基于數字景觀技術的風景園林專業(yè)教學改革研究
——以華南農業(yè)大學風景園林專業(yè)為例*

郭迪杰 高偉 李騰

（華南農業(yè)大學林學與風景園林學院，廣東 廣州 510642）

數字景觀是數字技術與風景園林學相結合的產物，隨著計算機、互聯網技術的飛速發(fā)展及其向風景園林行業(yè)的滲透，風景園林已進入到了數字化時代[1]。當下風景園林行業(yè)項目設計的全過程都離不開計算機，數字技術已經滲透到了專業(yè)領域的各個角落[2]，讓傳統設計工作有了更加客觀的數據依據，提升了風景園林行業(yè)的科學性。

1 數字景觀概念解析

數字景觀是區(qū)別于傳統的用紙質、圖片或實物來表現景觀的技術手段，是借助計算機技術，綜合運用GIS、遙感、遙測、多媒體技術、計算機網絡技術、人工智能技術、虛擬現實技術、仿真技術和多傳感技術等數字技術，對景觀信息進行采集、檢測、分析、模擬、創(chuàng)造、再現的過程和技術[3]。數字景觀技術不僅僅是字面上的運用各種數字技術進行的景觀設計，而是強調在風景園林規(guī)劃、設計和管理全學科過程中的科學手段與技術方法。數字景觀技術使得現代風景園林學科從傳統的定性研究方法逐漸轉向定量研究方法相結合、兼具科學與藝術的學科，實現了科學化的發(fā)展趨勢[4]。

數字景觀技術是風景園林專業(yè)學科的前沿技術，是國家信息化轉型升級戰(zhàn)略的重要核心支撐技術，也是行業(yè)升級的未來趨勢需求。

2 數字景觀教學現狀

國內外有相當部分高校已在研究此前沿技術在風景園林專業(yè)教學體系中的融入。

國外以安哈爾特應用技術大學（The Anhalt University of Applied Sciences）的風景園林系最為著名，其學生超過500名，是國際上規(guī)模最大的風景園林系之一。它的教學特色是始終讓學生掌握最新的計算機技術工具，這也奠定了它成功舉辦國際前沿會議—國際數字景觀大會(Digital Landscape Architecture Conference)的基礎[5]。數字景觀技術并不是一個全新概念，早在計算機輔助設計技術如CAD（Computer Aided Design）應用在設計過程中時就已經開始出現了。但是作為一個專有名詞，與國際數字景觀大會有密不可分的聯系。因此安哈爾特應用技術大學也是國際數字景觀技術教學的先鋒。

國內眾多高校正在積極探索數字景觀技術的教學融合與應用。東南大學已經將數字景觀技術作為風景園林學科的一個單獨培養(yǎng)方向，并成功舉辦了3屆中國數字景觀國際論壇，成為了國內數字景觀技術教學的風向標。同濟大學自1994年以來一直進行數字景觀技術相關教學改革研究，先后在風景園林專業(yè)本科、研究生階段開設了《計算機圖形學》《數據庫原理及應用》《數字景觀技術及應用》等本碩貫通模式下的課程體系[6]。重慶大學結合風景園林碩士課程探索融入數字景觀技術的設計和建造方法[7]。哈爾濱工業(yè)大學結合生態(tài)技術教學探索融入數字景觀技術的方法[8]。

數字景觀技術是目前各大高校風景園林專業(yè)的研究熱點，是學科前沿。數字景觀技術還在快速地發(fā)展，有很多研究空白有待補充，值得深入研究。

3 數字景觀技術及應用層級分類

數字景觀技術涉及到兩個層面，一個層面是具體的軟件技術，另一個是依托于軟件技術實現的協同化的項目管理應用。因此對于數字景觀技術可以從技術角度及應用層級兩種維度進行分類。技術分類是指就不同軟件側重的工作類型的區(qū)別。應用層級則是指在項目管理中，以協同的不同深度和廣度進行的劃分。

3.1 數字景觀技術分類

國內學者劉頌[1]、成玉寧等[4]從技術層面總結數字景觀技術有信息采集技術、分析管理技術、可視化與模擬設計3個主要分類（表1）。

3.2 數字景觀技術應用層次

筆者認為單從以上技術層面對數字景觀技術進行分類是不夠的。信息化技術與生俱來的協同化優(yōu)勢，大大提高了風景園林設計中各專業(yè)協同整合與項目整體管理的效率。從各專業(yè)協同、信息快速交換的角度來看，基于具體的技術，應用層面是有內在層級關系的。理清這個思路，對于這樣一個龐雜、學科交叉的技術體系，如何在教學過程中循序漸進地規(guī)劃課程設置非常關鍵。筆者認為可以分為以下層次。

3.2.1 模型層次

主要應用數字景觀對于空間信息的可視化模擬功能，進行項目級別的小規(guī)模應用。比如使用SketchUp軟件對單個項目進行模型建立，從而進行設計，最后出圖的簡單工作流程。涉及到的數字景觀技術以單一軟件應用技術為主，建模標準內部化，屬于簡單層面的數字景觀技術應用。

3.2.2 協同層次

在復雜的風景園林項目中，需要進行跨組織的模型共享、協同設計，涉及到多種軟件的數據庫共享、多個團隊的模型標準統一及工作流程統一。這種情況下，數字景觀技術的應用不僅是建模技術的應用，還涉及到數據庫格式、協同標準的確定。這個層次的應用中，良好的協同管理可以更好地利用數字景觀技術，提高作業(yè)效率。

表1 數字景觀技術分類

比如在具體項目中，風景園林專業(yè)與結構專業(yè)、給排水專業(yè)、電氣專業(yè)在同一個軟件平臺上進行模型的深化，就是屬于這個層次的應用。而以Revit軟件為代表的多專業(yè)平臺，應用到風景園林設計中，可以實現協同設計。

3.2.3 整合層次

數字景觀技術的整合層次是基于互聯網的交互解決方案，整合各專業(yè)力量，從而對數字景觀技術進行革新。數字景觀技術雖然已經提出，但還有很多待完善的空間，計算機技術與風景園林學科的結合度還不夠充分，遠遠沒有達到大規(guī)模普及的程度。

而整合層次也是對技術和專業(yè)要求最高的，通過項目生命周期的跨專業(yè)管理，制定全生命周期的標準，同時也涉及根據具體需求進行的軟件開發(fā)等工作，已經超出了單一行業(yè)的知識范疇。

4 華南農業(yè)大學風景園林專業(yè)數字景觀教學實踐

華南農業(yè)大學風景園林專業(yè)培養(yǎng)要求中明確提出對計算機輔助設計基礎知識的學習與掌握。本科課程體系分為通識教育課程、專業(yè)教育課程、專業(yè)拓展教育課程、個性拓展教育課程、實踐教育課程。

任何教學體系都是由淺到深，最終達到提高學生綜合素養(yǎng)的目的。因此數字景觀教學也有符合教學規(guī)律的遞進體系。數字景觀技術是空間形態(tài)科學與數字化技術的結合，因此在風景園林已有的空間形態(tài)科學教學內容基礎上，有必要進行數字化技術的教學內容，給學生打下堅實的數字景觀應用的基礎。

4.1 第一階段教改——模型層次技術與現有課程融入

第一階段教改目標是建立風景園林專業(yè)數字景觀技術應用的基礎，主要以模型層次的數字景觀技術融

4.2 第二階段教改——協同層次技術與現有課程融入

以現有成熟的風景園林設計實踐類課程，結合中外聯合辦學的歷史機遇，在教學中融入數字景觀技術進行實踐，目的是掌握不同數字景觀技術在專業(yè)實踐中的應用。

華南農業(yè)大學風景園林專業(yè)現有課程中成熟的設計實踐類課程包括《風景園林制圖》《風景園林設計》《風景園林建筑設計》以及《風景園林規(guī)劃設計》，協同這些實踐類課程，融入核心的數字景觀技術（表3）。

經過這兩個階段的教學改革融合，初步建立風景園林專業(yè)數字景觀技術的應用基礎，使本科畢業(yè)生具備實踐運用的能力，并且初步達到協同層次技術能力，為以后的實踐工作打下基礎。入現有課程的方式進行。風景園林專業(yè)涉及到數字化的課程已經有一定基礎，比如《大學計算機基礎》《計算機輔助設計》等課程。結合目前最新的成熟核心技術，對這類課程內容進行升級（表2）。

4.3 第三階段教改——整合層次新課程建設

數字景觀技術整合層次教學改革實踐，是以整合層次應用深度對各類技術綜合運用的教學實踐，其目的是通過教學令學生具備數字景觀技術綜合運用的能力。以華南農業(yè)大學與澳洲紐卡斯爾大學聯合辦風景園林專業(yè)3+2國際班的機遇，從目前學科社會實踐的實際需求出發(fā)，數字景觀教學體系建議增加以下課程內容。

4.3.1 《場地數字化分析及設計策略》

傳統的風景園林學科缺少量化分析的工具，設計實踐及教學往往基于經驗，以感性為基礎?，F代風景園林學是感性與理性相結合的學科，需要定量的科學研究手段，使得風景園林學發(fā)展更科學。

《場地數字化分析及設計策略》的主要內容是基于場地信息采集技術，進行場地量化分析技術，并結合量化分析對不同設計策略進行對比研究。分析階段主要應用Ecotect分析場地光、熱環(huán)境；應用Phoenics分析場地風環(huán)境；應用CadnaA分析場地聲環(huán)境。結合地區(qū)降雨等地理信息，分析對比場地設計前后的生境數據，以及不同方案的生境數據，優(yōu)化設計策略。

表2 模型層次技術與現有課程融入

表3 協同層次技術與現有課程融入

《場地數字化分析及設計策略》不能僅限于理論教學環(huán)節(jié)，應該結合設計實踐教學環(huán)節(jié)同步進行。結合第一階段教改的測量學教學基礎，運用無人機航拍、3D掃描儀等新技術，將場地信息數字化。通過上機教學環(huán)節(jié)，幫助學生在實操過程中鞏固第二階段教改的軟件教學基礎。

當下生態(tài)文明建設的背景下，給風景園林設計提出了更高的生態(tài)可持續(xù)性要求。同時隨著社會發(fā)展，行業(yè)標準化程度越來越高，各類綠色評價標準應接不暇，各種綠色材料層出不窮。如果只能感性地描述而缺乏有效的量化指標，難以跟上社會的實際需求?！秷龅財底只治黾霸O計策略》課程的開設能夠幫助學生有效應對以上需求。

4.3.2 《景觀BIM應用技術》

由國家工業(yè)與信息化部牽頭編制的《建筑信息模型（BIM）應用工程師專業(yè)技術技能人才培訓標準》是國內第一部權威的全專業(yè)行業(yè)人才認證標準，其中明確了“景觀BIM應用工程師”的認證標準。本門課程的主要內容是結合人才培養(yǎng)標準的內容進行系統教學，助力學生通過參加工業(yè)與信息化部教育與考試中心管轄下的實訓中心考試，獲得“景觀BIM應用工程師”認證。在目前數字景觀技術概念尚未明確，教學手段各有千秋的背景下，數字景觀教學體系更應當積極地與國家級行業(yè)人才培養(yǎng)標準接軌。構建規(guī)范化的課程體系，是增強教學質量的直接途徑，也是提升學生綜合素質有效手段，更是直接對標本行業(yè)面臨數字化人才緊缺形勢的有效措施。

基于這些背景，設置《景觀BIM應用技術》課程，根據《建筑信息模型（BIM）應用工程師專業(yè)技術技能人才培訓標準》中景觀應用BIM工程師的人才要求，下設標準研究、參數化技術、工程應用要點等方面內容。其目的是結合第一和第二階段教改建立的軟件操作基礎上，給學生建立標準化、參數化、協同化的數字景觀應用思維，提升項目協作溝通能力。

4.3.3 數字景觀方向畢業(yè)設計

畢業(yè)設計是風景園林專業(yè)本科教學的關鍵環(huán)節(jié)，是最能綜合體現學生本科學習成效的重要節(jié)點，也是最能鍛煉學生綜合能力的教學核心課程。因此風景園林專業(yè)數字景觀方向教學改革，應當結合增設專門的畢業(yè)設計方向選題，對學生數字景觀技術學習成效進行綜合提升。

數字景觀方向畢業(yè)設計的內容設置，應當考慮多階段、多專業(yè)共同協同，并應用于設計、施工模擬等多個階段，結合最新的數字化表達手段，如VR、AR等虛擬成果展示等，綜合檢驗學生經過數字景觀第一、第二階段的教學改革的學習成效。

4.4 結合工作坊的代表性教學成果

圖 1 使用Ecotect軟件對環(huán)境陰影范圍可視化模擬分析

在惠州市龍門縣天堂山鎮(zhèn)愛樹鄉(xiāng)院智慧鄉(xiāng)村工作坊中，數字景觀研究平臺通過對場地的熱輻射情況（圖1～2）、風速情況（圖 3）等分析，完成了智慧鄉(xiāng)村的相關設計（圖 4）。數字景觀技術應用在智慧鄉(xiāng)村設計中，通過設計與成本的軟件信息協同實現了成本精準控制；便攜式三維模擬展示提高了施工精確度，降低了工匠理解復雜造型的門檻；遠程實時監(jiān)控提高了施工監(jiān)督的效率等實際成效[9]。

5 總結與思考

風景園林學科的數字景觀技術是一條必由之路。新時代的生態(tài)文明建設對風景園林行業(yè)提出了在生態(tài)、綠色、環(huán)保等方面的更高要求，風景園林從業(yè)者需要處理的信息數據越來越多層次與復合化，需要考慮的東西越來越多。在這種情況下，華南農業(yè)大學數字景觀研究平臺通過與現有課程的融合教學、新設課程的獨立板塊教學以及中外聯合國際班教學、聯合工作坊等多種手段相結合的教學方式，循序漸進地實施數字景觀教學計劃，逐步構建富有華南地區(qū)實踐特色的數字景觀教學體系，培養(yǎng)社會緊缺的專業(yè)型信息化人才。

圖 2 使用Ecotect軟件對環(huán)境日照時間的量化分析

圖 3 使用Phoenics軟件對環(huán)境風向及風速的量化分析

圖 4 Revit在風景園林設計中的應用