虚拟现实技术在西湖景观分析中的应用

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1、-谈虚拟现实技术在西湖景观分析中的应用黄文柳裘斌本世纪初，杭州开始将虚拟现实技术应用到西湖景观规划管理中并作为决策的依据，使景观分析技术得到跨越性发展。通过虚拟现实技术应用，建立数字景观模型，为能够从不同视点、高度、行进路线下，对拟建区域或项目建成后的预期效果提前预知，达到规划预控制的目的奠定了坚实的基础。2007年，配合西湖文化景观申遗工作，杭州启动了《杭州西湖东岸城市景观提升工程规划》和《城湖空间控制规划》专项研究，建立了系统的西湖景观评价体系，配合环西湖数字模型的逐步完善，从而形成了完备的西湖景观审

2、核机制，使原本以“视觉感受”为依据的景观评价标准上升到理性的标准化、定量化层面。本文从杭州西湖景观分析的发展历程入手，介绍当前虚拟现实技术在西湖景观分析中应用的方式、方法和评价程序等。一、数字模拟西湖景观分析的发展背景1、西湖景观分析发展历程上世纪80年代，随着大规模城市开发后西湖东岸建筑高度问题日益突出，杭州便着手于西湖城市景观分析的研究工作，到1990年代初《杭州空域规划研究》编制完成，景观分析的理论付诸于实践。回顾西湖景观分析的发展，大致经历了三个阶段：第一阶段：1990年代初：简单易控的透视计算法

3、。90年代初，根据《杭州空域规划研究》提出的定量与定性结合的透视计算方法，首开西湖景观分析之先河。其主要方法是以湖心亭为主要视点，通过划定城市圈层和视觉量，建立城市轮廓线界面的定量模型，达到控制城市轮廓线，和对单体建筑进行景观分析的目的。受限于当时的城市发展水平和技术条件，尽管《研究》中在定性分析了杭州西湖景观空间的基本形态基础上，对拟分析的单体建筑列出了详细的定量计算公式，但由于缺少直观而准确的表现手段，只能将西湖景观这一复杂的分析系统采取简单化的计算操控。-页脚---图1：该图为锦带桥视点对拟建于解放

4、路上的市电信综合楼进行西湖景观分析——在计算出拟建建筑的透视高度、宽度基础上，绘制于现状照片中进行分析。第二阶段：1990年代后期：计算机应用的照片合成法。随着计算机图形图像技术的普及和应用，杭州市开始将拟分析单体建筑的三维模型和各视点所拍摄的环湖地区照片进行合成，使景观分析结果更加直观，并主要以二维的城市立面效果表现为主。从实质上看，主要是运用计算机代替了烦琐的透视公式计算，并通过影象合成技术将相对于某视点的单体建筑透视效果与照片叠加。但拟分析建筑在城市轮廓线中的位置、高度等，需要通过参照物对比才能与照

5、片合成，其精度与准确度仍依赖于人工操作。图2：采用照片合成法对西湖文化广场项目方案进行西湖景观分析-页脚---第三阶段：虚拟现实技术应用西湖景观分析。本世纪初，杭州开始应用虚拟现实技术进行数字模拟景观分析的尝试。经过2003年和2007年两次大规模扩充建模范围，以及结合景观分析项目评价不断优化维护模型库数据，目前杭州已经实现了约260平方公里西湖景观建模区域的全覆盖，以及相关城市建设项目的全盘掌控，对抑制建设项目负面影响西湖景观起到了关键作用。2、数字模拟景观技术的发展内因西湖景观分析一直沿用了近十年的透

6、视计算法和计算机应用照片合成法，尽管为上世纪九十年代开展西湖景观控制起到了相当重要的作用，但仍然在虚拟现实技术一经出现便惨遭淘汰。究其原因，除了缺少完整的景观评价标准外，景观分析技术本身的欠缺也不容忽视，主要表现在：一是控制因素单一，仅关注于建筑高度而缺少对建筑体量、色彩的控制和建筑群体组合空间的引导；二是控制手段单一，仍局限于对建筑单体透视角度的模拟后合成于照片上，其视点的一致性、合成的准确性均存在误差；三是表现层次单一，只能观测到某固定视点的静态效果，且拟分析建筑在与照片实景融合的过程中会出现层次感、

7、距离感失真等问题；此外还包括表达成果形式简单、实时效果的演示与反馈机制弱等等。由于缺少科学的判断机制，一定程度上使西湖东岸城市轮廓线在空间层次、建筑体量、色彩、形体组合等方面所日益暴露出的问题无法预估，从而防患于未然。本世纪初，虚拟现实技术方兴未艾地在国内发展起来，杭州开始数字模拟景观技术的探索和运用，它通过建立西湖及周边地区的环境和建筑，使拟分析建筑在城市空间中与街道、周围其他建筑的关系清晰可见，空间的距离感大大加强，使人们可以随时随地、以多种运动方式和从特定角度去感受城市空间、进行三维空间的综合信息交

8、流、进行拟分析建筑的多方案切换与比较等，其真实的规划效果为决策者、城市建设部门、城市管理部门和公众更好的掌握城市现状与未来发展、理解城市建设理念与规划意图搭建了理想的平台。而景观分析成果的表达方式既可是静态的图象，也可以形成动画效果，弥补了原景观分析方法在手段、要素、层次、成果、效率等多方面的不足。正是在这种条件下，数字模拟西湖景观技术快速发展并广泛应用起来。-页脚---二、数字模拟西湖景观分析系统建构1、确定分析视点谈到景观