虚拟现实在大学校园规划中的应用-陆建勋博士

2021-05-14

摘要:随着时代的进步和校园发展的需求,许多高校都经历了新建、扩建和改建的过程,也有一批新的现代大学校园相继建立。在现代大学校园的建设过程中,出现了校园历史传承断裂、校园规划缺乏整体性和预见性以及对细节的考量、校园展示手段单一、校园数据管理混乱等问题。虚拟现实技术自提出后经过多年的积累与发展,如今在国内外高校辅助校园规划设计与建设的主流方法。

本文首先对虚拟现实技术进行了概述,其次对我国现代大学校园在建设过程中存在的问题进行了分析和总结,之后对虚拟现实技术应用于现代大学校园规划设计进行分析,最终针对目前现代大学校园建设过程中存在的种种问题提出了解决方案。

关键词:虚拟现实技术;现代大学校园;虚拟校园;数字化设计;

1、前言

虚拟现实技术,由于其能实现沉浸式的虚拟体验,为用户带来集视觉、听觉、触觉一体的虚拟环境,实现现实环境中无法达到的行为,因此目前在各个领域得到了广泛的应用,主要包括游戏、医疗、军事和建筑等。在建筑行业中,将虚拟现实技术与建筑设计相结合将是未来的主要趋势。随着我国对教育事业的投入不断增加,各高校的招生规模也不断扩大,学生人数也不断增多,我国大学校园的建设由此掀起了一个热潮,大学校园逐步向智能化、舒适化的方向发展。但是随着大量现代校园的建设,资源浪费、规划不合理以及新校区与旧校区之间的文化断层现象也层出不穷,而虚拟现实技术以其具有的交互感与沉浸感的优势而在建筑领域崭露头角,利用虚拟现实技术进行虚拟校园的研究与成果也越来越多。建立的虚拟校园不仅可以非常逼真的显现校园内的景观,还可以进行浏览和查询工作并且进行校园漫游的活动,实现校园信息管理数字化,虚拟现实技术在现代校园中的应用将使得校园的环境规划更加合理、资源管理更加高效。

2、虚拟现实技术

虚拟现实技术又简称为VR技术,它综合了计算机传感技术、显示技术、计算机仿真技术等多种技术,创造出一个可以向用户提供各种身体感知如触觉、听觉等的虚拟环境,通过对虚拟环境的观察、分析和操作,用户在其中产生沉浸感,并与其中的环境发生互动。通过该技术所创造的虚拟环境不仅来源于客观环境,而且又超越客观环境,使用户不仅可以沉浸其中,又可以自由驾驭虚拟环境。此外,这种技术将极大的拓宽人类对环境的认识方法和认识领域,通过对虚拟环境的交互操作,人类将不必通过亲身经历就可了解环境。将该技术应用于设计领域,也将彻底改变现有的设计方式,从注重二维平面向注重三维空间体验转换。

虚拟漫游技术是虚拟现实技术应用的重要方面,也是该技术在建筑行业最重要的应用方面。利用虚拟现实技术创建场景并将其进行一系列的连接以组成一个完整的虚拟环境后,再将图像、地图、链接和声音等功能添加进去。完成之后,使用者在其中浏览时,就如同在现实中进行场景浏览,极大的增强了虚拟环境的真实感。用户还可以根据不同需求对环境进行调整,如调整时间、日照、天气等参数,还可以放大场景进行近距离观看。而虚拟建筑场景漫游则又是虚拟漫游的一个重要分支,是虚拟场景建立和漫游的结合。

3、现代大学校园现状与问题

90年代以来由于招生人数的不断增加,校园科研以及教学设施更新速度加

快,导致大学校园的规模不断扩大,建筑需求越来越多样化,现有的老校园已无法满足教学与生活需求,从而在全国范围内兴起高校校园建设的高潮。目前我国

现代大学校园建设主要有以下三种模式:①建立分校,新校区与老校区并存,②整体拆迁,③新建学校。在这场建设大潮中,我国大学校园的建筑面积、校园规模和建筑质量得到了大幅度的提升。这些现代大学校园也出现了一些有别于传统大学的基本特征:①平面布局灵活,②建筑造型多变,③重视交往空间,开放性及社会性强。

随着时代的发展,校园中许多具有历史意义的建筑己不再适应现代化教学的使用需求,即使其承载了校园师生的许多回忆和历史,仍不得不面临被拆除的结局。或者一些校园为了寻求更广阔的发展空间,整体搬迁到城市郊区新建校区,旧校区则弃之不用,整体拆除。在这些旧校区拆除、搬迁的过程中,对于校园历史建筑的数据储存工作显得有些草率和不足。尤其是一些建造于建国初期的建筑,由于见证和代表了我国当时的历史环境,因而显得极为重要。而那个时代的建筑设计主要依靠手绘图纸,在保存过程中极容易遗失和损毁不说,对于数据的储存和处理也存在较大误差。在旧建筑被草率拆除之后,许多珍贵的历史和数据也一并消失了。

在校园的发展过程中,校园环境呈现出多种多样的形态,校园的人文精神和传统文脉也多种多样的载体。这些载体既包括具体的景观人文环境,也隐藏着无形的建筑内涵。无形的建筑内涵则是指校园建筑空间与建筑形式背后的一种历史意义,一种在不知不觉间对校园师生行为和想法产生影响的力量,同时具有一定传统的历史建筑也可以加强校园的文化感和厚重感,使学生对校园产生更强的归属感。审视近几十年来现代大学的建设历程,迅速出现的建筑群缺乏文化的积累和底蕴,体现出了人心的浮躁。其中异地搬迁建立新校区的方式与校园旧文脉的割裂最为彻底,历史校园多年来形成的具有特色的自身氛围将随整体搬迁而消失,而新校园的人文环境塑造又是一个漫长的过程。

4、虚拟现实技术在大学校园规划中的应用分析

4.1延续校园文化

虚拟现实技术是一种基于三维立体效果的空间模拟技术,不仅可以进行数据储存,还可以实现沉浸式漫游体验,对现代大学校园进行规划设计时,为校园历史保护以及校园文脉传承提供了先进的技术手段,首先可以对旧校区原貌进行整体数字化建模,提取校园中的特征符号并保存在信息族库中并建立旧校区的虚拟校园,这将是新校区设计中的历史依据。其次在新校区的设计与建设中,其前期调研资料以及校园整体设计方案的数字化也将成为新的校园历史记录,见证校园新时期的历史起点。

4.2 校园规划

利用虚拟现实技术可以在校园规划设计过程中提供辅助,建立虚拟校园后提供声音解说、校园浏览线路等方式,将设计方案由二维平面转向具有沉浸感的三维立体环境,通过佩戴VR头盔或VR眼睛来与校园环境进行互动。这种方式具有较强的互动性和较强的真实感,效果表达直观明了,决策者可以对校园风貌、建筑布局及景观环境等进行自主参观,并对校园进行规划建设后的情况进行判断。虚拟校园所具有的直观性可以为校园信息管理、校园规划和建筑设计等方面提供解决方案。将设计过程及设计方案嵌入虚拟环境中,评价其规划成果对现实环境的影响,并在虚拟的设计环境中感知空间设计的合理性,减少方案的重复设计。

4.3校园展示

虚拟校园建设完成后,经过进一步的升级处理以及建筑信息添加后可以上传至网络,用户可以通过PC端或VR头盔对校园进行浏览。相较于传统的通过文字、照片对校园进行了解,虚拟校园系统可以使访问者得到对校园最直观的了解和体会,通过将视觉、听觉、触觉相结合,访问者能够近距离的观察校园远景和建筑布局,甚至可以走进教室和宿舍体会自己日后学习和生活的地方,这种沉浸感是其他获取信息的方法所不能达到的。校园内教学楼、宿舍楼、食堂及实验楼等公共设施众多,有了虚拟校园漫游系统,新生在入学前就可以全面的了解校园布局和建筑功能分区,为日后在校园的生活提供便利并尽快适应校园生活。

4.4信息管理

在建立虚拟校园的同时也为校园建立了完整全面的数据库,使校园内的各项数据得到精确、科学的保存,包括建筑的具体数据、构件细节,也包括校园内的道路、交通数据。这些数据记录了新校区建立的现状,在未来也将成为新校区历史的见证。三维化的表达方法更加直观易懂,有效避免了传统方式数据庞大,储存和调取不便的情况,使非专业人员也可以迅速获取所需数据并提取相关信息,提升了校园数据的利用率。在建造模型的过程中,我们同时也将建筑的各项数据引入模型中,使虚拟校园中的建筑模型不仅起到校园展示的作用,也包含校园内部各项数据,并相互连接建立起整体、完善的数据库。此外,还可以将虚拟校园与网络相连接,实时上传校园的各项使用数据,包括教室的使用频率,高峰时期道路的拥堵情况,校园内各活动场地的使用情况,甚至包括各辅助用房的使用情况,包括食堂、活动中心、图书馆等空间。通过对数据的分析研究学生的使用频率及使用轨迹,及时调整校园各项资源,实现校园资源的合理分配。

5、总结

虚拟现实技术的快速发展,使得其在现代大学校园的规划建设中起到越来越重要的作用。本文的主要研究内容是虚拟现实技术在现代大学校园规划建设过程中的应用,主要内容包括延续校园文化、辅助校园规划设计、校园宣传展示以及校园信息管理等问题。随着这项技术的初步成熟,我们对于虚拟校园的开发和

研究也会更加深入。在未来,虚拟校园系统甚至可以依托于线上的虚拟现实漫游系统,进一步开发虚拟课堂、虚拟会议等等,使校园师生足不出户也可以及时、实时、以及真实的获取校园资讯。虚拟校园系统将不仅仅满足于为使用者提供参观和浏览的途径,而是开发出更多样的应用以适应数字化的发展。