面向風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化設(shè)計(jì)教學(xué)的開源硬件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)初探

包瑞清 王丁冉

目前，數(shù)字化景觀的探索已經(jīng)積累了豐富的研究成果，涉及方方面面，以地理信息系統(tǒng)（GIS）、參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)、景觀信息模型（LIM）等可以直接應(yīng)用于規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)踐的為主。由于開源硬件（例如嵌入式系統(tǒng)）與本學(xué)科跨度較大，因此相關(guān)探索較少。本次基于嵌入式系統(tǒng)開源硬件探索之于設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用的途徑，包括3個(gè)實(shí)驗(yàn)：小環(huán)境因子動(dòng)態(tài)變化捕捉、互動(dòng)的裝置燈和水流源點(diǎn)動(dòng)態(tài)記錄實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)涉及室外小環(huán)境（小氣候）適宜性設(shè)計(jì)研究，景觀互動(dòng)藝術(shù)裝置和水環(huán)境模擬。

2017年3月以來，以數(shù)字化設(shè)計(jì)教學(xué)的需求為基礎(chǔ)，在西安建筑科技大學(xué)成立了數(shù)字營(yíng)造學(xué)社，初次篩選出各個(gè)年級(jí)2～4人，共計(jì)14名學(xué)生與3名老師，通過將數(shù)字化設(shè)計(jì)方法滲入到各年級(jí)教學(xué)的課程體系中，以及建立數(shù)字化設(shè)計(jì)基本核心課程和網(wǎng)絡(luò)化開源社區(qū)推進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)教學(xué)。截至目前，數(shù)字化設(shè)計(jì)教學(xué)已經(jīng)取得一定的成果，其中完成的3個(gè)裝置實(shí)驗(yàn)，均由數(shù)字營(yíng)造學(xué)社成員參與完成。

1 小環(huán)境因子動(dòng)態(tài)變化捕捉實(shí)驗(yàn)

當(dāng)前，小氣候環(huán)境研究主要使用Watchdog小型氣象站等設(shè)備定點(diǎn)測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、相對(duì)濕度、降雨量和太陽輻射量等信息，用于小氣候變化與設(shè)計(jì)研究；或使用手持式風(fēng)速計(jì)（帶溫濕度）測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)；進(jìn)一步地深入研究，則多使用渦度相關(guān)系統(tǒng)以綜合測(cè)量各項(xiàng)環(huán)境變量。上述設(shè)備較多用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)系統(tǒng)研究，而風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)方向相關(guān)研究多關(guān)注地物變化與環(huán)境因子的變化關(guān)系、生境營(yíng)建與體驗(yàn)，上述設(shè)備本身受限于相對(duì)固定的測(cè)量?jī)?nèi)容以及測(cè)量方式，難以滿足風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)需求，同時(shí)在教學(xué)上不利于直觀觀測(cè)環(huán)境因子的變化。

小環(huán)境因子動(dòng)態(tài)變化捕捉實(shí)驗(yàn)1在上述背景下開展，實(shí)驗(yàn)最初目的在于對(duì)藝術(shù)裝置本身進(jìn)行試驗(yàn)，通過傳感器獲取環(huán)境因子數(shù)據(jù)，并通過Processing語言的編寫實(shí)現(xiàn)互動(dòng)藝術(shù)設(shè)計(jì)。然而，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)分析及可視化這幾個(gè)方向最終成為重點(diǎn)，并由小氣候環(huán)境設(shè)計(jì)研究進(jìn)一步拓展到小環(huán)境因子的動(dòng)態(tài)變化探索上。實(shí)驗(yàn)根據(jù)環(huán)境因子傳感器所能獲得的讀數(shù)，實(shí)現(xiàn)更為自由的組合，例如除了基本的溫濕度，還可以獲取特定環(huán)境下的色彩、聲音、氣體和粉塵等讀數(shù)，以及熱釋人體紅外傳感器等不同測(cè)量傳感器所采集的數(shù)據(jù)，并根據(jù)組合數(shù)據(jù)分析研究不同地物下環(huán)境的變化，指導(dǎo)具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)。經(jīng)過調(diào)整，實(shí)驗(yàn)的目的設(shè)定為：通過數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)讀取和可視化，直觀地觀察地物特征與環(huán)境因子變化的關(guān)系。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法如下：1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)裝置。實(shí)驗(yàn)所測(cè)量的初始內(nèi)容較少，包括溫濕度、人活動(dòng)監(jiān)測(cè)等3項(xiàng)內(nèi)容。2）通過建立原型確定可行性。3）在可行性確認(rèn)后進(jìn)一步增加傳感器，獲取更多環(huán)境數(shù)據(jù)。如圖1所示，裝置設(shè)計(jì)使用Arduino的生態(tài)開源嵌入式系統(tǒng)，包含2個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)監(jiān)測(cè)2個(gè)地點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)。隨著研究的深入，可以制作更多的監(jiān)測(cè)設(shè)備，同時(shí)獲取大量不同典型地的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，更全面地探索不同環(huán)境下因子變化情況。各個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)之后，由XBee無線傳輸至電腦端，在電腦端使用互動(dòng)藝術(shù)編程平臺(tái)Processing處理接收到的數(shù)據(jù)，做可視化處理如圖2所示。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括2個(gè)方面：其一，在一定時(shí)間長(zhǎng)度下，監(jiān)測(cè)環(huán)境因子隨時(shí)間變化曲線。本次實(shí)驗(yàn)分為2個(gè)部分，2017年5月24日于西建大主樓選取南向和北向的2個(gè)專教同時(shí)測(cè)量，時(shí)間段為8：30—21：00，以及2017年5月25日于西建大校史館前室外空間選取林蔭與空地2個(gè)地點(diǎn)同時(shí)測(cè)量，時(shí)間段為 6∶30—8∶30、12∶ 10—13∶ 30 和 18∶ 00—20∶00這3個(gè)時(shí)間段；其二，同一時(shí)間段下，沿路徑游走實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄。設(shè)備的便攜性、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的獲取以及無線傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)，使得沿路徑游走動(dòng)線的測(cè)量成為可能。在環(huán)境變化隨時(shí)間變化較小的時(shí)間段內(nèi)，記錄所選取路徑下環(huán)境因子的數(shù)據(jù)。同時(shí)將數(shù)據(jù)在Rhinoceros的Grasshopper節(jié)點(diǎn)式編程平臺(tái)下加載，通過編寫程序?qū)⒀芈窂接巫邤?shù)據(jù)可視化，便于分析不同地物下小環(huán)境因子變化情況，直觀對(duì)比分析地物變化所帶來環(huán)境因子的變化。本次實(shí)驗(yàn)選取西建大主樓至西門和主樓至宿舍區(qū)并經(jīng)教學(xué)大樓返回主樓2條路徑，于2017年5月25日 9∶ 12—9∶ 29和 15∶ 36—15∶ 43測(cè)量第 1條動(dòng)線，9∶ 34—9∶ 53和15∶56—16∶19測(cè)量第2條動(dòng)線。

1 基于Arduino的測(cè)量設(shè)備Arduino-based measuring equipment

2 Processing可視化與Grasshopper可視化測(cè)量數(shù)據(jù)Measurement data of Processing visualization and Grasshopper visualization

小環(huán)境因子動(dòng)態(tài)變化捕捉初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本達(dá)到實(shí)驗(yàn)測(cè)量和初步研究探索室外小環(huán)境隨地物變化的目的。通過改變用于測(cè)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖孕薪ㄔ鞂?shí)驗(yàn)裝置，調(diào)整常規(guī)測(cè)量方法，引入動(dòng)線測(cè)量，可以在環(huán)境變化較小的時(shí)間段內(nèi)完成地面小環(huán)境測(cè)量的數(shù)據(jù)剖面線。從測(cè)量數(shù)據(jù)，能夠直觀反饋出溫濕度、光照變化與地物緊密的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為深入研究探索室外小環(huán)境提供了一種可行的實(shí)驗(yàn)方法。

進(jìn)一步的研究也已經(jīng)開展，涉及2個(gè)方向的探索：1）更多傳感器的接入，例如動(dòng)線下環(huán)境顏色、景深變化與地物的關(guān)系等；2）借助RS遙感影像提取地物，獲取地物分類，地表覆蓋度和不滲透區(qū)域以及反演的地表溫度等信息，對(duì)比分析傳感器獲取的數(shù)據(jù)，洞察數(shù)據(jù)下各環(huán)境因子與不同地物特征之間的關(guān)系，獲取有價(jià)值的結(jié)論。亦可借助機(jī)器學(xué)習(xí)，例如scikit-learn開源程序，建立地物特征與環(huán)境因子之間的關(guān)系算法，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)未建成環(huán)境因子變化情況，有利于設(shè)計(jì)階段方案的修正調(diào)整。該部分實(shí)驗(yàn)的代碼主要涉及嵌入式系統(tǒng)下的Arduino C，Processing和Grasshopper 3個(gè)部分。

2 裝置燈具互動(dòng)實(shí)驗(yàn)

如何將嵌入式系統(tǒng)，例如Arduino生態(tài)系統(tǒng)以及ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)等機(jī)械電子、智能化機(jī)器人領(lǐng)域的內(nèi)容融入到設(shè)計(jì)當(dāng)中，一直是需要思考的問題。在2010年之前，就已經(jīng)有很多這方面的探索，也涌現(xiàn)出大量的互動(dòng)藝術(shù)作品、智能家居解決方案等。Arduino、樹莓派、LattePanda、SparkFun、SeeedStudio、Intell控制器等大量嵌入式微控制器也因此而誕生。設(shè)計(jì)師們期望能夠在自己的設(shè)計(jì)作品中應(yīng)用最新的科技拓展出新的領(lǐng)域，不管是應(yīng)用機(jī)器人建造，還是最新的材料應(yīng)用，以及打印技術(shù)和輔助設(shè)計(jì)手段，都是在設(shè)計(jì)、建造等不同方向上尋找科技所帶來的創(chuàng)新。

在裝置燈具互動(dòng)實(shí)驗(yàn)2中，用各類傳感器獲取外界環(huán)境因子的量化數(shù)據(jù)，作為研究的基礎(chǔ)；同時(shí)，擺脫所購置設(shè)備功能固定的限制，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自由搭建實(shí)驗(yàn)裝置，從而獲得創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法，必然有益于研究的深入推進(jìn)。基于上述實(shí)驗(yàn)背景，第2個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖墙ㄔ煲粋€(gè)藝術(shù)裝置，嵌入語言識(shí)別與合成、環(huán)境光照、時(shí)間和熱釋紅外感應(yīng)等模塊，共同作用下控制LED燈的開啟與關(guān)閉。裝置的設(shè)計(jì)可以分成3個(gè)層次，層次1為“容器”設(shè)計(jì)形式的建造；層次2為非智能化電氣部分；層次3為加入智能化嵌入式系統(tǒng)部分。

層次1實(shí)際上即為常規(guī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，只是在設(shè)計(jì)的過程中需要考慮未來容納嵌入式系統(tǒng)裝置的位置空間。在構(gòu)思的過程中，根據(jù)所實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容不斷修正，最終實(shí)際的建造則選擇了2根保留木料原始紋理原汁原味的老榆木，建造過程大部分手工完成。

層次2和層次3同時(shí)考慮，首先確定嵌入式系統(tǒng)部分功能的實(shí)現(xiàn)（圖3）。在控制端：5V電源連接7個(gè)光纖冰藍(lán)小光源，通過內(nèi)直徑2mm外直徑3mm尾端點(diǎn)發(fā)光外包黑色外皮的通體光纖探出木料外，構(gòu)建“北斗7星”；受控端：包括2個(gè)部分，一個(gè)5V電源連接的LED燈帶和一只一字激光頭，打出紅色激光，指示方向?？刂贫撕褪芸囟司O(shè)置有紅外熱釋傳感器，當(dāng)有人接近時(shí)，啟動(dòng)燈光。控制端增加語音識(shí)別模塊，通過指令來控制受控端的燈光開啟和閉合。并介入環(huán)境光照和時(shí)間2個(gè)條件的控制，例如0∶00之后關(guān)閉LED燈，或者在指定時(shí)間段內(nèi)，根據(jù)測(cè)量的環(huán)境光照數(shù)據(jù)控制LED燈的開關(guān)等。在電腦端，編寫控制界面，遠(yuǎn)程控制受控端。

圖4為控制端和受控端嵌入式系統(tǒng)的安裝。木料單元一般通過螺栓或木榫連接。在受控端各個(gè)單元間并沒有設(shè)置連接，希望它們能夠自由地?cái)[放。本次裝置，所使用的語言包括嵌入式系統(tǒng)的Arduino C和用于電腦端界面設(shè)計(jì)的Processing。圖5為最終完成后的裝置。

實(shí)際環(huán)境的觀測(cè)中，選取了西建大校園內(nèi)的室內(nèi)公共空間和室外公共空間，體會(huì)裝置在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用情況，并實(shí)驗(yàn)記錄（表1，圖6）。主要記錄內(nèi)容見表1。

3 裝置功能實(shí)現(xiàn)Implementation of device features

表1 互動(dòng)裝置燈實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用情況的觀察記錄Tab. 1 Observational record of actual-scene application of interactive device lamp

裝置燈具互動(dòng)實(shí)驗(yàn)順利完成從裝置的設(shè)計(jì)、建造到場(chǎng)所測(cè)試和問題反饋的基本流程。在設(shè)計(jì)階段因?yàn)槭苤朴诋?dāng)前實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與工具設(shè)備的限制，經(jīng)過學(xué)社成員方案的篩選與調(diào)整，選擇能夠建造實(shí)施的方案，并具有一定與戶外環(huán)境相協(xié)調(diào)的形式。加工老榆木料大部分為手工，部分采用電鋸、電鉆。反饋的問題也較好為進(jìn)一步探索研究交互式裝置提出意見，核心的問題是如何設(shè)計(jì)互動(dòng)的方式，使得交互自然發(fā)生，同時(shí)如果能夠使裝置包含更多有價(jià)值的內(nèi)容，例如顏色變化反饋所處環(huán)境的舒適度，或者基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，反饋裝置所在場(chǎng)所隨時(shí)間變化互動(dòng)的熱力等。

3 水流源點(diǎn)動(dòng)態(tài)記錄實(shí)驗(yàn)

水流源點(diǎn)動(dòng)態(tài)記錄實(shí)驗(yàn)3起源于風(fēng)景園林專業(yè)一年級(jí)第二學(xué)期專業(yè)課《風(fēng)景園林設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Ⅱ（生態(tài)與藝術(shù)介入空間）》的數(shù)字化教學(xué)實(shí)驗(yàn)。該課程為了能夠直觀地讓學(xué)生觀察到設(shè)計(jì)中水、風(fēng)、日照等變化與設(shè)計(jì)形式的關(guān)系，基于手工模型研究浐灞濕地公園自然秩序與空間構(gòu)成，并在手工模型的基礎(chǔ)上完成了浐灞濕地公園參數(shù)化模型的建立、環(huán)境模擬分析及VR技術(shù)的滲入。而水流源點(diǎn)動(dòng)態(tài)記錄實(shí)驗(yàn)即在該背景下，借助Pixy CMUcam5 圖像識(shí)別傳感器捕捉水流路徑，使用Arduino 讀取數(shù)據(jù)（圖7），讀入Grasshopper節(jié)點(diǎn)式編程平臺(tái)，實(shí)時(shí)繪制水流線，量化水流變化情況的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

本次實(shí)驗(yàn)方法的關(guān)鍵點(diǎn)包括：1）利用Pixy CMUcam5 圖像識(shí)別傳感器，支持多物體、7種色彩顏色識(shí)別的功能；同時(shí)，在模型注入水之后，為了能夠使被檢測(cè)的物體浮于水面，用重量較輕的小塊泡沫塑料，涂以高亮的顏色，便于Pixy的識(shí)別。2）Pixy可以記錄物體移動(dòng)的坐標(biāo)，借助開源硬件ArduinoUNO讀取Pixy的數(shù)據(jù)。但是如何將數(shù)據(jù)按照模型模擬過程實(shí)時(shí)顯示出來，這里借助grasshopper將Arduino UNO讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)而讀入到電腦端grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，編寫節(jié)點(diǎn)式程序，實(shí)時(shí)觀測(cè)小塊泡沫塑料隨水流流動(dòng)的情況。圖8為學(xué)生在專教搭建實(shí)驗(yàn)裝置，開展實(shí)驗(yàn)測(cè)量的場(chǎng)景。3）在本次實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)的過程中，一些連接的構(gòu)件在三維平臺(tái)中構(gòu)建基本模型后，直接3D打印，從而快速構(gòu)建原型，開展實(shí)驗(yàn)。

4 控制端和受控端嵌入式系統(tǒng)的安裝Embedded system installation of control and controlled terminals

5 互動(dòng)的裝置燈Interactive device light

6 裝置與好奇的老人和小孩Devices & curious elderly and children

本次實(shí)驗(yàn)選取一點(diǎn)或多點(diǎn)的捕捉，除了物理模型本身對(duì)于地形變化與水流關(guān)系的模擬，亦通過嵌入式系統(tǒng)獲取模擬的數(shù)據(jù)，將課程中對(duì)于自然的觀察訓(xùn)練提升到數(shù)據(jù)量化的層面，有利于課程教學(xué)的量化測(cè)量與分析，對(duì)于設(shè)計(jì)具有明確的指導(dǎo)意義。圖9為實(shí)時(shí)記錄的水流源點(diǎn)途經(jīng)路徑。通過對(duì)源點(diǎn)路徑的記錄，可以確認(rèn)源點(diǎn)（污染源）主要容易集聚的區(qū)域，一方面有效強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)無法觀察的自然過程的認(rèn)識(shí)，另一方面也為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了參考。

通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)一些待進(jìn)一步解決的問題。課程中所建立的實(shí)體模型雖然是按照實(shí)際的比例搭建，但是對(duì)于地形部分的處理較為簡(jiǎn)單，與實(shí)際建成情況有所差異，必定會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；本實(shí)驗(yàn)是捕捉隨水流移動(dòng)的物體，然而由于部分實(shí)體模型比例較小，水口處和溪流較窄，故所測(cè)量的物體無法通過，而采取了分段測(cè)量方式，導(dǎo)致難以全程持續(xù)跟蹤。隨著對(duì)追蹤方法的改進(jìn)，并尋求新的追蹤方式，可以將追蹤拓展到更多研究領(lǐng)域，例如將視覺追蹤應(yīng)用到戶外公開活動(dòng)空間、游人行為研究；加入GPS定位系統(tǒng)的漂浮物，對(duì)自然、人工湖泊水流變化進(jìn)行實(shí)際測(cè)量；在同一視域下，連續(xù)記錄被測(cè)量對(duì)象的影像，分析特定色彩和材料的物體在自然光變化情況下，所記錄色彩的變化與環(huán)境的關(guān)系等。

7 Arduino UNO與Pixy CMUcam5組成捕捉水流的實(shí)驗(yàn)裝置Arduino UNO and Pixy CMUcam5 constitute the experimental device to capture water flow

8 學(xué)生在專教搭建的實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置The students set up experimental measuring devices in special classroom

9 實(shí)時(shí)記錄水源途經(jīng)路徑Make real-time recording of the route of water source

4 結(jié)論

規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域成熟的教學(xué)體系和當(dāng)前對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)的范圍界定，使得嵌入式系統(tǒng)在具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的運(yùn)用微乎其微，往往限于相對(duì)小眾的互動(dòng)藝術(shù)。實(shí)際上通過上述實(shí)驗(yàn)，嵌入式系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的教學(xué)和科研上會(huì)更具潛力，產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響。實(shí)驗(yàn)1可以繼續(xù)通過實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，改變實(shí)驗(yàn)的方法深入小環(huán)境研究，而實(shí)驗(yàn)3則意在將教學(xué)上對(duì)自然過程的理解數(shù)據(jù)化，不僅使教學(xué)可視化，也能夠從數(shù)據(jù)量化層面上理解自然。裝置2則是將嵌入式系統(tǒng)直接應(yīng)用于設(shè)計(jì)的物體上，例如互動(dòng)藝術(shù)裝置，在精神層面、互動(dòng)性和功能上進(jìn)一步強(qiáng)化所設(shè)計(jì)的內(nèi)容。嵌入式系統(tǒng)不局限于互動(dòng)藝術(shù)裝置，亦能夠從更多實(shí)用價(jià)值方面獲得突破，最為明顯的就是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的自行建造測(cè)量?jī)x器，獲取數(shù)據(jù)或改變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取方式。

在教學(xué)上，如何將數(shù)字化設(shè)計(jì)滲入到既有成熟的教學(xué)體系中，可以依托已有培養(yǎng)方案教學(xué)體系課程，拓展數(shù)字化范疇的方法；建設(shè)實(shí)踐“數(shù)字營(yíng)造”基本核心課程，例如開設(shè)“數(shù)字營(yíng)造方法導(dǎo)論”、“結(jié)合編程語言（Python）的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法”等課程；以及借助“互聯(lián)網(wǎng)+”和網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)，建立“數(shù)字營(yíng)造”教學(xué)生態(tài)體系“開源社區(qū)”等。為了開展上述活動(dòng)，通過部分老師和學(xué)生組成“數(shù)字營(yíng)造學(xué)社”，結(jié)合到各個(gè)年級(jí)的專業(yè)課程，開展數(shù)字化設(shè)計(jì)應(yīng)用的探索和實(shí)踐已初具成效，是推進(jìn)數(shù)字化教學(xué)有益的途徑之一。在研究上，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在智能家居等產(chǎn)品領(lǐng)域中日漸發(fā)展成熟，居住單元環(huán)境因子變化的記錄、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的建立、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢索和可視化以及應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)分析居住環(huán)境大數(shù)據(jù)，必然為建筑環(huán)境的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供新的切入點(diǎn)。此次裝置原型的建構(gòu)和實(shí)驗(yàn)，綜合使用了Arduino C、Processing、Python、Grasshopper等語言和節(jié)點(diǎn)可視化語言?？梢?，編程語言已然成為規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域中探索新方法所必要掌握的基本工具，也是開展數(shù)字化設(shè)計(jì)和研究的前提條件。再者，使用Arduino開源硬件，設(shè)計(jì)搭建智能化裝置，實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取和裝置控制這一新的途徑能夠更深層次上探究環(huán)境因子變化成因，發(fā)現(xiàn)隱藏的規(guī)律以及互動(dòng)反饋數(shù)據(jù)。借助編程語言和開源硬件，從底層改變風(fēng)景園林相關(guān)實(shí)驗(yàn)的機(jī)制，調(diào)整實(shí)驗(yàn)的方法，找到解決問題的新思路。

注釋：

①實(shí)驗(yàn)1由數(shù)字營(yíng)造學(xué)社（大三組）孫浩鑫、吳昕恬、周天新參與完成。

②實(shí)驗(yàn)2由數(shù)字營(yíng)造學(xué)社（大三組和大二組）孫浩鑫、李碧涵、吳昕恬、丁蔚、李煜參與完成。

③實(shí)驗(yàn)3由數(shù)字營(yíng)造學(xué)社（大一組）肖景天、趙虎宸、王垚參與完成。

④圖1～9為數(shù)字營(yíng)造社成員自繪或拍攝；表1為作者自繪。

[1]董蘆笛，樊亞妮，李冬至，等.西安城市街道單拱封閉型林蔭空間夏季小氣候測(cè)試分析[J].中國園林，2016（1）：10-17.Dong Ludi, Fan Yani, Li Dongzhi, et al. An Analysis of Summer Microclimate Survey for Crown Dome Space under Two-row Crown-closure Alee-trees on Urban Street in Xi'an[J]. Chinese Landscape Architecture, 2016(1): 10-17.

[2]Michael Margolis. Arduino Cookbook[M]. US:O'Reilly Media, 2011.

[3]Matt Pearson. Generative Art: A Practical Guide Using Processing[M]. New York: Manning Publications, 2011.