數(shù)字景觀的緣起、發(fā)展與應(yīng)對(duì)

文·圖 ◎ 劉頌

本期專題·數(shù)字景觀＞DIGITAL LANDSCAPE

數(shù)字景觀的緣起、發(fā)展與應(yīng)對(duì)

文·圖 ◎ 劉頌

導(dǎo)語(yǔ)近幾年，“數(shù)字景觀”開(kāi)始進(jìn)入風(fēng)景園林師的視野。數(shù)字景觀是應(yīng)用于風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理的數(shù)字技術(shù)集合，可將其分為三大類：景觀信息采集技術(shù)、分析評(píng)估技術(shù)和模擬可視化技術(shù)。未來(lái)景觀模擬、地理設(shè)計(jì)和大數(shù)據(jù)挖掘等將是數(shù)字景觀技術(shù)的研究熱點(diǎn)。數(shù)字化時(shí)代，風(fēng)景園林師應(yīng)主動(dòng)了解數(shù)字技術(shù)前沿，加強(qiáng)學(xué)科交叉協(xié)同創(chuàng)新，同時(shí)不斷完善風(fēng)景園林科學(xué)理論。

策劃 ◎ 錢(qián)秀葦

緣起

1. 從概念談起

對(duì)于“數(shù)字景觀”，至今沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義。從字面意義上講，它是運(yùn)用各種數(shù)字顯示技術(shù)、3D技術(shù)模擬表現(xiàn)的虛擬景觀空間，或利用各種數(shù)字技術(shù)將傳統(tǒng)的園藝、雕塑、水景、照明等結(jié)合文字、圖像、影像、聲音、氣味、燈光等，形成的可控制的景觀空間。

但筆者認(rèn)為上述理解僅反映了“數(shù)字景觀”的一個(gè)方面?！皵?shù)字景觀”應(yīng)是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，綜合運(yùn)用GIS、遙感、遙測(cè)、多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、仿真技術(shù)和多傳感應(yīng)技術(shù)等數(shù)字技術(shù)，對(duì)景觀信息進(jìn)行采集、監(jiān)測(cè)、分析、模擬、創(chuàng)造、再現(xiàn)的過(guò)程、方法和技術(shù)，是區(qū)別于傳統(tǒng)的用紙質(zhì)、圖片或?qū)嵨飦?lái)表現(xiàn)景觀的技術(shù)手段。數(shù)字景觀強(qiáng)調(diào)的是一種超越傳統(tǒng)的新型景觀，而后者強(qiáng)調(diào)的應(yīng)用于風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)管理的技術(shù)集合。

從技術(shù)的角度來(lái)看，“數(shù)字景觀”并非是一個(gè)全新的概念，當(dāng)計(jì)算機(jī)技術(shù)在風(fēng)景園林領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用即出現(xiàn)了，如用CAD輔助設(shè)計(jì)，用數(shù)碼相機(jī)獲取數(shù)字化的風(fēng)景圖片等，但作為一個(gè)專有名詞出現(xiàn)，可能與國(guó)際數(shù)字景觀大會(huì)有著密不可分的聯(lián)系。

2．國(guó)際數(shù)字景觀大會(huì)的推廣

國(guó)際數(shù)字景觀大會(huì)（Digital Landscape Architecture Conference）是由德國(guó)主辦的國(guó)際性會(huì)議。2000年，第一屆會(huì)議在德國(guó)Bernburg召開(kāi)。這個(gè)關(guān)注景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中新技術(shù)的會(huì)議最初是安哈爾特應(yīng)用技術(shù)大學(xué)（Anhalt University of Applied Sciences）景觀碩士項(xiàng)目（MLA）的一部分，舉辦該會(huì)議是希望MLA學(xué)生能夠從這個(gè)國(guó)際性的研討會(huì)中開(kāi)闊視野，了解不同國(guó)家或地區(qū)的風(fēng)景園林發(fā)展前沿，尤其是數(shù)字技術(shù)對(duì)風(fēng)景園林的影響，從而提高新技術(shù)能力，具備國(guó)際視野。

自2000年開(kāi)始，該會(huì)議每年舉辦一屆。到目前為止，會(huì)議已成功舉辦15屆。每年5、6月，世界各地的風(fēng)景園林及相關(guān)專業(yè)學(xué)者相聚在一起，共同交流和探討數(shù)字景觀發(fā)展的最新成果和趨勢(shì)。在該會(huì)議的助推和傳播下，數(shù)字景觀（DLA）成為專有名詞，其內(nèi)涵也在不斷擴(kuò)展。

3. 新技術(shù)應(yīng)用的推動(dòng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提高，計(jì)算能力和速度的提升，各種功能性軟件也不斷涌現(xiàn)升級(jí)，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、遙感技術(shù)、GIS技術(shù)的發(fā)展，以及3D打印技術(shù)、可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的提高，風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)數(shù)字技術(shù)的依賴越來(lái)越大，進(jìn)一步推動(dòng)了人們對(duì)數(shù)字景觀的關(guān)注。

基于技術(shù)角度的數(shù)字景觀的分類

根據(jù)風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)的一般過(guò)程及數(shù)字景觀技術(shù)在應(yīng)用中發(fā)揮的功能，可將其分為三大類：景觀信息采集技術(shù)、分析評(píng)估技術(shù)和模擬可視化技術(shù)。

1. 景觀信息采集技術(shù)

景觀信息包括地形、植被、水體、建筑等環(huán)境要素，大氣、土壤、降水等自然要素，及人類個(gè)體的時(shí)空行為數(shù)據(jù)等。傳統(tǒng)的描述景觀信息的方法有地形圖、語(yǔ)言文字、繪畫(huà)、攝影圖片或觀察記錄等，其記錄的介質(zhì)以紙質(zhì)、膠片為主。數(shù)字化景觀信息的采集即是將現(xiàn)有的記錄在紙質(zhì)、膠片上的景觀信息數(shù)字化，或通過(guò)現(xiàn)代數(shù)字儀器設(shè)備直接將景觀信息以數(shù)字方式記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)中。數(shù)字化過(guò)程使用的硬件設(shè)備有多種，如數(shù)字化儀、掃描儀、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、遙感傳感器以及能記錄海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器等。將不同來(lái)源的時(shí)空數(shù)據(jù)按照一定的映射方式建立景觀信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為后期規(guī)劃、管理及修復(fù)服務(wù)。

與上述主動(dòng)式的采集方式、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)特征不同，近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)信令、社交網(wǎng)、微博、微信、電子郵件等各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)也加入到數(shù)據(jù)生產(chǎn)中，通過(guò)用戶與設(shè)備的交互操作，用戶的空間與時(shí)間行為狀態(tài)等無(wú)意識(shí)地轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，改變了信息的形成過(guò)程，為風(fēng)景園林中非空間事務(wù)數(shù)據(jù)的獲取和空間化提供了嶄新的途徑。

2. 景觀分析與評(píng)估技術(shù)

風(fēng)景園林學(xué)被認(rèn)為是詮釋人與自然之間的自然觀、人文觀和審美觀的學(xué)科，景觀價(jià)值評(píng)估一直是其理論研究熱點(diǎn)，而研究方法也開(kāi)始從定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向定性與定量相結(jié)合。風(fēng)景園林師也在積極探索、借鑒相關(guān)學(xué)科定量分析技術(shù)，并與風(fēng)景園林理論結(jié)合，提出更多的數(shù)學(xué)分析模型。

借助相關(guān)數(shù)學(xué)模型對(duì)景觀進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)的技術(shù)應(yīng)是數(shù)字景觀技術(shù)的核心所在。如以數(shù)字化的景觀信息為研究對(duì)象，進(jìn)行生態(tài)敏感區(qū)分析、用地適宜性分析、景觀美感度分析、可達(dá)性分析、視線視域分析、風(fēng)熱條件分析、景觀格局分析等。地理信息系統(tǒng)技術(shù)（Geographical Information System，GIS）被認(rèn)為是可嵌入各種分析模型的技術(shù)平臺(tái)之一，它在存儲(chǔ)管理景觀信息方面有特殊的優(yōu)勢(shì)和強(qiáng)大的空間分析和數(shù)據(jù)處理功能，無(wú)疑成為目前廣為應(yīng)用的分析評(píng)估技術(shù)。

3. 景觀模擬與可視化技術(shù)

可視化技術(shù)是將來(lái)自測(cè)量或科學(xué)計(jì)算中產(chǎn)生的大量非直觀的、抽象的或者不可見(jiàn)的數(shù)據(jù)，借助計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖象處理等技術(shù)，用幾何圖形和色彩、紋理、透明度、對(duì)比度及動(dòng)畫(huà)技術(shù)等手段，以圖形圖象信息的形式，直觀、形象地表達(dá)出來(lái)，并進(jìn)行交互處理。

建立在對(duì)景觀發(fā)展規(guī)律認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)景觀過(guò)程（生態(tài)過(guò)程、風(fēng)、熱等自然條件變化過(guò)程等）和特定時(shí)段（過(guò)去、現(xiàn)狀、規(guī)劃設(shè)計(jì)）景觀的可視化可以幫助風(fēng)景園林師加深對(duì)區(qū)域或場(chǎng)地景觀的觀察、理解和解釋，增強(qiáng)對(duì)景觀現(xiàn)象和規(guī)律的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)將數(shù)理抽象邏輯思維與圖形、圖像形象思維的結(jié)合，產(chǎn)生新的洞察力和創(chuàng)造力。目前景觀模擬和可視化技術(shù)發(fā)展非常迅速，有通過(guò)馬爾科夫模型、元胞自動(dòng)機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析等模型模擬景觀發(fā)生發(fā)展的過(guò)程并以圖式展現(xiàn)；有利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維視景仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)觀賞者的交互性、沉浸性的現(xiàn)實(shí)感受。而近幾年來(lái)三維GIS技術(shù)（如Skyline）的出現(xiàn)使得融合海量的遙感航測(cè)影像數(shù)據(jù)、高程、矢量數(shù)據(jù)、具有地理坐標(biāo)的精確三維模型信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)雜空間分析和交互式、精準(zhǔn)性的規(guī)劃設(shè)計(jì)成為可能。

數(shù)字景觀的發(fā)展趨勢(shì)

縱觀DLA的15次會(huì)議，討論的內(nèi)容從最初的景觀可視化、GIS、建模分析、景觀模擬預(yù)測(cè)，逐漸過(guò)度到“參與性”“基于知識(shí)的地理設(shè)計(jì)”，涉及范圍越來(lái)越廣，綜合性越來(lái)越強(qiáng)。歷屆會(huì)議主要聚焦三大領(lǐng)域。（1）景觀數(shù)字化及模擬技術(shù)：測(cè)量及影像處理技術(shù)；WEBGIS、虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲引擎在景觀環(huán)境的可視化技術(shù)；景觀過(guò)程模擬與預(yù)測(cè)技術(shù)；3D打印機(jī)、移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等。（2）風(fēng)景園林分析評(píng)價(jià)技術(shù)：基于GIS和模型分析的景觀評(píng)價(jià)技術(shù)；參數(shù)化設(shè)計(jì)（Building Information Modeling,BIM）、地理設(shè)計(jì)和景觀信息模型（LIM）；公眾參與評(píng)估途徑和新方法等。（3）數(shù)字景觀教育。

可見(jiàn)，數(shù)字景觀技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)基礎(chǔ)上，并吸收許多相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科和應(yīng)用學(xué)科的成果。隨著軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用于風(fēng)景園林學(xué)科的數(shù)字技術(shù)也會(huì)隨之拓展和深入，新興技術(shù)領(lǐng)域不斷與風(fēng)景園林學(xué)科相互融合、相互促進(jìn)，數(shù)字景觀自身的技術(shù)集合得以不斷擴(kuò)充豐富，這體現(xiàn)了數(shù)字景觀的開(kāi)放性特點(diǎn)。

數(shù)字景觀不僅是景觀空間表達(dá)放大的變革，更是風(fēng)景園林分析方法的革命。它能使得風(fēng)景園林表達(dá)和分析結(jié)果更直觀、便捷、精準(zhǔn)，可以預(yù)見(jiàn)，數(shù)字景觀技術(shù)方興未艾，將逐步成為風(fēng)景園林學(xué)科的研究熱點(diǎn)之一。數(shù)字景觀未來(lái)的發(fā)展將受到相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)及風(fēng)景園林學(xué)科的需求的影響。筆者認(rèn)為，（1）景觀的數(shù)字模擬仍是未來(lái)的研究熱點(diǎn)之一，如何使模擬的景觀空間形態(tài)更逼真、更容易、速度更快，如何將模擬的景觀形態(tài)參與到規(guī)劃設(shè)計(jì)中，如何將景觀過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬并預(yù)測(cè)推演等。（2）地理設(shè)計(jì)將是風(fēng)景園林中的參數(shù)化設(shè)計(jì)。盡管地理設(shè)計(jì)（Geodegin）的理念近幾年才提出，還處于發(fā)展之中，但它集成了現(xiàn)有城鄉(xiāng)規(guī)劃與風(fēng)景園林研究所需的一些主要成果和理念，如情景分析、循環(huán)評(píng)估、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、公眾參與、即時(shí)評(píng)價(jià)、參數(shù)化設(shè)計(jì)等。規(guī)劃設(shè)計(jì)人員可將大腦中的構(gòu)思方案通過(guò)系統(tǒng)所提供的智能化設(shè)計(jì)工具繪制出來(lái)，也可方便地通過(guò)系統(tǒng)所提供的各種分析工具對(duì)所繪制的方案進(jìn)行分析和評(píng)估。方案的每次局部調(diào)整，都可通過(guò)所設(shè)定的指標(biāo)參數(shù)得到反饋。（3）大數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)將是重點(diǎn)攻關(guān)的熱點(diǎn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，以云計(jì)算進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問(wèn)，以物聯(lián)網(wǎng)促使數(shù)據(jù)的時(shí)時(shí)產(chǎn)生，以社交網(wǎng)絡(luò)將人的喜好、情緒轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)，以智能終端誘使市民將出行、活動(dòng)等無(wú)意識(shí)地轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，改變了信息的形成過(guò)程，為風(fēng)景園林中非空間事務(wù)數(shù)據(jù)的獲取與空間化提供了嶄新的途徑。人們獲取信息（數(shù)據(jù)）的途徑、規(guī)模、數(shù)據(jù)種類正在以極快的速度增長(zhǎng)，如何構(gòu)建海量時(shí)空數(shù)據(jù)生產(chǎn)與獲取、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)集成、基于主題的時(shí)空數(shù)據(jù)建模與分析和智能決策支持等將是研究熱點(diǎn)之一。

風(fēng)景園林師的應(yīng)對(duì)

數(shù)字景觀技術(shù)為風(fēng)景園林學(xué)科帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，也給風(fēng)景園林師帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，處于數(shù)字化時(shí)代的風(fēng)景園林師將如何應(yīng)對(duì)？筆者認(rèn)為，一方面需要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)技術(shù)短板，另一方面善于進(jìn)行學(xué)科交叉，協(xié)同創(chuàng)新，但風(fēng)景園林理論的研究仍然是立足之本。

1. 加強(qiáng)學(xué)習(xí)，了解掌握技術(shù)前沿

風(fēng)景園林師善于通過(guò)形象思維處理問(wèn)題，面對(duì)復(fù)雜的、日新月異的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，以及眾多分析工具軟件應(yīng)用的技術(shù)門(mén)檻，風(fēng)景園林師有必要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，迅速掌握基本的分析表現(xiàn)技術(shù)手段，了解前沿技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)及在風(fēng)景園林領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力，提高邏輯思維能力，培養(yǎng)數(shù)字文化素養(yǎng)，積極主動(dòng)地迎接新技術(shù)的應(yīng)用。

2. 協(xié)同創(chuàng)新，跨越技術(shù)鴻溝

必須承認(rèn)，數(shù)字技術(shù)和風(fēng)景園林研究之間存在著“技術(shù)鴻溝”，使得其在風(fēng)景園林研究中的應(yīng)用出現(xiàn)諸多的困難和障礙。數(shù)字技術(shù)自身專業(yè)性較強(qiáng)，且在不斷完善，相關(guān)專業(yè)由于缺少對(duì)風(fēng)景園林專業(yè)的了解，無(wú)法開(kāi)展有針對(duì)性的研究，另外，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的獲取與集成、處理分析等簡(jiǎn)潔實(shí)用的技術(shù)方法缺乏，一般風(fēng)景園林師難以掌握等。風(fēng)景園林師應(yīng)立足專業(yè)需求，積極尋求與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的專家學(xué)者合作，通過(guò)學(xué)科交叉產(chǎn)生智慧。

3. 固本守元，立足完善風(fēng)景園林理論

數(shù)字景觀技術(shù)終究是為風(fēng)景園林專業(yè)研究服務(wù)的工具。風(fēng)景園林面對(duì)的是復(fù)雜、易變、富有生命力的復(fù)雜巨系統(tǒng)，數(shù)字景觀具有理性、科學(xué)和高效特征，但其功能的發(fā)揮仍然有賴于風(fēng)景園林理論與背景知識(shí)，風(fēng)景園林理論才是應(yīng)該固守的“本”“元”。新技術(shù)也不可能完全取代傳統(tǒng)的研究方法，唯數(shù)據(jù)論、唯技術(shù)論均是不可取的。風(fēng)景園林師應(yīng)該加快探討新技術(shù)應(yīng)用的理論依據(jù)，并在新技術(shù)的支持下不斷完善風(fēng)景科學(xué)理論。

劉頌 同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院景觀學(xué)系教授，博士，研究方向：景觀規(guī)劃技術(shù)與方法、城鄉(xiāng)綠地系統(tǒng)規(guī)劃。