現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林中應(yīng)用

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摘要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將虛擬三維物體復(fù)合到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，風(fēng)景園林的重要任務(wù)是將合適的虛擬模型建設(shè)到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中。為促進(jìn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林中的發(fā)展，分析了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)，并從設(shè)計(jì)、表現(xiàn)、施工、游覽等方面，闡述了其在風(fēng)景園林應(yīng)用中的優(yōu)勢以及其限制和前景。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)；風(fēng)景園林；應(yīng)用

近年來，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展非常迅速，在影視、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、教育領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用，但在同樣需要視覺表現(xiàn)、實(shí)現(xiàn)視覺效果的風(fēng)景園林領(lǐng)域應(yīng)用還較少，分析了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林中應(yīng)用的優(yōu)勢，希望以此促進(jìn)該技術(shù)在風(fēng)景園林中的發(fā)展。

1增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

1.1增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmentedreality，AR）技術(shù)[1]是將計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息與現(xiàn)實(shí)環(huán)境疊加在一起，并提供給人類感官感知的一項(xiàng)新興技術(shù)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)分支。受限于技術(shù)水平的發(fā)展，現(xiàn)階段，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)更成熟的是將計(jì)算機(jī)生成的虛擬三維物體復(fù)合到現(xiàn)實(shí)環(huán)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

1.2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)很重要的任務(wù)就是運(yùn)算和大屏幕顯示設(shè)備包括電腦電視屏幕、投影等，其特點(diǎn)是適合多人觀看。手持式移動(dòng)小屏幕顯示設(shè)備如手機(jī)等，其使用方便，是現(xiàn)在應(yīng)用最普及的顯示設(shè)備。圖3展示了在基于AARKit平臺上開發(fā)的通過在移動(dòng)設(shè)備上的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用示例。

2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林中的應(yīng)用

風(fēng)景園林，一半是工程，一半是藝術(shù)，美學(xué)在風(fēng)景園林學(xué)科中扮演著重要的角色。要想做到風(fēng)景園林之美，適地配形，與已有環(huán)境相融合是必不可少的要素。歷史上經(jīng)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(dòng)的瀑布、生機(jī)的綠植等自然景觀與所處環(huán)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(jié)構(gòu)與已有的方形建筑完美結(jié)合，與盧浮宮一樣享譽(yù)世界。這些經(jīng)典的建筑恰當(dāng)?shù)貙⒆髌放c所處的環(huán)境相融合，不僅成為享譽(yù)世界的建筑作品，更是人類歷史上的藝術(shù)瑰寶。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)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(shè)新的需要。相對于大面積的公園，口袋公園受環(huán)境影響更多，口袋公園由于面積小，一般在內(nèi)部一眼望去即可看到周圍的環(huán)境，在外部一眼望去也能夠?qū)⒖诖珗@納入到環(huán)境景觀中，故口袋公園對與環(huán)境相適的要求更高。而城市中為烘托節(jié)日氛圍而擺放的花缽、園林小品，更是直接組成環(huán)境的一部分，對與環(huán)境相適的程度要求更高。所以，做到與現(xiàn)狀環(huán)境的相融合是風(fēng)景園林重要的課題，并在城市中越來越顯著地表現(xiàn)出來。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢就是將虛擬三維物體復(fù)合到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，可以更形象展示兩者的關(guān)系，為人們評判虛擬物體在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的效果提供形象的依據(jù)。風(fēng)景園林美學(xué)貫穿于風(fēng)景園林整個(gè)生命周期，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為風(fēng)景園林整個(gè)生命周期提供支撐的技術(shù)。

2.1增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)允許將設(shè)計(jì)的虛擬園林（或其部分要素）疊加到現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中去，可以對方案較方便地進(jìn)行推敲。圖6、圖7是博興縣某年國慶節(jié)擺花的任務(wù)，其中計(jì)劃在博城二路擺放一些花缽，若能運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將不同的花壇疊加到現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，便能直觀地比較不同方案的效果，為選擇提供依據(jù)。在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)美學(xué)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(huán)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(xué)的角度考慮，也應(yīng)與所處的環(huán)境相協(xié)調(diào)，否則就會產(chǎn)生突?；蛘咂渌悩拥母杏X。通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將設(shè)計(jì)作品疊加到現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，可以直觀地推敲作品尺寸、位置與環(huán)境的關(guān)系，從而確定作品的尺寸。圖8和圖9是在圖7的任務(wù)中，若能運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將不同尺寸的花壇疊加到現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，便能直觀地比較不同尺寸的效果，為選擇提供依據(jù)。

2.2增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案表現(xiàn)階段的應(yīng)用

風(fēng)景園林是一個(gè)專業(yè)學(xué)科，也受限于人類本身的空間思維能力和圖像想象能力，風(fēng)景園林設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的作品只有制成形象的效果圖或者視頻之后才能呈現(xiàn)給人們———即使是風(fēng)景園林從業(yè)者本身不通過方案的表現(xiàn)也不能在方案建成前得到方案的實(shí)際效果。因此，方案表現(xiàn)是風(fēng)景園林中的一個(gè)重要課題。如前所述，風(fēng)景園林是離不開環(huán)境的，只有在所處的環(huán)境中才能更好地看出方案的現(xiàn)實(shí)效果。所以，風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的提供給人們最好的表現(xiàn)應(yīng)該是帶有現(xiàn)實(shí)環(huán)境的信息。圖10、圖11是博城七路的綠化設(shè)計(jì)，可以明顯看出將虛擬模型放入和不放入具體環(huán)境相比，放入具體環(huán)境更能形象地表現(xiàn)出虛擬模型的效果。若用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作這樣的方案表現(xiàn)，必須也要把環(huán)境制作成虛擬現(xiàn)實(shí)信息，這往往工作量很大[5]，甚至復(fù)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(fēng)景園林作品，其所需表現(xiàn)的環(huán)境占比就越高，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出方案本身的工作量，這不僅是復(fù)雜的，而且也顯得荒謬。因而在實(shí)際操作的過程中，風(fēng)景園林從業(yè)者往往不去表現(xiàn)方案所處的虛擬環(huán)境或者將環(huán)境進(jìn)行簡單粗略的表現(xiàn)。這給人們形象準(zhǔn)確地理解方案造成了困難。而若運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，則可以方便地將虛擬物體放入真實(shí)環(huán)境中，供人們形象地看到方案的效果。

2.3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林施工階段的應(yīng)用

在施工階段，若運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將方案放入現(xiàn)實(shí)環(huán)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(qiáng)顯示技術(shù)在風(fēng)景園林觀光游覽（風(fēng)景園林運(yùn)營）階段的應(yīng)用

在人們游覽風(fēng)景園林的過程中，可以采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)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(dǎo)覽解說。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)還可以成為風(fēng)景園林內(nèi)容的一部分，通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將公園中本不會出現(xiàn)的東西如傳說的角色、遠(yuǎn)古的猛獸展示給游客，還可以將公園本該在特定時(shí)間出現(xiàn)的景色（如泰山日出）隨時(shí)展示給游客，增加公園的內(nèi)容。還可以設(shè)置這些虛擬的形象與游人互動(dòng)，增加園林互動(dòng)性，就像一些增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)游戲如任天堂的pokemongo一樣。有時(shí)，公園因維護(hù)等原因某一地段在某一時(shí)段內(nèi)不對游客開放，如一些名勝古跡的維護(hù)，就可以用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在對應(yīng)的地點(diǎn)將這里的原貌展示給游客，減少他們的遺憾。對于一些已經(jīng)消失的名勝古跡，也可以通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示給游客。如Archeoguide可以通過GPS粗定位，為游客重現(xiàn)希臘奧林匹亞神廟[6]。北京理工大學(xué)研發(fā)的基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的圓明園景觀重建技術(shù)，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(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林應(yīng)用中所面臨的問題

受限于當(dāng)前技術(shù)包括圖像識別算法、軟硬件圖像處理能力的發(fā)展，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在表現(xiàn)復(fù)雜精細(xì)模型或大場景時(shí)還面臨很多困難，而對于虛擬物體與現(xiàn)實(shí)環(huán)境前景后景的判斷上也面臨很大的挑戰(zhàn)。而這正是風(fēng)景園林所需要的，很多情況下風(fēng)景園林的模型大而雜，面臨的環(huán)境范圍也很大，所以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)當(dāng)前在園林中的應(yīng)用還很局限。而且現(xiàn)在專門面向風(fēng)景園林的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)APP較少，現(xiàn)有的APP大多不能導(dǎo)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(fēng)景園林中的應(yīng)用受限制?，F(xiàn)有的APP所帶的風(fēng)景園林方面的素材很少，APP的操作大多不是為了風(fēng)景園林專門開發(fā)的，所以，面向風(fēng)景園林不容易做到易用的人機(jī)交互。但相信，隨著算法和軟硬件水平的提高，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以及隨著應(yīng)用增多而引發(fā)的APP的開發(fā)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在園林中會發(fā)揮越來越明顯的作用。

4結(jié)語

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將虛擬模型復(fù)合于真實(shí)環(huán)境中，風(fēng)景園林的目的是將虛擬模型最終以實(shí)體的形式建設(shè)到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)景園林中，可以提前得到虛擬模型在真實(shí)環(huán)境中的效果，可以給風(fēng)景園林壽命周期各個(gè)階段提供重要的支撐，也可以減少風(fēng)景園林從業(yè)者的工作強(qiáng)度，提高工作水平。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也可以成為風(fēng)景園林本身的一部分。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在風(fēng)景園林中有著廣闊的應(yīng)用前景，但其在風(fēng)景園林中被廣泛應(yīng)用，在技術(shù)的進(jìn)步和基礎(chǔ)設(shè)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(yè)服務(wù)中心