增強現實技術在風景園林中的應用

風景園林，一半是工程，一半是藝術，美學在風景園林學科中扮演著重要的角色。要想做到風景園林之美，適地配形，與已有環境相融合是必不可少的要素。歷史上經典的作品無不如此，弗蘭克·勞埃德·賴特（FrankLloydWright）的流水別墅（圖4）依山而建，巧妙地借用愜意的溪水、流動的瀑布、生機的綠植等自然景觀與所處環境融合在一起，使得建筑成就了“溪流的音樂”“石崖的延伸”的佳話。著名華人建筑大師貝聿銘的巴黎盧浮宮入口（圖5）采用金字塔形的結構與已有的方形建筑完美結合，與盧浮宮一樣享譽世界。這些經典的建筑恰當地將作品與所處的環境相融合，不僅成為享譽世界的建筑作品，更是人類歷史上的藝術瑰寶。隨著經濟社會的發展，生活水平的提高，又受限于城市用地水平，用地面積靈活的口袋公園成為城市建設新的需要。相對于大面積的公園，口袋公園受環境影響更多，口袋公園由于面積小，一般在內部一眼望去即可看到周圍的環境，在外部一眼望去也能夠將口袋公園納入到環境景觀中，故口袋公園對與環境相適的要求更高。而城市中為烘托節日氛圍而擺放的花缽、園林小品，更是直接組成環境的一部分，對與環境相適的程度要求更高。所以，做到與現狀環境的相融合是風景園林重要的課題，并在城市中越來越顯著地表現出來。而增強現實技術的優勢就是將虛擬三維物體復合到現實環境中，可以更形象展示兩者的關系，為人們評判虛擬物體在現實環境中的效果提供形象的依據。風景園林美學貫穿于風景園林整個生命周期，增強現實技術可以為風景園林整個生命周期提供支撐的技術。

2.1增強現實技術在風景園林設計階段的應用

增強現實技術允許將設計的虛擬園林（或其部分要素）疊加到現實的環境中去，可以對方案較方便地進行推敲。圖6、圖7是博興縣某年國慶節擺花的任務，其中計劃在博城二路擺放一些花缽，若能運用增強現實技術將不同的花壇疊加到現實的環境中，便能直觀地比較不同方案的效果，為選擇提供依據。在風景園林設計美學中，比例與尺寸是非常重要的要素。形狀相同、尺寸不同的物體在同一環境下的效果是不同的。如夜空的月亮很美，但將太陽系的其他大行星放在月亮的位置，在地球上看來就是另一番樣子，甚至令人感覺恐怖。同樣，物體的位置比如旗幟的高度從美學的角度考慮，也應與所處的環境相協調，否則就會產生突兀或者其他異樣的感覺。通過增強現實技術將設計作品疊加到現實的環境中，可以直觀地推敲作品尺寸、位置與環境的關系，從而確定作品的尺寸。圖8和圖9是在圖7的任務中，若能運用增強現實技術將不同尺寸的花壇疊加到現實的環境中，便能直觀地比較不同尺寸的效果，為選擇提供依據。

2.2增強現實技術在風景園林設計方案表現階段的應用

風景園林是一個專業學科，也受限于人類本身的空間思維能力和圖像想象能力，風景園林設計師設計的作品只有制成形象的效果圖或者視頻之后才能呈現給人們———即使是風景園林從業者本身不通過方案的表現也不能在方案建成前得到方案的實際效果。因此，方案表現是風景園林中的一個重要課題。如前所述，風景園林是離不開環境的，只有在所處的環境中才能更好地看出方案的現實效果。所以，風景園林設計的提供給人們最好的表現應該是帶有現實環境的信息。圖10、圖11是博城七路的綠化設計，可以明顯看出將虛擬模型放入和不放入具體環境相比，放入具體環境更能形象地表現出虛擬模型的效果。若用虛擬現實技術制作這樣的方案表現，必須也要把環境制作成虛擬現實信息，這往往工作量很大[5]，甚至復雜到不能僅通過想象來完成。并且對于如前所述口袋公園這種越小的風景園林作品，其所需表現的環境占比就越高，甚至遠遠超出方案本身的工作量，這不僅是復雜的，而且也顯得荒謬。因而在實際操作的過程中，風景園林從業者往往不去表現方案所處的虛擬環境或者將環境進行簡單粗略的表現。這給人們形象準確地理解方案造成了困難。而若運用增強現實技術，則可以方便地將虛擬物體放入真實環境中，供人們形象地看到方案的效果。

2.3增強現實技術在風景園林施工階段的應用

在施工階段，若運用增強現實技術將方案放入現實環境中展示，對于施工人員理解方案、把握施工全局起到非常直觀形象的作用，從而便于布置施工方案，展開施工過程，減少施工難度。

2.4增強顯示技術在風景園林觀光游覽（風景園林運營）階段的應用

在人們游覽風景園林的過程中，可以采用增強現實技術將虛擬的文字或視頻、圖畫信息疊加到園林中，為游客提供更多的導覽解說。增強現實還可以成為風景園林內容的一部分，通過增強現實技術，可以將公園中本不會出現的東西如傳說的角色、遠古的猛獸展示給游客，還可以將公園本該在特定時間出現的景色（如泰山日出）隨時展示給游客，增加公園的內容。還可以設置這些虛擬的形象與游人互動，增加園林互動性，就像一些增強現實游戲如任天堂的pokemongo一樣。有時，公園因維護等原因某一地段在某一時段內不對游客開放，如一些名勝古跡的維護，就可以用增強現實技術在對應的地點將這里的原貌展示給游客，減少他們的遺憾。對于一些已經消失的名勝古跡，也可以通過增強現實技術展示給游客。如Archeoguide可以通過GPS粗定位，為游客重現希臘奧林匹亞神廟[6]。北京理工大學研發的基于增強現實的圓明園景觀重建技術，可以很好地還原部分圓明園遺址，使游客可以從圓明園廢墟前看到重建后的圓明園[7]。

3增強現實技術在風景園林應用中所面臨的問題

受限于當前技術包括圖像識別算法、軟硬件圖像處理能力的發展，增強現實技術在表現復雜精細模型或大場景時還面臨很多困難，而對于虛擬物體與現實環境前景后景的判斷上也面臨很大的挑戰。而這正是風景園林所需要的，很多情況下風景園林的模型大而雜，面臨的環境范圍也很大，所以增強現實技術當前在園林中的應用還很局限。而且現在專門面向風景園林的增強現實APP較少，現有的APP大多不能導入用戶自己建立的模型，而只能使用APP自帶的模型，所以在風景園林中的應用受限制。現有的APP所帶的風景園林方面的素材很少，APP的操作大多不是為了風景園林專門開發的，所以，面向風景園林不容易做到易用的人機交互。但相信，隨著算法和軟硬件水平的提高，基礎設施的建設，以及隨著應用增多而引發的APP的開發，增強現實技術在園林中會發揮越來越明顯的作用。

4結語

增強現實技術可以將虛擬模型復合于真實環境中，風景園林的目的是將虛擬模型最終以實體的形式建設到現實環境中，增強現實技術應用到風景園林中，可以提前得到虛擬模型在真實環境中的效果，可以給風景園林壽命周期各個階段提供重要的支撐，也可以減少風景園林從業者的工作強度，提高工作水平。增強現實技術也可以成為風景園林本身的一部分。增強現實技術在風景園林中有著廣闊的應用前景，但其在風景園林中被廣泛應用，在技術的進步和基礎設施的完善上還有許多工作要做。

作者:周丁丁 單位:山東博興縣公用事業服務中心