更新时间: 2025-07-08 06:19:02
虚拟现实技术是一种在20世纪末兴起的高新技术，它是一门跨学科、多层次、多功能的科技领域。虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术通过模拟产生一个三维的虚拟世界，让用户可以通过计算机体验和交互，这个虚拟环境可以模拟现实世界中的物体和场景，甚至可以创造出在现实世界中不存在的虚拟物体和环境。虚拟现实技术的发展已经渗透到了多个领域，其中虚拟城市的建设就是一个热门的研究方向。虚拟城市，也称为虚拟社区，是利用虚拟现实技术、地理信息技术和计算机技术等手段综合创建的，它为用户提供了电脑化、网络化、虚拟化、适人化的新型交流场所。这样的虚拟环境可以用于城市规划、建筑设计、教育培训等多个领域，让人们在不受物理空间限制的情况下，进行社会交往和交流。在本文中，作者以虚拟城市(小区)建设为研究对象，通过对需求和应用的分析，介绍了虚拟现实技术的理论和实践应用。文章主要基于Google公司推出的SketchUP建模软件，创建了一个虚拟仿真的三维环境。在这个环境中，用户可以动态交互的方式全方位审视未来的建筑或城区，从任意角度、距离和精细程度观察场景。同时，用户还可以选择并自由切换多种运动模式，如行走、驾驶、飞翔等，自由控制浏览路线。此外，在漫游过程中，用户还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较。这样的虚拟漫游技术不仅为用户提供视觉上的感受，让用户对城市(小区)建设具有感性认识，还可以让用户对城市(小区)建设现状和规划设计蓝图有更为生动、客观和理性的了解和认识。这对于提高人们的视角，使基础设施设计更加科学化，以及对城市(小区)的可持续发展研究都具有重要意义。全文分为三个部分，第一部分简要介绍虚拟现实技术的特点及应用，并阐述了虚拟现实技术的发展趋势，同时阐明了虚拟现实技术需要解决的问题。第二部分回顾了已有建筑表现的技术手段，分析并比较了虚拟小区场景建模过程中的建模方法和建模软件，为进行小区场景建模过程提供理论依据和技术支持。第三部分结合具体项目建立了虚拟场景和漫游场景，充分证明了本文提出的虚拟场景建模技术的可行性和有效性。关键词包括：虚拟现实、虚拟城市(小区)建模、虚拟漫游、SketchUP。通过这些关键词，我们可以看出文章的重心在于虚拟现实技术在城市建模和漫游方面的应用研究。SketchUP作为一个强大的三维建模软件，其在虚拟现实领域的应用展现了计算机辅助设计（CAD）和三维建模软件与虚拟现实结合的巨大潜力。虚拟现实技术在本科毕业设计中的应用不仅是一个技术挑战，也是一个理论与实践结合的探索过程。对于准备进行类似毕设的同学来说，了解虚拟现实技术的原理、熟悉相关建模软件的使用，并结合实际项目进行设计和开发，是完成优秀毕设的关键。此外，通过对虚拟现实技术的深入研究，学生还能够拓宽视野，了解这一技术对于社会交往、教育、娱乐等诸多领域的潜在影响和应用价值。
...（图一）东湖景点植物景观空间选取（图二）东湖景点植物组成（图三）视觉感知因子量化公式数字虚拟技术对于景观设计意义重大，通过评价能直观地感受植物景观的优劣，其中视觉感知是研究景观效果的核心。以聊城大学东湖景点为例，借助虚拟现实技术软件(Mars2020)，构建植物景观空间，构建视觉舒适度(Con) 评价体系。现截取8处植物景观察景观图像，用MATLAB与Color Impact4提取天空可视率(SVI)、空间开放度(VOI)、绿视率(GRL)、色彩复杂度(CRI)感知因子数值，再对景观空间进行问卷调查。结果表明:空间开放度为主导视觉因子。对得分较低的植物空间进行方案优化设计，结果得VOI提升13.5%，SVI 提升5.3%，GRL 降低7%，CRI提升12.8%，Con 提升7.5%，验证此方法的可行性。虚拟现实技术为定量评估、优化植物景观设计提供了新的思路，为城市植物景观空间设计提供理论支撑。1.本研究综合以上前人经验，构建基于视觉感知的植物空间景观评价体系，采用合适的景观评价方法，使其评价结果科学合理。以聊城大学东湖景点为例，利用虚拟现实三维的建模软件与技术，选取8处植物景观空间进行建模，并建立基于视觉感知的植物空间景观评价指标体系.2.使用层次分析法(AHP)，对选取的4个指标进行专家打分权重赋值;再通过调查问卷方式对体验者进行调研，统计二者数据，做到定量分析和定性分析的融合，将虚拟现实技术应用到植物景观评价中，进行客观评价，同时结合使用者的主观评价，对方案进行综合优化，从而达到高质量的视觉景观感知效果，可以使今后的植物景观设计便捷化、直观化，也为后期的评价方法提供更优思路。1视觉感知因子量化:在Mars 建模的植物空间内，在人的视角(1.6m)高度下，按照现实场地规划的游览路径进行游览视频录制，将此视频导出后，再用Pr对视频逐帧导出图片。将获取的图像用 MATLAB软件与Color Impact提取图像信息，分别计算空间开放度(VOI)、天空可视率(SVI)、绿视率(GLR)与色彩复杂度(CRI)作为景观视觉感知评价指标。2 层次分析法：基于对于视觉感知因子的提取研究，建立以下视觉感知因子的递阶层次结构。依据Saaty的1-9标度法(表4)，以某评估专家实际打分为原始数据，通过构建一级因子的判断矩阵，将所有因子两两相比较，通过降低判断难度从而提高精准性。由MATLAB软件得出所有图像的感知因子数值的平均值(Cm)，通过层次分析法，计算所有感知因子的权重值(WOn...WBm)，某个研究对象(On)的舒适度数值。3问卷调查法：取风景园林专业学生30人、非风景园林专业学生20人、公众20人(在景点参观旅游时段随机选取的游客群体)4类群体共70人。通过Mars软件的四季模拟功能，各景观空间生成春、夏、秋、冬四季共计32个植物场景环境。按照表5 和表6设计受访者调查问卷，采用问卷星进行线上调研。8 处植物空间的视觉感知因子量化数值、专家打分的方法构造判断矩阵。运用特征根法将矩阵求和结果进行向量归一，并计算出最大特征根，从而进行一致性检验。一致性检验通过后，最终确定准则层和方案层对于总目标重要性的排序，明确各级因子的权重。通过层次分析法，计算所有感知因子的权重后(WOn...WBm)研究对象(On)的视觉舒适度值。空间视觉舒适度值最高的植物景观空间为开敞式植物景观空间 3、4。根据植物景观空间特点来看，开敞式的植物空间舒适度值都较高。天空地面的占比较大时，整体舒适度值也会随之提升。通过问卷星 APP 进行线上调查，对每个植物空间进行打分，将打分计算平均值，得视觉感知主观评分表。视觉感知主观评分，开敞式的植物景观空间评分明显大于其他两种植物景观空间。开敞式植物空间的使用率，互动便捷度都要比其他两种植物空间更具有优势，为游客提供更加适宜的游憩场所，满足游客与大自然的互动需求。研究选取综合得分较低的半开敞式植物景观空间2，根据评价结果所得的结论进行虚拟优化设计，并进行优化前后效果对比与前后视觉感知舒适度评价。根据表12 的提升思路对景观空间进行优化整改，得出的优化前后各指标、舒适度值，这些指标中，除绿视率下降之外，其他指标数值皆有所提升，且最终的舒适度值也有明显提升。由此可以得出，在植物景观空间内，开敞的、天空地面占比更大、视线更通透的景观空间舒适度得分更高对舒适度最低的半开敞式植物景观空间2进行虚拟优化设计，并对优化设计后的景观空间重新进行评价，VOI提升 13.5%，SVI 提升5.3%，GRL 降低7%，CRI提升12.8%，Con 提升 7.5%。本研究选取小尺度样地，在空间围合性上选择天空可视率、天空开放度，在色彩舒适性上选择绿视率、色彩复杂度这4个指标，用层次分析法来对样地进行视觉景观客观评价，开敞式植物景观空间3、4的视觉上更加开阔，外向开敞。这 2 处植物景观空间的视野宽广、视线透彻，能让人心情舒畅、内心愉悦。而得分最低的垂直式植物景观，其空间两侧几乎完全封闭，视线不通透，空间感更幽闭，让人心情较为压抑。根据得分情况可以在小尺度植物景观空间内，游客更喜欢开敞式植物景观空间。2 讨论本研究模拟人在游览过程中的视觉成像机制，根据人眼的图像呈现，对外界产生的视觉感受进行评价。在进行样地评价时，选择了客观分析景观空间舒适度值与主观评价打分相结合的方法，既加入了带有人的情感色彩的评价，也有客观的数字化分析植物景观空间图像，结果更合理。在当下的风景园林设计过程中，项目情况复杂多变，若对已落地项目进行后续调，整将耗费较多的成本，而虚拟现实技术很好地解决了这一问题。以构建景观场景为切入点，对实际景观进行建模与综合评价:还原场景，明确设计中存在的问题，通过数字化设计调整，优化设计布局，利于园林景观设计方案在落实之前的调整与修改。
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