數(shù)字分析技術(shù)在景觀規(guī)劃中的應(yīng)用發(fā)展

趙哲曼　沈守云

摘要：隨著時(shí)代不斷發(fā)展，科技不斷進(jìn)步，數(shù)字技術(shù)逐漸融入到設(shè)計(jì)工作中，取代傳統(tǒng)的鉛筆、畫板等作圖工具與手法，廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域與景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)不再僅僅只充當(dāng)作圖的工具，而是影響到整個(gè)設(shè)計(jì)過程，使整個(gè)設(shè)計(jì)過程發(fā)生從感性與經(jīng)驗(yàn)上升到理性與邏輯的轉(zhuǎn)變，而本文正是從多個(gè)角度展開對數(shù)字分析技術(shù)在景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中發(fā)展的研究。

關(guān)鍵字：景觀規(guī)劃計(jì)算機(jī)技術(shù)數(shù)字分析技術(shù)地理信息系統(tǒng)

1數(shù)字技術(shù)及數(shù)字分析技術(shù)

1.1數(shù)字技術(shù)

數(shù)字技術(shù)是指將各種信息，包括：圖、文、聲、像等，轉(zhuǎn)化為電腦能識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)字后進(jìn)行運(yùn)算、加工、存儲(chǔ)、傳送、傳播、還原的技術(shù)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為數(shù)字技術(shù)的一種，是指通過計(jì)算機(jī)模擬出一種人為的虛擬環(huán)境，使用者通過視覺、聽覺和觸覺等感官來與這種虛擬的環(huán)境進(jìn)行交互。

1.2數(shù)字分析技術(shù)

數(shù)字分析技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在景觀設(shè)計(jì)工作中，為設(shè)計(jì)師的規(guī)劃設(shè)計(jì)、決策定奪提供信息基礎(chǔ)。數(shù)字分析技術(shù)能夠用于方案的整個(gè)過程，設(shè)計(jì)前期主要對于現(xiàn)場的地形地貌、水文與氣候氣象數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行分析，指導(dǎo)設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)工作；設(shè)計(jì)中、后期主要應(yīng)用于對項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，對項(xiàng)目自身以及項(xiàng)目與周邊環(huán)境關(guān)系進(jìn)行分析。透過景觀設(shè)計(jì)整個(gè)過程的計(jì)算機(jī)模擬分析，保證了設(shè)計(jì)過程的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性以及設(shè)計(jì)結(jié)果的精確性、合理f生和可預(yù)測性。

2景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中數(shù)字技術(shù)應(yīng)用

2.1景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中數(shù)字技術(shù)應(yīng)用成為發(fā)展趨勢

作為城市公共空間組成中不可或缺的一部分，園林景觀在很大程度上充當(dāng)著“城市綠肺”的作用，具有著雙重屬性：社會(huì)性與自然性。

對園林景觀的生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，既改善城市公共空間的生態(tài)環(huán)境，又能提高整個(gè)城市的品位，帶動(dòng)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，利于招商引資，對于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三個(gè)方面的可持續(xù)發(fā)展均具有重要的指導(dǎo)意義。

數(shù)字技術(shù)為建筑和景觀設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了良好的契機(jī)，并為景觀設(shè)計(jì)方法開拓了新的發(fā)展空間。從AutoCAD的二維圖形軟件到Sketchup的三維圖像仿真模擬的轉(zhuǎn)變，以至于到后來的CG動(dòng)畫技術(shù)的誕生，使得設(shè)計(jì)師與業(yè)主或項(xiàng)目使用者在設(shè)計(jì)前期過程中便能獲得較為直觀明了的感性體驗(yàn)。數(shù)字技術(shù)具有即時(shí)的人機(jī)交互性、高信息反饋性等特性，為景觀設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性扎下了堅(jiān)實(shí)的根基。

在此之外，以往的設(shè)計(jì)工作中對項(xiàng)目場地、氣候等特征做出判斷大都依靠設(shè)計(jì)師的直覺和主觀經(jīng)驗(yàn)，然后再通過設(shè)計(jì)完成景觀的建設(shè)，在這一過程中，對現(xiàn)場環(huán)境都是基于定性角度的分析，設(shè)計(jì)結(jié)果不具有前瞻性，出現(xiàn)問題后再采取重新設(shè)計(jì)、優(yōu)化等補(bǔ)救措施，容易造成設(shè)計(jì)和建造過程中的人力、物力等資源浪費(fèi)。而依靠最新的數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，不僅能對整個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)狀、實(shí)體空間進(jìn)行模擬，還能對水文、氣象等環(huán)境因素進(jìn)行定量化的描述，使得設(shè)計(jì)師在思考過程中能參考精確數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)υO(shè)計(jì)主體進(jìn)行模擬與分析，提前預(yù)測景觀效果的發(fā)展趨勢，從而對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化完善。所以，數(shù)字技術(shù)在園林設(shè)計(jì)乃至所有種類的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用必將成為未來的發(fā)展趨勢。

2.2數(shù)字技術(shù)在景觀規(guī)劃中應(yīng)用現(xiàn)狀

自從計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域以來，數(shù)字化表現(xiàn)軟件功能越來越強(qiáng)大、軟件種類也越來越豐富。數(shù)字技術(shù)表現(xiàn)手法逐漸從平面、靜態(tài)的圖像轉(zhuǎn)向立體、可實(shí)時(shí)交互的虛擬三維空間發(fā)展。

設(shè)計(jì)圖紙的專業(yè)性容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)師和甲方、一般民眾之間出現(xiàn)溝通障礙。然而，數(shù)字技術(shù)具有可視化的優(yōu)點(diǎn)，打通了溝通障礙，便于雙方根據(jù)交流結(jié)果對設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整和修改。

在多方案的縱向比較上，設(shè)計(jì)受經(jīng)濟(jì)、文化、地域特征、交通等因素的影響，每一個(gè)設(shè)計(jì)師對同一份任務(wù)書也會(huì)有不同的理解，甚至是同一個(gè)設(shè)計(jì)師也可以在不同的場景和環(huán)境中得出不同的方案，數(shù)字可視化技術(shù)為多方案比較提供了方便和直觀的平臺(tái)，便于項(xiàng)目篩選。

數(shù)字可視化技術(shù)為方案的優(yōu)化提供了平臺(tái)，而數(shù)字仿真技術(shù)則為方案的合理性和科學(xué)性提供了依據(jù)。景觀設(shè)計(jì)中的數(shù)字仿真技術(shù)利用主要表現(xiàn)為對地形特征、氣象等基本數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并量化成數(shù)字信息，為設(shè)計(jì)師提供指導(dǎo)。同時(shí)還可以生成虛擬場景，對風(fēng)、光、熱等環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的分析，然后反饋給設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步優(yōu)化、完善，最后形成最合理、最科學(xué)的設(shè)計(jì)方案。

近年園林設(shè)計(jì)應(yīng)用最廣泛的是GIS（地理信息系統(tǒng)）。

2.3GIS在景觀規(guī)劃中的應(yīng)用

GIS能夠在某種程度上代替人力進(jìn)行各類數(shù)據(jù)收集、分析和擬真工作，在景觀規(guī)劃中有著無法代替的優(yōu)勢，現(xiàn)在已有很多專家學(xué)者在此學(xué)科開展研究并且取得了相應(yīng)成果。根據(jù)研究現(xiàn)狀，能夠概括出GIS在景觀規(guī)劃運(yùn)用中的三大功能。

2.3.1生態(tài)環(huán)境空間信息可視化。透過GIS，能夠?qū)⑸鷳B(tài)環(huán)境訊息直觀的顯示在空間上，比如生態(tài)功能分區(qū)，土地分類的顯示，河流、道路的走向等。在此之外，利用GIS能夠顯示生態(tài)環(huán)境空間信息的動(dòng)態(tài)變化，比方說重新劃分的生態(tài)功能區(qū)、改變后的水環(huán)境功能區(qū)均可通過改變矢量圖層或與其關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。在更高一級的應(yīng)用中，GIS還能夠向設(shè)計(jì)者提供環(huán)境質(zhì)量和污染源的相關(guān)性以及生態(tài)環(huán)境訊息的空間分布和發(fā)展趨勢等。

2.3.2統(tǒng)計(jì)和分析。統(tǒng)計(jì)分析功能是GIS的最主要功能，主要分為圖層疊加處理、相鄰區(qū)域比較、網(wǎng)格分析和測量統(tǒng)計(jì)4個(gè)方面。（1）圖層疊加功能。這是GIS最基本的功能。例如制作研究區(qū)域中的土壤、植被、地形或遙感圖像的疊加圖，設(shè)計(jì)者能夠從中比較各種排列組合的效果，使用疊加功能處理產(chǎn)生的新圖，其資訊的可靠性與設(shè)計(jì)過程的處理息息相關(guān)。（2）鄰區(qū)比較功能。GIS能夠從任意點(diǎn)向任何指定方向作延伸對比，辨別相鄰區(qū)域數(shù)值的異同，增減等。比如，根據(jù)等高線圖，GIS能夠靠相鄰區(qū)域的比較功能作坡向、坡度的判斷，計(jì)算產(chǎn)生坡度圖和坡向圖。（3）網(wǎng)絡(luò)分析。對于道路、河流等具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的信息，GIS還能夠透過網(wǎng)絡(luò)分析的功能，判斷各個(gè)指定點(diǎn)之間的連接情況，挑選最好的通道，并計(jì)算其通量等。GIS還能夠根據(jù)設(shè)計(jì)者的要求，在給定的地區(qū)四周劃出指定寬度的緩沖帶，這在項(xiàng)目規(guī)劃中起到了十分重要的作用。（4）測量與統(tǒng)計(jì)。GIS能夠?qū)γ總€(gè)圖層數(shù)據(jù)文件中的各類空間信息進(jìn)行分門別類，測定其方位、尺寸，并統(tǒng)計(jì)它們的個(gè)數(shù)、比例等。以圖表或文字的形式表現(xiàn)、儲(chǔ)存和輸出結(jié)果。

2.3.3數(shù)據(jù)可視化。GIS能夠分析與向量圖層相關(guān)的屬性與數(shù)據(jù)，并通過圖表或平面圖的形式在顯示屏上將分析成果表達(dá)出來，并且能夠通過繪圖儀或打印機(jī)來輸出圖、表等結(jié)果，由此能夠產(chǎn)生例如人口密度分布圖，經(jīng)濟(jì)密度分布圖等專題圖表。

2.3.4應(yīng)用前景。在景觀規(guī)劃工作中，GIS強(qiáng)大的功能與分析技術(shù)為設(shè)計(jì)提供了具有更高科學(xué)性與效率的決策依據(jù)，其運(yùn)用也漸漸獲得提高與完善，效果十分顯著。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得數(shù)據(jù)的精確程度不斷提高，研究的熱點(diǎn)將轉(zhuǎn)向小尺度范圍、高精度要求的區(qū)域生態(tài)規(guī)劃。而且，隨著數(shù)據(jù)的逐漸累積，GIS的動(dòng)態(tài)分析和虛擬現(xiàn)實(shí)功能將起到更大的作用，透過對以往數(shù)據(jù)的分析，探尋變化規(guī)律，模擬景觀未來的發(fā)展動(dòng)向，因勢利導(dǎo)，根據(jù)趨勢實(shí)現(xiàn)城市和區(qū)域的動(dòng)態(tài)規(guī)劃。

3數(shù)字分析技術(shù)對景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)的影響

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中，作為交流的重要媒介，設(shè)計(jì)師通過三視圖和三維透視圖表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想，這種設(shè)計(jì)思想大多數(shù)基于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)和直覺，必然會(huì)出現(xiàn)對問題的認(rèn)知偏差。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了用多媒體方式對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行反映，信息的交換變得更加快速、方便，使設(shè)計(jì)師可以從任意角度對方案審視、設(shè)計(jì)。在數(shù)字技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)實(shí)的前提下，隨著科學(xué)理論研究的進(jìn)一步深入，給數(shù)字技術(shù)在景觀設(shè)計(jì)中的進(jìn)一步發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)，景觀設(shè)計(jì)思維實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)的線性思維、理性思維逐漸上升至發(fā)散、非理性和非邏輯思維的轉(zhuǎn)變，也就是說利用數(shù)字技術(shù)來整體性地體現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)的復(fù)雜性得以實(shí)現(xiàn)。

4研究展望

現(xiàn)今，建筑設(shè)計(jì)得到了數(shù)字技術(shù)的廣泛支持。與建筑設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃相比，數(shù)字分析技術(shù)在景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)中仍處于初步發(fā)展階段，尚不成熟。為了促進(jìn)數(shù)字技術(shù)和相關(guān)軟件廣泛應(yīng)用，還有大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和理論研究工作要做。雖然現(xiàn)在的數(shù)字分析技術(shù)越來越成熟，但還需要進(jìn)一步修改和完善，以填補(bǔ)數(shù)字仿真結(jié)果和現(xiàn)實(shí)中存在的空白。此外，設(shè)計(jì)師還需要配合生態(tài)學(xué)等其他相關(guān)專業(yè)，通過共同努力，進(jìn)一步提高數(shù)字仿真分析精確的性能。

總之，今天的景觀規(guī)劃和設(shè)計(jì)中的數(shù)字分析技術(shù)還處于起步階段，但正如計(jì)算機(jī)輔助繪圖技術(shù)取代傳統(tǒng)繪圖工具的發(fā)展歷程，數(shù)字分析技術(shù)由于其強(qiáng)大的內(nèi)在邏輯與無限的發(fā)展可能，將給景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)師帶來新的思考方式，更是為景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)踐帶來深遠(yuǎn)的影響與廣闊的前景。