發布時間：2022-02-12所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：為了解決環境藝術設計無法讓用戶切實地感受真實、清晰的環境藝術設計效果，研究三維虛擬 VR 技術在環境藝術設計中的應用，通過分析三維虛擬 VR 技術在城市環境藝術設計中應用情況，研究三維虛擬 VR 技術的實施流程、城市三維模型構建以及具體應用，其中城市三維
摘 要：為了解決環境藝術設計無法讓用戶切實地感受真實、清晰的環境藝術設計效果，研究三維虛擬 VR 技術在環境藝術設計中的應用，通過分析三維虛擬 VR 技術在城市環境藝術設計中應用情況，研究三維虛擬 VR 技術的實施流程、城市三維模型構建以及具體應用，其中城市三維模型的實現通過構建建筑模型、城市部件、地形模型以及真實三維模型一系列操作共同實現;分析三維虛擬 VR 技術在城市園林環境藝術設計、交通環境藝術設計以及小區環境藝術設計中的具體應用。實驗結果表明，三維虛擬 VR 技術能提高環境藝術設計效果且用戶滿意度較高，提高了城市建筑施工的經濟效益，說明三維虛擬 VR 技術在環境藝術設計中具有可行性。
關鍵詞：三維虛擬;VR 技術;環境藝術設計;城市環境;三維模型;建筑工程
0 引 言
隨著城市信息化的發展，帶動三維虛擬 VR 技術的不斷發展和成熟，該技術結合先進的多媒體技術、互聯網技術以及三維制圖技術，具備較強的綜合信息交互和感知能力。近幾年，環境藝術設計在我國已取得明顯的進步，人們對環境藝術的需求逐漸增強，因此將該技術應用于現代環境藝術的設計中，加強環境藝術設計人員與使用者的交流溝通[1] ，打破以往環境藝術設計的局限性，設計出更符合人們需求，更加有融入感、沉浸感的環境藝術作品。三維虛擬 VR 技術具有良好的代入感，使用戶產生身臨其境的感覺，豐富的交互性能使用戶能主動進行多種方式互動，新奇的構思促使用戶在不同的環境中獲取新的知識，提高自我認知。本文研究三維虛擬 VR 技術對城市環境藝術的具體應用，提高了城市環境藝術設計的工作效率和工作質量。
1 三維虛擬VR技術在城市環境藝術設計中應用
城市環境藝術設計中的許多方面都與三維虛擬 VR 技術有關，虛擬現實技術不僅能夠向用戶提供大量的現實信息，還能讓用戶感受到身臨其境的沉浸感[2] ，是因為三維虛擬 VR 技術是基于事物的真實數據，在相關的設計要求和規定上塑造出一個真實感較強烈的視覺體驗。三維虛擬 VR 技術塑造的這種逼真的視覺體驗，有利于設計人員對細節漏洞的補缺，提高建筑工程的經濟效益。
1.1 三維虛擬 VR 技術的實施流程
三維虛擬 VR 技術在城市環境藝術中具體的實施流程包括以下幾個步驟：對城市的環境實施三維虛擬 VR 時，確定整體的設計方案為第一要務，確認方案后在 AutoCAD 三維軟件中對城市中的場景進行基本的描繪，整理好的各種線條導入 SketchUp 中對線條進行三維虛擬模型創建和貼圖處理;模型構建完成后，將模型導入三維虛擬 VR 技術平臺對各種細節進行調整[3] ，在三維虛擬 VR 技術平臺內對物體進行大小、材質等細節進行調整并分析不同調整結果的應用效果;最終得到具體的方案、三維效果圖等供選擇使用。圖 1 為三維虛擬 VR 技術的實施流程。
1.2 城市環境三維模型構建
依照城市環境藝術的整體設計要求和地區的面積大小，本文所構建的模型應具有真實的空間信息以及地理信息，同時細節的紋理能準確地表現模型的具體特點。為滿足模型的細節需求，進行遙感拍攝得到的影像的分辨率應在 0.5 m 以上，對點云數據的要求更為精確，建模所需的 CAD 數據來自測繪局比例 1∶1 000，建筑物表面的紋理信息由單反獲取。
1.2.1 建筑模型構建
將 1∶1 000 的大比例尺地形圖與從正方向拍攝的影像進行匹配，在 3ds MAX 中從 1∶1 000 大比例尺地形圖中獲取建筑物是基底，如圖 2 所示，再將點云生成的 DSM 與 DOM 圖像進行疊加后的圖像與地理信息進行結合，從不同角度對待測量建筑高度實施多次測量[4] ，將測量結果進行算數平均求值，得到較為準確建筑高度，并于 3ds MAX 軟件中進行建模。
1.2.2 城市部件
根據從圖 2 中獲取的 CAD 數據對精細部件的具體位置進行提取，其屬性特征來源于實地采集的紋理圖像。由獲取的城市部件信息在三維虛擬 VR 軟件中構建三維模型，并對其實施貼圖操作使獲取的紋理數據真實可信。圖 3為具體城市部件的圍墻的三維模型。
1.2.3 地形模型提取
CAD 數據中的高程點，高程點即為攜帶高程值的點，根據高程點對地表的 TIN 模型進行模擬[5] ，下一步 依 照 生 成 的 TIN 模 型 生 成 數 字 地 面 模 型 DEM，從 DEM 圖中分析該區域的地形情況。
1.2.4 真實三維模型
本文通過對真實的三維模型實施包括準確性、針對性以及完整性等檢查，并將其與周圍的環境進行整合，得到真實的三維場景，圖 4 為構建的三維模型的整體概況。
從圖 4 三維模型的整體概況可以看出，采用三維虛擬 VR 技術將一定范圍內的所有模型整合在一個相同的環境下，顯示整體模型的可視化效果較好。
通常三維虛擬 VR 技術的研究內容一方面為其自身的軟件及硬件能力，另一方面為該技術在實際的應用情況。下文重點研究該技術在城市環境藝術規劃中的應用情況，從不同角度分析城市環境藝術設計的具體應用。
1.3 城市園林環境藝術設計中的應用
城市環境藝術設計中園林景觀設計采用三維虛擬 VR 技術來對真實的園林景觀進行模擬，對城市園林景觀建設具有關鍵作用。城市園林環境藝術設計中需對園林景觀進行渲染[6] ，是設計者重點考慮的問題，園林環境藝術中具有較多品種的樹木，房屋建筑較少，造成對園林環境建模的難度較大。三維虛擬 VR 技術多利用面片建模和動態貼膜手段實現對園林景觀藝術的設計。圖 5為城市園林環境藝術設計建模流程。
構建城市園林環境藝術模型包括靜態景物和動態景物。三維虛擬 VR 技術利用計算機技術將人視覺用先進的相機鏡頭代替，在虛擬的環境藝術中依照設定的園林路線構成一定游覽路線，較大程度上體驗整個園林空間的意境氛圍，使用戶充分感受園林環境藝術。用戶也能夠在園林環境藝術中隨意選擇園林游覽路線，將園林中所有的景觀要素與用戶的動態游覽路線相結合，得最佳園林游覽路線。采用三維虛擬 VR 技術在城市園林環境藝術中能讓用戶充分感受城市園林環境藝術整體設計，沉浸感較高[7] 。
1.4 城市交通環境藝術設計中的應用
經濟發展帶動城市車輛數量急速增長，導致了巨大的城市交通壓力，既影響城市交通秩序又威脅人民生命財產安全。利用三維虛擬 VR 技術構建城市交通環境系統有利于緩解城市交通壓力，三維虛擬 VR 技術采用各種感知設備對城市道路進行有效的監管。城市交通環境設計以真實的道路對基礎、對城市交通中各條街道進行三維虛擬仿真。設計者能針對不同的道路交通狀況對城市交通環境進行調整，尋求最佳的城市交通環境實現合理的交通規劃。城市交通環境藝術中虛擬道路的設計，不同的對象之間采用不同的空間位置關系進行組合[8] ，首先需要構建其中一個對象，其余對象的位置關系根據該對象進行放置。綜合整個城市交通環境，建立街道路口為最優選擇，因為路口除作為基本對象外，還能起到基線作用。應以路口實際交通狀況來構建虛擬道路，接著以其他參考物為參照，把交通信號燈、往來的車輛情況等分別放在合適的位置;對道路發生的不同情況，利用 Java Script進行腳本語言修改[9] 。圖 6為三維虛擬單交通路口設計流程圖。
1.5 城市小區環境藝術設計中的應用
將三維虛擬 VR 技術應用于城市小區環境藝術設計中，基礎建模階段要準備的內容包括小區內各種建筑特征以及自然環境特征，采用三維虛擬 VR 技術改變傳統小區環境藝術設計中與周邊環境無法融合、突兀性強的弊端[10] 。將規劃建設好的建筑安置于三維虛擬環境中，達到要求即可進行真實城市小區環境建設，縮短環境藝術設計時間。采用三維虛擬 VR 技術構建的虛擬小區，隨時可對小區任何地點進行漫游，對綠化建設以及設施配置等進行監控和管理。
2 實驗分析
實驗為驗證本文三維虛擬 VR 技術在環境藝術設計中的應用效果，現對采用三維虛擬 VR 技術設計的某東部沿海城市的環境藝術設計效果進行分析。
實驗通過對某城市的用戶發放問卷調查的形式，對上述實驗獲得的環境藝術設計效果圖以及該城市當前的環境藝術設計效果進行調查，從而分析三維虛擬 VR 技術的實際應用效果。
實驗在該城市的某小區附近向居民發放 100 份調查問卷，其中為得到不同年齡段居民對城市環境藝術設計的評價，調查問卷向青年、老年以及青少年三種年齡段的居民進行發放，實驗結束后收回 100 份調查結果，調查結果的有效率為 100%;評分標準為百分制，調查問卷中包括居民對設計成果的直觀感受、方案簡潔性評價、環保性評價、實用性評價以及可實施評價。將收回的 100 份調查問卷每 10 份為一組，統計 10 組的調查問卷的平均分。
用表 1 和表 2 分別描述不同的調查結果，對比兩個表中數據可知，采用三維虛擬 VR 技術的城市環境藝術的各項評分結果均優于該小區過去的環境藝術設計效果，說明三維虛擬 VR 技術在提高城市環境藝術設計的滿意度較高。
對城市的建筑工程進行環境藝術設計時運用三維虛擬 VR 技術，能夠提高對建筑工程材料和建筑框架成本預算的準確度，降低預算出錯造成的大量額外的支出，有效避免因預算出錯而誘發的各種問題。
3 結 論
本文研究三維虛擬 VR 技術在環境藝術設計中的應用，分析三維虛擬 VR 技術的具體實施流程，并對城市環境三維模型進行構建，增強環境藝術設計的真實感。結果表明，實際應用的滿意度較高且提高了對建筑工程環境藝術設計工程預算的準確度。——論文作者：王 鵬
參 考 文 獻
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