VR技术在农业观光园规划设计中的应用进展.pdf

VR技术在农业观光园规划设计中的应用进展 侯鑫杰 于守超 王吉民 张雪梅 聊城大学农学院 山东聊城 252059 摘 要 随着计算机技术的发展和数字化革命的到来 VR技术为景观规划设计行业提供了传统设计方法无法企及的技术可能 农 业观光园作为一种以农业资源为核心依托 农旅交叉 多元发展的综合型园区产业 也不断受到数字化革命的冲击 通过回溯农业 观光园的发展历程 从4个阶段论述了VR技术对农园规划质量的提升作用 最后讨论了VR技术在景观规划设计领域的研究趋 势与展望 以期为今后运用VR技术辅助农业观光园规划设计提供理论基础 关键词 虚拟现实 农业观光园 规划设计 农业 规划设计中 农园建设应注意园林氛围的营造 2010 年刘洋 6 针对现阶段国内农业观光园规划设计缺乏系 统化的理论和方法指导的现象 提出建议从城市规划 的角度出发 对以城乡空间为背景的农业观光园规划 投入更多科研力量 在现代农业观光园发展瓶颈的背 景下 奉彬 7 在2018年提出以生态美学的视野看待农 业观光园的建设 农园规划需要趋于园林化 生态化 人文化和可持续化 通过近30年的实践和探索 国内 农业观光园的产业形态逐渐完善 旅游功能逐渐丰富 规划设计理念也随时代需求变得更加多元化 2 农业观光园规划设计的新视角 2 1 新时期背景下农业观光园建设 近几年 一方面 农业产业结构不断升级 旅游业 也随着时代的变迁走向数字化 单纯的农业生产与农 业观光结合的产业布局模式已不具备竞争优势 另一 方面 随着我国经济社会的持续发展和城市化进程的 不断加快 人们享受舒适的人居环境 同时也向往自然 的田园生活 这两方面都体现出我国观光农业正处于 一个新的发展时期 新时期下农业观光园的建设必须 综合考虑当地的农业生产情况 自然生态情况 旅游市 场对观光农业的需求和可持续发展等问题 园区内根 据主题和主导功能的差异需要不同的技术要求 规划 设计也就成为农业观光园建设发展的关键环节 2 2 农业观光园规划新思路 卧游 是魏晋时期出现的概念 因为古时交通不 便 而 世之奇伟瑰怪常在险远 人们就只能幻想借助 玄学 在一个固定的地方就能够游览虚幻仙境 后演化 为欣赏生动的山水画或游记 在数字化革命的背景下 人们已经可以借助VR技术将这一传说变为现实 VR Virtualreality 技术即 虚拟现实 能够利用计算机技 术模拟真实场景 借助相应的输入 输出设备 使用户 在虚拟场景中与计算机实现实时 人机交互 多感知 性 沉浸性 交互性 想象性是VR技术的基本特征 运 用VR技术构建的沉浸式三维可视化的虚拟场景 为 农园规划设计提供全新视角 使规划设计的表达手段 和成果展示方式不再局限于二维 三维层面 设计师可 1 农业观光园的起源及发展演变 农业观光园是指城郊乡村地区通过整合现有的环 境资源 提炼独特的文化内涵 改造升级基础设施 开 发科技示范区等方式 将当地农业资源进行配套 组 装 统一规划形成的综合型农业观光园区 农业观光园 能够吸引城市游客前来体验乡村风光 感受乡村人文 在这里 游客可以品尝农副产品 学习农业技能 参与 农事科普等活动 农业观光园将第一产业和第三产业 相融合 用吸引旅游的方式为农园创收的同时 促进了 城乡文化交流 加速农业转型升级 是城乡园林化和城 乡统筹发展的必然产物 1873年德国政府开发了一种以 度假农庄 市民 农园 为主要形式的乡村旅游模式 广义的观光农业范 畴开始形成 1 20世纪60 70年代 日本政府推广建 设农业观光园和市民农园 以乡村地区优美的自然环 境和当地农副特产为主要卖点 以市民能够直接参与 农事过程为农园特色 吸引市民驱车前往乡镇体验农 园旅游 2 20世纪70年代 农业观光园的概念从日本 引进国内 台湾省苗栗县太湖地区最早出现农业观光 园 3 在这之后 大陆为推进乡村农业转型发展 缩小城 乡经济水平差距 农旅融合的农业观光园模式在大中 城市迅速兴起 起初 国内农业观光园只具有农业生产和观光游 憩的功能 徐军亮 4 在2002年提出农业观光园要结合 农业科技园建设 农业观光园在这一时期拓展出科技 示范的功能 冯丽 5 在2004年提出农业观光园建设强 调功能而忽视景观的问题比较严重 建议把传统园林 的造园美学及现代美术构成理论引入到农业观光园的 基金项目 山东省研究生导师指导能力提升项目 数字工坊 背景 下风景园林学专业硕士研究生 二元化培养模式 的探究 编号 SDYY17147 山东省研究生导师指导能力提升项目 乡村振兴背景 下VR技术在风景园林学硕士研究生教学中的应用研究 编号 SDYY18185 国家级大学生创业创新训练计划项目 互联网 VR 技术在园林设计中的应用研究 编号 201910447004 作者简介 侯鑫杰 1997 女 山东德州人 硕士在读 研究方向 园 林规划设计 通信作者 于守超 1979 男 山东青岛人 副教授 研究方向 园林 规划设计的教学与科研 生态绿化 现代园艺 2021年第13期 觼計訑訛 DOI 10 14051 ki xdyy 2021 13 043 以实时地漫游其中 图1 对园林中的景观元素进行 动态比较和实时编辑 8 以交互的方式完善设计方案 同时提升设计项目的附加值 9 能够帮助解决农业观光 园规划设计中各阶段的问题 3 VR 技术在农业观光园规划设计各阶段中的应 用 3 1 基地资料调查分析阶段 农业观光园内的农业生产系统构成内容多样 地 形信息具有复杂性和综合性 设计者需多次到基地 用 人工测量和拍照记录等方法记录场地信息 但农园的 建设场地一般位于城市近郊或远郊的乡村 当地交通 服务设施等都不完备 待规划的场地也多为正在进行 农事活动的农业用地 设计师对场地细节信息的获取 存在空间和时间上的困难 VR技术参与前期调查 可 以将场地信息处理后生成虚拟地形空间 保证场地信 息的全记录 设计者能够克服时空的限制 随时进入虚 拟地形空间 以多种视角对场地环境的地势地貌特征 及水文地质条件进行观察评估 对设计的可行性和合理性进行分 析和预测 省时省力 避免决策上 的失误 保证方案的顺利推进 10 快捷构建三维地形空间常用的方法有2种 一种 是利用单反相机 VR相机 手机 无人机以俯视视角 和漫游视角拍摄图片和视频 后期将图像信息分组后 通过拼接软件进行缝合拼接 然后对图像作美化处理 最后通过360 VR等全景漫游编辑软件设置漫游功 能 热点 特效等 就可以做好该 地形的VR全景 图2 设计师可 以通过穿戴VR设备对图像进行 草图设计 图3 这种方法优点 是制作成本不高 上手容易 出图 快速 实景效果好 能真实还原基 地场景 11 缺点是交互性有限 无 法在全景图中进行方案深化 另 一种是利用无人机遥感 UAVre mote sensing UA VRS 进 行三维数字建模 借助小 型无人机低空遥感平台 和无人机摄影测量处理 软件进行像控点采集 影 像处理后实现原始场地 三维实景数字模型的构 建 图4 12 这种方法的优 点是模型分辨率较高 细 节丰富 可用于场地的景 观展示及方案后续规划 设计分析 有利于 设计师设计各阶段 思维的衔接和创意 的连续推进 缺点 是技术门槛高 数 据处理需要一定时间 相对来说成本更高 近几年已有 利用无人机遥感系统进行三维建模 辅助城市规划设 计的先例 13 圆明园管理处与清华大学规划设计研究院在 2009年合作发起了 数字圆明园 项目 提出运用VR 技术数字化重建圆明园 14 结合无人机高精度航拍和 三维激光扫描仪等先进技术手段 从俯视角度和地面 角度全方位记录圆明园现存的地理环境 并生成可视 化的三维遗址模型 15 在此基础上叠加档案记载的地 形图纸 在虚拟模型中复原山水地形 16 并对遗址现场 发现的残损石构件进行虚拟拼接 15 最大限度地 复 原 圆明园原貌 使得 万园之园 重现于世人眼前 图 5 6 3 2 方案构思推敲阶段 农业观光园多产业复合的背景决定了农园细部规 划要精准实用 特别是农园规划涉及用地类型复杂多 样 道路规划是整体规划的重难点 故这里以道路规划 设计为例 在三维虚拟空间中 规划农园道路可以实现 从整体到局部再到整体的不同尺度的把控 首先对基 地进行景观格局分析 因地制宜科学分区 再用多级道 路串联景点 将全园联系起来 然后通过VR的交互功 能介入公众参与 17 收集各方意见后 设计者可以通过 切换不同的可视路径 对比核验几种不同方案 从而优 化道路系统 道路细部设计的重点在于园路设计既要 满足生产需求 又要融入区域特色 例如作物果蔬种植 区 禽畜养殖区的道路设计需要做到客货分离 设计者 分别进入客游路线和生产路线验证是否能满足不同的 使用需求 游客游览路线上相应的指示标识和服务设 施是否合理齐全 道路两侧绿化是否能做到在满足季 相变化的基础上突出乡土植物特色 景观小品能否起 到营造园林氛围和引导观景路线的作用等 18 生产路 线上的空间组织能否做到效率最高 路程最短 另外 运输生产物资过程中难免会有生产废料污染路面 影 响观赏的情况 可以通过模拟运输在道路两侧合适位 置添置清洗设施 以便及时对路面进行清洗 保持场地 环境美观等 19 局部设计完成后切换回到全局视角 对 园路各段的衔接做过渡处理 检查无障碍通道是否畅 通等 保持道路规划的整体性和协调性 3 3 各方施工对接阶段 农业观光园基础设施规划包括道路交通 农业水 利 生态绿化 水电工程 通信工程等多项内容 需要景 图1 利用移动式 图2 乐昌市梅花镇百 臻有机种养专业合作社 图3 艺术家Anna Zhilyaeva用VR设备代 替画笔作画 图4用无人机遥感三维数字建模 技术路线 图5 圆明园地形 虚拟修复 图6 VR复原后的 圆明园 大水法 2021年第13期 现代园艺 生态绿化 觼計訒訛 观 土木 建工 植物 电信等不同专业人才力量共同协 作 选择通用工具是跨学科团队在施工中面临的最大 问题之一 20 传统农园施工一般采用CAD平面图纸和 3D模型作为方案信息载体 但由于二维 三维图纸之 间互通性不足 易出现图纸无法表达完整的设计意图 等问题 用3DSMAX Sketchup等做出来的3D模型只 能以外部视角观察其形体 无法实时查看其工艺信息 而且存在软件技术门槛高 制图时间长 出图效率低 模型交互性差等缺点 这些传统工具能够表达的信息 非常有限 在农园施工中的弊端很明显 各方协调不好 就可能造成设计阶段沟通效率低 施工阶段中出现专 业碰撞及安全隐患等问题 经验不足的工人常常会出 现对设计意图理解不足的情况 就会容易造成资源不 能合理利用等现象 甚至施工进度与质量无法得到保 障 21 搭建交互式虚拟工地可视化共享平台 施工人员 通过手柄等工具或手势识别技术 22 23 在平台观察农园 模型时 可以随时查询模型信息 例如模型编号 日期 施工工艺 施工要求等 12 决策者能够实时获取工程进 度 结合工期筛选出几组施工方案 通过VR情境模拟 对施工进程进行可视化预判 从而做出最优安排 24 促 使各项工作协同有序进行 极大提高施工质量 3 4 成果展示阶段 农业观光园的成果展示一般是面向游客 基本的 题材类型包括规划成果展示 特色观光项目展示和科 普展示三方面 25 农园规划过程中搭建的VR全景图 和三维虚拟农园空间可以放在官网页面供游客观看 在三维虚拟空间中 人们可以切换人行 车行等不同的 运动模式 在空间中进行主观意识主导的探索 农园特 色观光项目主要在三维虚拟农园中体现 游客可以调 控虚拟空间内的时间变化 感受农园一天不同时刻声 光 影 形的变化 真正做到 心之所想 形之所行 充 分体会农园独特的田园风情 科普展示建议放在园区 内作为线下互动体验项目 人们可以通过VR情景模 拟学习农事过程 26 智慧农业管理VR体验 27 等 一方 面让游客感受到农园的科技魅力 学习到农事知识 一 方面也为农业观光园的技术推广起到宣传作用 26 北京奥金达蜂产品专业合作社综合运用VR AR 等技术打造了一套包括养殖知识科普 养殖技术展示 和VR模拟采蜜及蜂产品科普的体验系统 在园区内 游客可以通过穿戴VR设备 在科普大厅观看蜜蜂采 蜜的过程和蜂箱内的场景 蜂场也从原来的单一产业 升级为集农业生产 农产加工 农园旅游于一体的发展 新模式 28 4 研究趋势和展望 在全域旅游的背景下 农业观光园已不仅是现代 农业生产基地 也是一种崭新的园林类型 农园的景观 规划设计流程在VR技术的辅助下趋于精准化 高效 化和一体化 29 当前 VR技术在农业观光园规划中的 应用仍不成熟 有很多的技术限制 其中内容方面的问 题比较突出 农业观光园是多产业结合的复合体 园林 构成要素丰富 所以虚拟农园空间中需要构建的植被 建筑等模型内容较多 实践中存在的问题有 建模难度 大 周期长 渲染后效果不够逼真写实 很难实现模型 效果实时渲染 交互信息的设置受限等 2020年 5G 商用正式启动 30 高达1GB s的下载速度 理论峰值 10GB s 让实时渲染成为可能 设计者和开发者也就能 有更多的资源用于优化渲染效果和交互信息 使VR 体验更加真实 增加游客粘性 VR在农业观光园中的 应用也将迎来新一轮的发展机会 收稿 2020 12 04 参考文献 1 高冬梅 吴兆娟 战博 德国休闲农业对我国休闲农业发展的启示 J 园艺与种苗 2017 08 4 7 2 孟春舫 日本中京大城市圈新型农业的发展 J 现代日本经济 1987 06 29 32 3 陈裕鹏 台湾省的观光农业 J 世界农业 1987 12 36 37 4 徐君亮 江璐明 结合农业科技园建设观光农园的探讨 以潮州 鹤陇山农业科技园与观光农园的规划设计为例 J 热带地理 2002 3 236 240 5 冯丽 北京市观光农园景观设计初探 D 中国农业大学 2004 6 刘洋 大都市郊区观光农园规划设计研究 D 西北大学 2010 7 奉彬 生态美学视野下现代农业观光园景观规划设计 D 四川农业 大学 2018 8 SongJ HuangS LeeG VirtualReality VR TechnologyandLand scapeArchitecture J MATECWebofConferences 2018 227 9 杨柳青 VR技术在环境艺术设计中的应用研究 D 苏州大学 2017 10 孙漪南 李方正 李雄 VR技术在城市绿化设计中的应用 以 风景园林为例 J 中国城市林业 2017 15 2 55 58 11 李国松 杨柳青 虚拟现实技术在风景园林规划与设计中的应用 研究 几种常见虚拟现实技术的应用评价分析 J 中国园林 2008 02 32 36 12 舒婷 李卫正 张青萍 等 基于小型无人机的三维实景公园数字建 模 以南京羊山森林公园为例 J 建筑与文化 2016 03 120 121 13 Chen L Kong Research on Innovation of Urban Planning System BasedonVirtualRealityTechnology C 2019 14 郭黛姮 张越 再现圆明园 J 中关村 2012 11 40 43 15 尚晋 再现建筑遗产数字复原圆明园 J 中国文化遗产 2013 03 55 59 16 吴祥艳 贺艳 刘悦 等 数字化视野下的圆明园九州景区造园艺术 研究 J 中国园林 2014 30 12 108 112 17 LeeuwenJV HermansK QuanjerAJ etal UsingVirtualRealityto IncreaseCivic Participation in Designing Public Spaces EuropeanCon ferenceonDigitalGovernment C 2018 18 刘辉 观光农业园的规划设计 评 观光农业园区规划设计 J 环境工程 2020 38 03 190 19 余登凯 唐莉英 基于多产业需求的农业观光园景观设施小品设 计研究 J 设计 2020 33 07 158 160 20 吴春波 于强 我国农业观光园规划设计研究综述 J 农业科技与 信息 2014 17 23 26 21 杨菲 张学辉 王丽洋 等 BIM与VR技术在装饰工程设计阶段的 应用分析 J 河北工业科技 2020 37 01 48 53 22 李仙琪 何湘宁 张俊伟 等 一种基于VR视频的人机交互系统及 其使用方法 P 贵州省 CN110413124A 2019 11 05 23 张星 奚欣阳 一种基于VR技术的动态手势识别方法 P 江苏省 生态绿化 现代园艺 2021年第13期 觼計訓訛 CN110147754A 2019 08 20 24 张慧 基于三维虚拟VR技术的景观规划系统设计 J 现代电子技 术 2019 42 12 132 135 25 廖先莉 唐琳 刘星月 等 互联网 背景下我国智慧农业的发展策 略 J 农业与技术 2020 40 07 29 30 35 26 闫俊均 王殿亮 郭新宇 农产品数字互动体验系统研究与建设 J 软件 2019 40 05 57 70 27 赵春江 农业的数字革命已经到来 J 中国合作经济 2020 03 14 15 28 李洁 创新驱动发展科技助力蜂业 记北京奥金达蜂产品专 业合作社 J 中国蜂业 2018 69 09 30 31 29 刘颂 张桐恺 李春晖 数字景观技术研究应用进展 J 西部人居环 境学刊 2016 31 04 1 7 30 2020年全国科技工作会议在京召开 EB OL http www most 美丽乡村背景下庭院围栏设计探析 杨爱民 福建信息职业技术学院 福建福州 350003 摘 要 美丽庭院是社会主义新农村美丽乡村建设工程重要任务之一 围栏作为庭院景观的第一道风景线 给人最直观 最深刻的 印象 在美丽乡村规划设计中 处理好围栏这个细微的景观小品元素 可以更好地打造美丽庭院乡村特色 营建美丽乡村幸福生活 氛围 关键词 生态建设 传统文化 乡土特色 庭院围栏 受和艺术于一体 既要平衡自然人文和艺术设计 又要 体现针对乡村传统文化和人文精神的传统和发展 做 到人与自然的和谐相处 共同生存 1 3 围栏设计的原则 3 1 实用经济性 农家庭院的围栏 首先要满足农户的生产与生活 需求 围栏作为私密性空间标志性的界限时 其设计 需要更加坚固 结实 作为美化功能装饰别致小院时 其设计更应该具有艺术性 观赏性和装饰性 实用经 济性需要做到以人为本 农家庭院围栏的设计应当以 服务于农家庭院为基本出发点 其设计也应当立足于 农户经济基础之上 主要体现于围栏的材质 制作工 艺 施工成本以及后期管养成本等 在实际建设过程 中 不少村庄首先考虑高成本 样式新颖 形式多样的 围栏 造成建设资金的利用不合理等 通过实际案例 和经验不难发现 经济实用的围栏才是最亲切 最具有 乡村风貌 最能体现农家特色的 3 2 文化特色性 美丽乡村建设要有体验乡愁的乡情乡趣 更要能 感受山水田园的乡土乡味 围栏的设计需要以综合考 虑农民的生活习惯和人情风俗为设计基本出发点 我 国地域广阔 只有适应当地特色的民居景观才是最具 有观赏性的 并且在传承当地传统文化的同时达到与 现代文化的结合 从而增加民居景观的文化底蕴和内 涵 2 福建省顺昌县被誉为毛竹之乡 竹产品成为当地 的经济支柱 顺昌齐天大圣信俗文化历史悠久 至今各 乡村还保留祭祀齐天大圣 通天大圣的遗存等 当地 美丽乡村建设过程中 将大圣文化与竹篱笆 竹围栏等 竹产品相结合 充分展示了独特的地域文化特色 与 之相反 部分建设实例中 庭院围栏设计乱搬乱抄 唯 样式新颖为噱头 往往忽略了其地域文化特色性 成为 美丽庭院建设的负面案例 3 3 协调统一性 当下除了美丽乡村建设之外 不少村庄同时被列 为传统村落 乡村振兴等建设名单 这就要求规划设计 前必须理清各政策的内涵及要求 做到项目之间理念 2013年中央一号文件依据 美丽中国 的理念第 一次提出了建设 美丽乡村 的奋斗目标 新农村建设 以 美丽乡村 建设的提法首次在国家层面明确提出 通过多年的努力建设 我国涌现出了一大批具有地方 特色的美丽乡村 同时也逐步形成了成熟的美丽乡村 建设路径 美丽庭院建设的提出 更是将美丽乡村建 设内涵推向了新的高度 1 围栏的概述 围栏 指某个特定区域的边缘 边界或界限 通常 有栅栏 栏杆 围墙等形式 好的围栏使人心情愉悦 给 人美的感受 清代美学家李渔曾说 窗栏之制 日异月 新 皆从成法中变出 腐草为萤 实且至理 如此则造物 生人 不枉付心胸一片 克里斯托夫 亚历山大 ChristopherAlexander 在 建筑模式语言 中总结 如 果边缘不复存在 那么空间就决不会富有生气 围栏 可以通过明确边界而划分庭院空间功能布局 为农家 庭院增添景观亮点 营造乡村氛围 展现乡土特色 2 庭院围栏在美丽乡村建设中的重要性 美丽乡村建设旨在改善农村人居环境 提高农民 生活品质 美丽庭院建设是其中一项重要的任务 福 建省福州市美丽乡村建设提出了 六清楚 任务 其中 围清楚 要求全面整治农家院落等场所的围栏 围挡 等 浙江省多个地区开展 洁净庭院 美丽乡村 整治工 作 对庭院围栏进行整治整改 农家庭院的围栏作为 乡村人居环境中的一部分 其规划设计应当集感官 感 2021年第13期 现代园艺 生态绿化 觼計訔訛