现实技术在风景园林中应用

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摘要：增强现实技术可以将虚拟三维物体复合到现实环境中，风景园林的重要任务是将合适的虚拟模型建设到现实环境中。为促进增强现实技术在风景园林中的发展，分析了增强现实技术的特点，并从设计、表现、施工、游览等方面，阐述了其在风景园林应用中的优势以及其限制和前景。

关键词：增强现实技术；风景园林；应用

近年来，增强现实技术发展非常迅速，在影视、工业、医学、教育领域已有广泛的应用，但在同样需要视觉表现、实现视觉效果的风景园林领域应用还较少，分析了增强现实技术在风景园林中应用的优势，希望以此促进该技术在风景园林中的发展。

1增强现实技术概述

1.1增强现实技术的概念增强现实（augmentedreality，AR）技术[1]是将计算机生成的虚拟信息与现实环境叠加在一起，并提供给人类感官感知的一项新兴技术，是虚拟现实技术的一个分支。受限于技术水平的发展，现阶段，增强现实技术更成熟的是将计算机生成的虚拟三维物体复合到现实环境中，提供给人们视觉信息。本研究所讨论的主要也是这种狭义的增强现实技术。

1.2增强现实技术的关键技术

增强现实的实现，两个很重要的任务就是运算和大屏幕显示设备包括电脑电视屏幕、投影等，其特点是适合多人观看。手持式移动小屏幕显示设备如手机等，其使用方便，是现在应用最普及的显示设备。图3展示了在基于AARKit平台上开发的通过在移动设备上的增强现实应用示例。

2增强现实技术在风景园林中的应用

风景园林，一半是工程，一半是艺术，美学在风景园林学科中扮演着重要的角色。要想做到风景园林之美，适地配形，与已有环境相融合是必不可少的要素。历史上经典的作品无不如此，弗兰克·劳埃德·赖特（FrankLloydWright）的流水别墅（图4）依山而建，巧妙地借用惬意的溪水、流动的瀑布、生机的绿植等自然景观与所处环境融合在一起，使得建筑成就了“溪流的音乐”“石崖的延伸”的佳话。著名华人建筑大师贝聿铭的巴黎卢浮宫入口（图5）采用金字塔形的结构与已有的方形建筑完美结合，与卢浮宫一样享誉世界。这些经典的建筑恰当地将作品与所处的环境相融合，不仅成为享誉世界的建筑作品，更是人类历史上的艺术瑰宝。随着经济社会的发展，生活水平的提高，又受限于城市用地水平，用地面积灵活的口袋公园成为城市建设新的需要。相对于大面积的公园，口袋公园受环境影响更多，口袋公园由于面积小，一般在内部一眼望去即可看到周围的环境，在外部一眼望去也能够将口袋公园纳入到环境景观中，故口袋公园对与环境相适的要求更高。而城市中为烘托节日氛围而摆放的花钵、园林小品，更是直接组成环境的一部分，对与环境相适的程度要求更高。所以，做到与现状环境的相融合是风景园林重要的课题，并在城市中越来越显著地表现出来。而增强现实技术的优势就是将虚拟三维物体复合到现实环境中，可以更形象展示两者的关系，为人们评判虚拟物体在现实环境中的效果提供形象的依据。风景园林美学贯穿于风景园林整个生命周期，增强现实技术可以为风景园林整个生命周期提供支撑的技术。

2.1增强现实技术在风景园林设计阶段的应用

增强现实技术允许将设计的虚拟园林（或其部分要素）叠加到现实的环境中去，可以对方案较方便地进行推敲。图6、图7是博兴县某年国庆节摆花的任务，其中计划在博城二路摆放一些花钵，若能运用增强现实技术将不同的花坛叠加到现实的环境中，便能直观地比较不同方案的效果，为选择提供依据。在风景园林设计美学中，比例与尺寸是非常重要的要素。形状相同、尺寸不同的物体在同一环境下的效果是不同的。如夜空的月亮很美，但将太阳系的其他大行星放在月亮的位置，在地球上看来就是另一番样子，甚至令人感觉恐怖。同样，物体的位置比如旗帜的高度从美学的角度考虑，也应与所处的环境相协调，否则就会产生突兀或者其他异样的感觉。通过增强现实技术将设计作品叠加到现实的环境中，可以直观地推敲作品尺寸、位置与环境的关系，从而确定作品的尺寸。图8和图9是在图7的任务中，若能运用增强现实技术将不同尺寸的花坛叠加到现实的环境中，便能直观地比较不同尺寸的效果，为选择提供依据。

2.2增强现实技术在风景园林设计方案表现阶段的应用

风景园林是一个专业学科，也受限于人类本身的空间思维能力和图像想象能力，风景园林设计师设计的作品只有制成形象的效果图或者视频之后才能呈现给人们———即使是风景园林从业者本身不通过方案的表现也不能在方案建成前得到方案的实际效果。因此，方案表现是风景园林中的一个重要课题。如前所述，风景园林是离不开环境的，只有在所处的环境中才能更好地看出方案的现实效果。所以，风景园林设计的提供给人们最好的表现应该是带有现实环境的信息。图10、图11是博城七路的绿化设计，可以明显看出将虚拟模型放入和不放入具体环境相比，放入具体环境更能形象地表现出虚拟模型的效果。若用虚拟现实技术制作这样的方案表现，必须也要把环境制作成虚拟现实信息，这往往工作量很大[5]，甚至复杂到不能仅通过想象来完成。并且对于如前所述口袋公园这种越小的风景园林作品，其所需表现的环境占比就越高，甚至远远超出方案本身的工作量，这不仅是复杂的，而且也显得荒谬。因而在实际操作的过程中，风景园林从业者往往不去表现方案所处的虚拟环境或者将环境进行简单粗略的表现。这给人们形象准确地理解方案造成了困难。而若运用增强现实技术，则可以方便地将虚拟物体放入真实环境中，供人们形象地看到方案的效果。

2.3增强现实技术在风景园林施工阶段的应用

在施工阶段，若运用增强现实技术将方案放入现实环境中展示，对于施工人员理解方案、把握施工全局起到非常直观形象的作用，从而便于布置施工方案，展开施工过程，减少施工难度。

2.4增强显示技术在风景园林观光游览（风景园林运营）阶段的应用

在人们游览风景园林的过程中，可以采用增强现实技术将虚拟的文字或视频、图画信息叠加到园林中，为游客提供更多的导览解说。增强现实还可以成为风景园林内容的一部分，通过增强现实技术，可以将公园中本不会出现的东西如传说的角色、远古的猛兽展示给游客，还可以将公园本该在特定时间出现的景色（如泰山日出）随时展示给游客，增加公园的内容。还可以设置这些虚拟的形象与游人互动，增加园林互动性，就像一些增强现实游戏如任天堂的pokemongo一样。有时，公园因维护等原因某一地段在某一时段内不对游客开放，如一些名胜古迹的维护，就可以用增强现实技术在对应的地点将这里的原貌展示给游客，减少他们的遗憾。对于一些已经消失的名胜古迹，也可以通过增强现实技术展示给游客。如Archeoguide可以通过GPS粗定位，为游客重现希腊奥林匹亚神庙[6]。北京理工大学研发的基于增强现实的圆明园景观重建技术，可以很好地还原部分圆明园遗址，使游客可以从圆明园废墟前看到重建后的圆明园[7]。

3增强现实技术在风景园林应用中所面临的问题

受限于当前技术包括图像识别算法、软硬件图像处理能力的发展，增强现实技术在表现复杂精细模型或大场景时还面临很多困难，而对于虚拟物体与现实环境前景后景的判断上也面临很大的挑战。而这正是风景园林所需要的，很多情况下风景园林的模型大而杂，面临的环境范围也很大，所以增强现实技术当前在园林中的应用还很局限。而且现在专门面向风景园林的增强现实APP较少，现有的APP大多不能导入用户自己建立的模型，而只能使用APP自带的模型，所以在风景园林中的应用受限制。现有的APP所带的风景园林方面的素材很少，APP的操作大多不是为了风景园林专门开发的，所以，面向风景园林不容易做到易用的人机交互。但相信，随着算法和软硬件水平的提高，基础设施的建设，以及随着应用增多而引发的APP的开发，增强现实技术在园林中会发挥越来越明显的作用。

4结语

增强现实技术可以将虚拟模型复合于真实环境中，风景园林的目的是将虚拟模型最终以实体的形式建设到现实环境中，增强现实技术应用到风景园林中，可以提前得到虚拟模型在真实环境中的效果，可以给风景园林寿命周期各个阶段提供重要的支撑，也可以减少风景园林从业者的工作强度，提高工作水平。增强现实技术也可以成为风景园林本身的一部分。增强现实技术在风景园林中有着广阔的应用前景，但其在风景园林中被广泛应用，在技术的进步和基础设施的完善上还有许多工作要做。

作者:周丁丁 单位:山东博兴县公用事业服务中心