基于虚拟技术的乡村稻草主题景观规划布局

陆杏娜，王浩

（南京林业大学风景园林学院，江苏 南京210037）

摘要：这项研究利用Mars虚拟技术为东南村稻草主题景观规划布局研究引入了新的视角和方法支持，从科学的角度为乡村稻草主题景观规划布局提供一种客观、量化、图示化的参照，突破了传统的主观分析和感性描述，科学理性的研究乡村稻草主题景观的空间布局，探求其大地艺术视角下的空间视觉性和体验性，构建了一种新颖的虚拟景观的设计开发模式，以期为未来的虚拟景观的实践提供一个具体设计解决方案。Mars虚拟技术在乡村稻草主题景观设计中的建构思维以及实践方法，能够清晰的展现稻草主题景观规划布局的合理性，形成了一种具有系统系和全面性的虚拟景观的创新理论方法和实践路径，为解决景观领域所面临的困境提供了一种全新的解决思路，有利于乡村景观的发展，同时也有利于虚拟技术的应用普及。

关 键 词：乡村；稻草主题；大地艺术；Mars虚拟技术；空间布局

中图分类号：    文献标志码 ：      文章编号：

Rural Straw Theme Landscape Planning and Layout Based on Virtual Technology

LU Xingna ,WANG Hao

(College of Landscape Architecture of Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

Abstract: This research uses Mars virtual technology to introduce a new perspective and method support for the study of southeast village straw theme landscape layout, and provides an objective, quantitative and graphical reference for the rural straw theme landscape planning from a scientific perspective, breaking through the traditional subjective analysis and perceptual description, scientific and rational study of the spatial layout of the rural straw theme landscape, explore the spatial visual and experiential nature of the earth art perspective, and construct a novel virtual landscape design development model, with a view to the future. The practice of virtual landscapes provides a concrete design solution. Mars virtual technology in the design of rural straw theme landscape design and practice methods, can clearly demonstrate the rationality of the straw landscape layout, forming a system of theoretical and comprehensive virtual landscape innovation theory and practice path, in order to solve the dilemma faced by the landscape field, it provides a new solution, which is conducive to the development of rural landscape, and is also conducive to the popularization of virtual technology.

Key words: Rural; Straw theme; Land art; Mars virtual technology; Spatial layout

中国是一个农业大国，乡村地区面积巨大，国家十九大也提出乡村振兴战略，因此对乡村景观的研究探索，对我国的可持续发展具有重要的理论和现实意义。目前乡村研究多注重经济和土地利用，而以生态景观构建乡村空间还是有待于探讨的重要课题^[1]。乡村景观的可持续发展需要挖掘乡村内在潜力、发展乡村地域特色。乡村主题景观是一定区域内文化积聚的产物，也是自然景观文化与人文景观文化不断创新的产物^[2]。近年来，乡村稻草主题景观逐渐在乡村盛行，但是能够指导乡村稻草主题景观创造出空间布局合理、乡土特色鲜明、生态环境良好的生态式稻草主题旅游景观的理论研究资源还相对稀少，完整的规划设计方法体系也还没有形成，一些缺乏科学有效指导的稻草主题景观设计不但破坏了原有的乡村景观，甚至还威胁到了乡村生态系统的整体稳定性。

乡村稻草主题景观在字面意识上可理解为“以稻草为主题在乡村创造景观”，从深层含义上理解为这是生态保护实践的一种方式，以稻草材料为主材，配合其他自然或人工的材料，结合特定的场所和文化基础，采用合理的结构体系和施工技术创造自然的生态景观，并与周边要素联系密切，从而形成一个完整的景观共同体。乡村稻草主题景观利用水稻种植的废弃物作为景观元素，强调运用自然的材料和科学的方法，注重能源的节约，将艺术与大自然结合，达到艺术与技术的结合。大地艺术是20世纪现代艺术的一个重要流派，关注自然因素，追求简单的形式语言，它改变了人们的生态和自然观念，对现代风景园林设计产生了重要的影响^[3]。大地艺术介入乡村稻草主题景观建设，积极探索地域生态和谐和文脉传承，这是崭新的审美视角，新的艺术语言，也是我们认为的大地景观，对于大地景观，欧洲学界以U lf Sporrong为代表，视其为艺术与大自然的有机结合的视觉化艺术形^[4]。

另外，大地艺术是大尺度的开放空间，最大的特征就是“大”，这种尺度的景观最适合的观察角度是俯视，较高的视角高度更注重整体性和视觉冲击力，相比其他景观，大地艺术呼唤对自然的回归，更加注重人在其中的体验^[5]，人对于景观的感官体验主要通过视觉、听觉、触觉和嗅觉等来进行，其中 80％的信息来自于视觉。视觉体验是景观体验中最重要的部分，对于乡村稻草景观的游览观赏，游人的视觉体验尤为重要^[6]。但是在乡村稻草主题景观规划布局建设中，设计只从个人的视觉感受出发，盲目地引入一些所谓好看的稻草景观小品单体，缺少了对整个乡村稻草景观建设区域的整体规划，忽视了乡村稻草主题景观规划布局的重要性，这样使得乡村稻草主题景观变得生硬、无序、无趣，丧失了其原有的美感，但是这方面的研究属于空白。因此，本研究以江苏常州市西夏墅镇东南村稻草景观规划布局研究为例，利用Mars虚拟技术构建了东南村稻草主题景观的三维模型，营造出具有艺术观赏性以及感染力的用户体验式空间。通过刺激用户多重感官而激发其对于展示的稻草主题景观高度的情感共鸣，这种虚拟景观设计开发的创新模式也打破了以往艺术实践的经验模式。

1研究区概况

东南村位于江苏省常州市西夏墅镇东南方向，也因此而得名（图1）。西夏墅镇有12个行政村，之所以选择东南村进行乡村稻草主题景观布局的建设是基于资源条件、政策环境、地理环境、村庄规模这四个方面，主要应用层次分析法（AHP）确定影响因子的权重，系统分析各村庄的发展条件，从而选出了东南村是最适宜进行乡村稻草主题景观建设的村庄。东南村经济发展水平处于领先地位、交通便利，耕地面积4158亩，基本农田面积2354亩，在西夏墅镇的规划布局中是属于农业生态区，离镇区核心带较远，村内工业企业较少，地肥水绿、绿树成荫，是西夏墅镇唯一保持传统农业耕作的村，全村种植了2000亩水稻，作为有机稻米的生产基地，东南村成立了新北区唯一一家有机稻米种植的合作社，创立了“夏墅”牌有机稻米，品牌效益最终也会影响稻草主题景观的选址布局，因此，东南村在长期的规划布局中也在积极探索打造独具魅力的创意农业、景观农业的田园品牌，真正实现“村强、民富、景美、人和”的“新东南”。

2数据来源与研究方法

2.1数据来源及处理

本文所采用的数据主要包括常州市东南村土地利用现状图、东南村高程图、东南村交通分布图、东南村统计年鉴、社会经济统计数据等相关文本资料、表格等。此外利用无人机作为遥感平台，拍摄基地俯视的现状图，为后续的大地艺术景观构造布局提供基础资料。结合东南村土地利用数据库，在此基础上进行评价分析，最后采用Mars虚拟软件对东南村稻草景观核心区域进行真实模拟，从而得到适宜的空间尺度感进行优化布局。

2.2研究方法

虚拟现实技术是一类可实现交互性、沉浸性和构想性虚拟场景的技术,近年来取得了一些成果，在风景园林规划与设计中的应用具有重要意义，李国松、杨柳青也曾分析得出VRML 语言方法是最适合于园林景观中表现虚拟现实场景的虚拟技术，但其实在风景园林设计中应用较少 ^[7]。这其中的问题包括：设计师对各项操作和内容以及难易程度都比较模糊，还有植物景观建模的可视化是最大的问题，因为它们包含的详细程度的变化范围很广，而园林景观中植物配置占很大比例，所以在景观设计中还有很多技术问题有待解决^[8]。本文带着这些问题，提出利用相比其他虚拟技术操作更加简单真实，植物图库资源相当丰富的“光辉城市”研究的Mars虚拟技术。2017年3月，该技术正式发布，这是国内自主研发的，最先进并且不断完善的虚拟技术，首创PC/VR双模编辑，PC/VR多人异地云同步的虚拟技术，提供了传统物质景观无法提供的虚拟化体验，利用高度自由化和信息化的体验方式，形成了新的艺术美学逻辑，搭建起了艺术和景观之间新的桥梁，有利于大地艺术视觉下的乡村稻草主题景观的创作和呈现。

3东南村稻草主题景观规划布局研究  

东南村作为“夏墅”牌有机稻米的生产基地，一年只长一季稻，每年的11月收割结束，直到第二年的3月田间景色都是一片荒芜，当地人称为“歇冬田”，大量富余的稻草秸秆也被视为废弃物，因此，东南村利用废弃稻草秸秆创作了极具地域特色的稻草主题景观。可是稻草主题景观具有一定的季节性，是短暂的、临时的景观，这就需要注重生态的设计方法，需要遵从农田布局的肌理，强调位置的重要性，强调时间性和景观功能性。因此，Mars的VR系统贯穿了规划布局的全过程，从稻草主题景观基于场地建设条件分析基础上的概念设计、稻草主题景观空间布局的整体规划、稻草主题景观基于视觉感受的单体细部推敲，Mars的VR系统都能发挥其作用。将Mars虚拟技术有效的运用到乡村稻草主题景观建设中，使得稻草景观设计的理念实践能够在多个层面上与大众的审美相互结合，从而能够达到环境艺术设计的较高境界。

 3.1基于Mars虚拟技术的概念设计

概念设计阶段提出了利用Mars虚拟技术对东南村的在地条件进行模拟，首先对场地内环境情况进行了解，建立场地环境模型，结合周边整体环境，根据稻草主题景观所具有的特征，以其所具有的肌理、色彩和光色的结合，遵从农田基本肌理，采用艺术化的构图进行创作，然后导入Mars虚拟软件进行详细分析：东南村服务中心作为东南村的接待中心，综合交通、视线、游线三方面的分析，通往东南村服务中心的路线两边区域自然成为主要的核心打造区域。然后根据设计条件对场地内的景观品质进行详细的分析与评估，密布的河网、成片的农田、交错的田垄,繁茂的花木、低吟浅唱的虫鸟,这是儿时熟悉的乡土景观意象。最后依据东南村稻草景观布局的各种因素进行综合分析，为优化规划布局提供系统科学的判断。乡村记忆的空间特征是：随机自然、结构简单，具有良好的乡土性和生态性，这与大地艺术推崇的极简主义，利用简单的点、线、面等几何图形进行创作是有一致性的，因此，提出了东南村稻草主题景观的布局遵循的原则是：循河沿路进行自然布局，“因地制宜，因势利导，因借随机”，形成点线面不同的分区：重点打造视线交点处的稻草景观单体、沿主要交通轴及视线通廊的带状景观序列，还有对主路两侧的农田水系的整体布局，最终得到东南村稻草主题景观的空间规划平面图（图2）。

3.2基于Mars虚拟技术的空间整体布局规划

虚拟技术的仿真不是受限于某一个固定的视角，是通过模拟周边环境对乡村稻草主题景观进行全方位的三维展现，因此可以更形象、真实和完整的表达稻草主题景观的规划布局研究。稻草主题景观的三维建模是基础，虚拟场景的构造是核心，首先利用Sketch建模软件初步建立了东南村稻草主题景观的整个场地模型，结合环境模型一起完成；然后参考《模型规范》中的细则进行模型优化（如：“正反面”模型面层调整）；按照要求将模型导出FBX格式，在Mars虚拟软件中打开“新建项目”，在“上传模型”后，进行编辑与优化，其中相比其他虚拟软件，Mars虚拟软件支持的建模软件比较多，操作简单、出效果特别快，还采用物理引擎，光的状态更真实，另外开发了与现实世界同步更新的真实材质库、配景库，并且与国内市场上的真实材质对接，例如植物模型具备“生长”属性和“季节”属性，并且植物数量已经达到1300多种，还自带植物档案功能，告诉我们植物的产地、习性、观赏特性等信息，方便设计师进行搭配设计，能迅速掌握并且简单的把方案转化成虚拟现实的场景，从而实现查询、漫游、自定义浏览等沉浸式VR体验。如图3 为东南村稻草主题景观虚拟三维景观模型及场景制作技术流程图。

戈登·卡伦在其书中也提到：空间不仅仅在看，而且应通过运动穿过它。空间层次的连续和有序，不仅仅是静止的画面，更多的时候是要从运动中感受、体验的^[9]。乡村稻草主题景观是在广阔的田野中营造大规模的大地艺术，极具视觉冲击力和观赏性，但是单纯考虑空间的规划布局是片面的，还要追求空间的第四维性——时间性，有了人的运动才使得时空得以成型，因此要注重人的感官体验活动。视觉性和体验性影响关系到空间的尺度，包括空间的平面尺度、边界的高度等，而虚拟场景体验可提升空间尺度感的准确性^[10]。因此，基于这种景外视点与景中视点的变换关系以及产生的空间的体验式设计，结合稻草主题景观的大地艺术表达需求以及特征，运用虚拟技术“飞行/人视”两种模式让用户可以进行沉浸式漫游，能够给予用户不同的体验方式，最后成功输出，创建及保存多个场景（见表1）

表1东南村稻草主题虚拟景观给予用户的三种主要体验

Table 1 Southeast Village straw-themed virtual landscape gives users three main experiences 

 3.3基于Mars虚拟技术的空间视觉感受

由于视觉是人类对环境感知的最主要方式^[11]，景观视觉是以人为主体的观赏者和客观存在的各种景观组成要素，在一定的情景状态下相互之间所构成的看与被看的关系^[12]。因此，在东南村稻草主题景观设计过程中，需要按照视觉习惯和路线设计顺时针展示创造最佳视域，这其中几乎处处都存在高度控制的问题。基于视线分析的高度控制需要从各个维度来考虑综合性的问题，需要结合视线心理学理论按照科学的方法进行视线分析，加强可视性分析的严谨性与科学性^[13]。单独设计一个完美的稻草主题景观单体也许不难，但是要将它与周边的环境完美融合不是一件容易的事，需要掌握一个度，使得稻草景观单体成为主景时，既要强调视线，但又不能与周边环境的配景不协调。传统的局限于图纸上的设计是不可能像VR技术这样，可以用人视高度及运动习惯在场地内随意实时浏览，可随时更改视线方向和角度，从而做出千变万化的视觉效果来^[14]。因此，本文提出利用Mars虚拟技术的可视化来进行视觉景观的引导与控制。

1）在确定了稻草主题景观作为对象的基础上，分析稻草主题景观单体的最佳视域与视距，籍以规划或调整整个乡村稻草主题景观规划的游览路线^[14]。这主要是针对视线比较好的位置：农田区域内视线交集处、道路边以及水系边等最佳视点位置，然后进行游览路线的规划。研究表明，划定人观景时的视觉舒适区，可通过人眼舒适视角的计算，如果人眼水平视角为 a(最大值为120°，最佳值为 60°)以此视域形成的景观清晰而平和，最适合静观^[15]。根据这个研究，首先在稻草主题景观规划的平面上确定了适合静态观赏的视点：选择水平视域( 60°最佳)，然后确定了稻草主题景观的视线方向( 视线分析基础上选择)，最终通过Mars虚拟软件在场地范围内设置并确定稻草主题景观单体位置点。

2)在游览路线的基础上，分析稻草主题景观单体欣赏的最佳视域与视距，从而确定稻草主题景观单体的合理尺寸^[14]。稻草主题景观组景也是将景物组成“图画”来观赏，那么图面的背景，观景的视角，景物到视点的距离D、景物的高度 H及它们的比例关系D／H应是考量稻草主题景观视景效果的重要标准^[16]。在乡村稻草主题景观设计中，各种景物的高度和观景视点通常都需密切配合环境尺度，然而，使观景的主要视角处于18°-27°(D／H为2—3 ) 的范围内，这样是既能留出适当的天空背景，刚好看清景观的全貌，又能注意到景观单体的细部，从而能获得最佳的观感^[16，17]。在Mars虚拟软件中可以测量出东南村稻草主题景观空间布局中各个稻草景观单体位置点距离，并且可以实时沉浸式的感受空间观赏距离的合理性，主要是根据科学的D/H视觉原理（图4a），可计算出景点的高度H(景物高度+该点高程)，根据该景物所在地的高程推算出景物的实际高度^[18]。例如在周边无遮挡的水系处，观赏视点与稻草景观单体的水平距离D是20m，根据 D /H( D /H = 2最佳)，计算出此处稻草主题景观单体的高度H是10m（图4b）。再以道路入口处有周围建筑的为例（图4c）,稻草主题景观单体后方现状建筑为5m，入口处观赏视点与稻草景观单体的距离D是8m，通过视觉原理分析，为了得出最佳的具有引导性的稻草主题景观单体，结合Mars软件中分析车行、人行的不同游览方式的视点位置分析，得出此处稻草景观单体的最佳高度是4m（4d）。

通过以上分析，可见Mars虚拟技术可以很好的解决一个问题：用可持续及发展的眼光看待问题，而不是一味的片面追求景观的视觉冲击，使得景观对象与环境之间缺乏协调性 ^[14]。这个问题在乡村景观建设中随处可见，因此Mars虚拟软件的运用给乡村景观建设注入了新的活力。

4结语

乡村稻草主题景观是利用乡村废弃稻草秸秆来进行创作的景观，不仅具有美学、创新和文化传承的意义，也有利于推动乡村低碳景观的发展。乡村稻草主题景观相比其他景观，最突出的特色是结合了大地艺术的创作手法。大地艺术相比其他景观更加注重空间的视觉性和体验性，给人以视觉的冲击。因此本文尝试从艺术设计的角度出发，借鉴大地艺术相关理论，分析归纳虚拟技术应用在乡村稻草主题景观中的优势。乡村稻草主题景观设计中引入能更加科学的分析空间视觉性和体验性的虚拟技术，利用虚拟技术进行的稻草主题景观的艺术创作，已经逐渐演变为一种新的艺术类型，拓展了景观的研究角度，这无疑为创新的艺术与技术相结合的景观设计开拓了一种新的表达理念。

本文首次提出利用Mars虚拟技术研究以大地艺术为理论基础的乡村稻草主题景观规划布局设计，Mars虚拟技术是国内首创的“光辉城市”虚拟技术，不同于以往的虚拟技术，操作更加简单迅速，效果真实，设计师可以对各项应用技术、内容和难度的认识相对比较清晰。通过在概念设计、空间布局、空间视觉感受等各个方面的运用，可以非常直观、丰富地表达乡村稻草主题景观的空间状态，充分展示各个元素之间的相互关系，让设计者可以得到科学合理的判断，形成具有普遍指导性的方法论，有利于Mars虚拟技术的有效应用和推广。

但是Mars虚拟技术在园林规划设计中的运用也存在一定的局限，目前的硬件设备限制了虚拟技术的发展，虚拟技术对硬件的要求比较高，包括数据存储设备的速度、容量，还有包括软件技术上有一定的缺陷。不过，我相信，随着虚拟技术不断的改进和升级换代，这些问题也会随之解决，虚拟技术会带来园林设计领域设计观念和方式的变更。因此，虚拟技术值得推广和借鉴，也必将在园林设计中具有广阔的应用前景。

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