虚拟现实技术在现代大学校园建筑设计中的应用研究

虚拟现实技术在现代大学校园建筑设计中的应用研究

来源:www.51fabiao.org作者:lgg发布时间:2018-06-10 22:24
本文是一篇建筑工程硕士论文,建筑工程一般分为项目规划、征地拆迁、勘测设计、土木施工、管线施工、设备安装、内外装修、竣工验收等工程项目。这些工程项目的档案材料需要长期保存。
本文是一篇建筑工程硕士论文,建筑工程一般分为项目规划、征地拆迁、勘测设计、土木施工、管线施工、设备安装、内外装修、竣工验收等工程项目。这些工程项目的档案材料需要长期保存。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇建筑工程硕士论文,供大家参考。
 
第一章 绪论
 
1.1 研究背景
随着 21 世纪的到来,科学技术不断的进步和发展,信息技术也得到了飞速的发展,而近期最热门的词汇莫过于虚拟现实技术。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,包括传统建筑保护、建筑物理环境分析以及虚拟建筑漫游等。从 20 世纪九十年代起,我国实行的科教兴国战略振兴了教育事业的发展。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。截止 2015 年 2 月,我国的高校数量已达到 2854 所。许多校区的原有规模已经远远不能满足扩招后的使用需求,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。而此时,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面,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。因此,如何将虚拟现实技术与现代大学校园规划建设相结合也是虚拟现实技术在校园建设方面的一个主要趋势。近年来,有关虚拟现实技术应用于大学校园建设的成果越来越多,主要包括建设虚拟校园、文化建筑信息采集与储存、实现多方面、全方位、立体化的校园展示与宣传以及更加科学直观的校园规划设计等。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。随着网络技术的发展,虚拟生活将在人们的日常生活中占据越来越大的比重,因此,有关虚拟现实技术应用于现代大学校园规划设计的研究有十分广阔的前景。
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1.2 研究目的
通过对虚拟现实技术应用及其相关理论分析和国内现代大学校园建设情况的研究,对比分析虚拟现实技术对现代大学校园建设的影响,并根据总结的优秀经验对校园建设进行指导和借鉴。本文首先提出:“虚拟现实技术对现代大学校园建设产生何种影响以及其应用于现代大学校园建设的优势在哪里”的问题,其次通过分析目前我国现代大学校园建设过程中存在的延续历史、校园展示、整体规划以及校园信息管理的问题,进而通过实例研究,总结出在现代大学校园中运用虚拟现实技术对历史、展示、规划、信息管理等的采取的措施,从而对之前提出的问题进行解答。
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第二章 虚拟现实技术概述及其在建筑设计行业的应用
 
2.1 虚拟现实技术的基本概念
虚拟现实技术是一门综合性技术,在未来计算机领域占据重要位置,该技术于 20 世纪末逐渐兴起,如今已在各个领域得到了广泛的应用。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。虚拟现实技术在建筑设计行业的应用及软件主要包括建筑信息模型化(BIM)、Sketchup、Lumion、smart+平台以及 VR 技术等。由以上技术所创造出的场景不仅可以极为真实和细致的表达出建筑场景以及建筑细节,还具有极为真实的立体感。这些方面都是传统的建筑表达技术所无法实现的。由虚拟现实技术所创建出的虚拟建筑场景可以增强使用者的代入感,并对建筑各项数据进行准确的保留和提取。创造出建筑环境后还以上传至互联网,使用户之间进行互动交流。虚拟现实技术具有三个典型的特性,这就是现在广泛流传的“3I”特性——沉浸感(Immersion)、交互性(Interaction)和想象力(Imagination)(图 2-1)。“3I”特性表达了虚拟现实技术的关键特性,就是人对该系统的主导作用。首先,虚拟现实系统的沉浸感需要人沉浸入计算机系统所创建的环境中才能实现,而不是仅从外部对计算结果进行观测,使用过程中用户会感受到完全沉浸在虚拟环境中,被虚拟世界包围。其次通过多种传感器与多维的信息交流,人能够与环境发生交互作用,通过头盔或其他硬件去感受由软件所构建的虚拟环境,而不是仅通过鼠标、键盘等单向的信息去了解环境。而整体的虚拟场景是由设计人员构建的,虚拟环境可能是对真实世界的复原,也可能是对设计方案的表达。其中典型代表是建筑行业,无论是游戏领域的背景环境设计,或是对某一设计方案进行效果表达,都需要由想象力进行构建。
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2.2 虚拟现实技术的分类
 
2.2.1 桌面级的虚拟现实系统
桌面级虚拟现实系统是一套基于 PC 端的小型虚拟现实系统。它利用低端工作站和显示器产生虚拟场景。使用者通过使用位置跟踪器、三维鼠标或其他手控输入设备实现虚拟场景。在桌面虚拟现实系统具有立体感,使用者通过计算机的屏幕对虚拟环境进行观察的操作,具有一定的主动性。这种系统投入成本较低,目前应用范围较广,但是缺乏沉浸式的投入体验。常见的桌面虚拟现实系统有两种:(1)基于静态图像的虚拟现实技术:这种方式是通过对一处地点进行各个角度连续拍照或者录像,之后在计算中对照片按拍摄顺序进行拼接,这样所得到的结果是一张连续不断的全景照片。该方法的不足之处在于所得到的虚拟场景仍是二维平面,使用者无法与之互动,也无法自由的对虚拟环境进行观察。这种技术目前主要应用于建筑展示,如景点展示、校园展示、街道全景展示等。(2)桌面 CAD 系统:桌面 CAD 系统(图 2-2)是利用 Open GL、DirectDraw等桌面三维图形绘制技术对建筑进行虚拟建模,并通过计算机显示器进行观察。在使用过程中,使用者可以自行改变观察视角以及行进路线等等,具有一定的交互能力。桌面 CAD 系统目前在建筑行业主要应用于方案汇报、对建筑进行空间感受等。
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第三章 国内现代大学校园现状与问题................23
3.1 国内大学校园发展概况................23
3.2 现代大学校园规划模式................23
3.2.1 建立分校,新校区与老校区并存................24
3.2.2 整体拆迁,建立新校区......25
3.3.3 建立大学城.............26
3.3 现代大学校园基本特征................27
3.4 现代大学校园存在的问题............30
3.5 本章小结..............36
第四章 虚拟现实技术在现代大学校园规划设计中的应用优势...............37
4.1 历史保护优势......37
4.2 校园规划设计优势...........38
4.3 校园展示优势......41
4.4 校园信息管理优势...........44
4.5 本章小结..............47
第五章 虚拟现实技术在河北工程大学新校区方案设计中的应用...........49
5.1 研究项目介绍......49
5.2 基于河北工程大学新校区设计方案的虚拟校园建设.......52
5.3 虚拟现实技术在河北工程大学新校区规划方案中的应用分析................56
5.4 本章小结..............67
 
第五章 虚拟现实技术在河北工程大学新校区方案设计中的应用
 
5.1 研究项目介绍
通过前文分析,本文总结出应用虚拟现实技术针对现代大学校园设计过程中存在问题的解决方法以及优越性。在此基础上,在河北工程大学新校区方案设计中应用虚拟现实技术,对前文提出的问题及解决方案进行实例论证,为本文研究内容提供数据及实例支持。
 
5.1.1 研究项目背景介绍
河北工程大学前身为河北煤炭建筑工程学院,在 1952 年由开滦煤矿工业学校创建,其间经历了河北建筑科技学院、河北工程学院,经过数十年的演变,最终成立了河北工程大学。其建校时间,我国大学发展主要以苏联建筑为样本,因此校园内部建筑具有鲜明的时代特征和文化特征,平面规划也有着苏联建筑的典型特点。数十年来的发展期间经历我国高等院校建设的各个阶段,见证了我国高校建设的发展过程,从校园平面规划到建筑单体设计都有着时代的烙印,具有十分重要的历史意义。河北工程大学目前有四个校区,分别是校本部(图 5-1)、中华南校区(图 5-2)、丛台校区(图 5-3)、洺关校区。这四个校区各有特色,其中以校本部的建校时间最长,建筑特征最为鲜明,因此,本项目以校本部为研究主体。起初,校本部范围仅为明怡街以东,滏河路以西,随着招生规模的扩大和教学的需求,逐渐又增加了西校区经管学院与东校区科信学院。建设时期的不同使得三个校区的建筑风格具有明显差异,主校区中心轴建筑及周边配套建筑如宿舍、一餐、二餐等建设年代较早,以学校图书馆为主要代表,形式上多采用轴对称的建筑造型,立面设计具有一定规律,建筑风格朴实,线条硬朗,造型服从功能,以实用性为主,整体体现出 70 年代的建筑风格。东西校区建设年代较晚,校区规划以及建筑风格具有明显的现代建筑特征,建筑布局较为灵活,建筑造型也更加多变,增加了玻璃幕墙及装饰性结构的应用。但这两个校区在建设过程中又提取了主校区的建筑符号,并在相邻建筑处进行了呼应,使得三个校区具有一定的延续性与整体感。
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总结
 
虚拟现实技术如今取得快速发展,已成为现代信息技术的重要代表之一,对现代大学校园的规划建设也起到了越来越重要的作用。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影响,通过建立河北工程大学新校区虚拟校园,研究了虚拟现实技术在现代大学校园规划建筑中的具体应用,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,并得到以下研究成果:
(1)虚拟现实技术对校园文化传承的优势许多现代大学校园作为整体搬迁新建的校区,其原有校区虽被整体放弃,但仍具有一定的历史意义。运用虚拟现实对旧校区进行整体建模,不仅可以全面完整的保留旧校区中的建筑数据,还可以为旧校区建立虚拟校园,延续校园精神。此外,在新校区进行规划设计时,也可以利用虚拟现实技术对旧校区中的特征符号进行分析提取,并存入模型库中,设计完成后在在虚拟校园中与旧校区进行比对,体会特征符号的应用成果是否能够表达出旧校区的空间感受。
(2)虚拟现实技术对校园规划的优势利用虚拟现实技术建设虚拟校园,对校园规划设计成果进行全面模拟,建模完成后虚拟校园能够高度还原规划建设成果,可用来辅助解决校园规划设计中的问题,对于整体规划、功能分区、景观设计等具有良好的辅助作用,使整体方案定位于虚拟环境中,以人视角度亲身体验校园空间,评价其规划设计中是否存在不合理之处并及时解决,降低方案的设计成本,缩短设计时间。
(3)虚拟现实技术对校园展示的优势虚拟现实技术下的校园展示与宣传具有真实性、多样性等优势,通过虚拟现实技术建立的虚拟校园使访问者能够在一个虚拟环境中与校园环境进行交互,实现校园自主参观浏览,用动态的方式对校园进行身临其境的全方位体验,直观地领略校园风采。
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参考文献(略)