數(shù)字化輔助技術(shù)在風(fēng)景園林中的應(yīng)用

吳曼穎 謝華鍇

摘 要 風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化規(guī)劃設(shè)計(jì)整個(gè)流程建立在數(shù)字化平臺(tái)之上，強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)的理論和方法。本文分析了我國(guó)風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化輔助設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展，開展數(shù)字技術(shù)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)，設(shè)計(jì)成果具備相對(duì)的科學(xué)性和客觀性，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)者的空間想象力和藝術(shù)創(chuàng)造力。

關(guān)鍵詞 風(fēng)景園林 數(shù)字化輔助設(shè)計(jì) 參數(shù)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU986.2 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.10.032

Abstract The whole process of digital planning and design of landscape gardens is based on the digital platform， emphasizing the theory and method of science. This paper analyzes the present situation and development of digital aided design of landscape gardens in China， and carries out teaching of digital aided design. The design results are relatively scientific and objective， and enhance the designers' spatial imagination and artistic creativity.

Keywords landscape gardens; digital aided design; parameterized design

風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字技術(shù)輔助設(shè)計(jì)是依靠計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力和圖形能力，通過物理環(huán)境分析技術(shù)、GIS系統(tǒng)、BIM（Building information model，建筑信息模型）參數(shù)化設(shè)計(jì)，運(yùn)算生成設(shè)計(jì)，科學(xué)分析和評(píng)價(jià)空間環(huán)境，產(chǎn)生的設(shè)計(jì)成果具有科學(xué)性、藝術(shù)性及社會(huì)價(jià)值，符合時(shí)代的新的藝術(shù)形式。風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化規(guī)劃設(shè)計(jì)整個(gè)流程建立在數(shù)字化平臺(tái)之上，強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)的理論和方法。開展數(shù)字技術(shù)輔助設(shè)計(jì)教學(xué)，設(shè)計(jì)成果具備相對(duì)的科學(xué)性和客觀性，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)者的空間想象力和藝術(shù)創(chuàng)造力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，未來是屬于數(shù)字和信息的時(shí)代，數(shù)字化建造乃至數(shù)字化管理，在計(jì)算機(jī)的輔助下輸出更具科學(xué)體驗(yàn)性的設(shè)計(jì)成果。

1 風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)

風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程，是科學(xué)與藝術(shù)融合的過程，包括場(chǎng)地信息獲取—場(chǎng)地影響因素分析—初步設(shè)計(jì)—設(shè)計(jì)討論與修改—設(shè)計(jì)深化與表達(dá)，“它既需要對(duì)基地環(huán)境、周邊交通、基地現(xiàn)狀、區(qū)位、土壤、地形地貌、服務(wù)人群等客觀要素進(jìn)行綜合解析、重構(gòu)與表達(dá)，也需要產(chǎn)生不同的藝術(shù)形式去承載和敘述特定的場(chǎng)所語義與人文價(jià)值”。[1]

1.2 數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的智能化計(jì)算、場(chǎng)地基本條件分析，使設(shè)計(jì)的過程變得科學(xué)準(zhǔn)確，便攜式PC的出現(xiàn)，方便了設(shè)計(jì)師們移動(dòng)制圖，不再受場(chǎng)地的限制。在計(jì)算機(jī)上修改方案，還能節(jié)省繪圖的時(shí)間和圖紙的損耗，使園林設(shè)計(jì)真正做到了綠色、便捷、舒適。數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)不同于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，計(jì)算機(jī)不僅輔助制圖，還能準(zhǔn)確科學(xué)地分析場(chǎng)地的基本條件，使設(shè)計(jì)過程更具科學(xué)性、邏輯性，打破了風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)作為感性的藝術(shù)創(chuàng)作，依靠人的主觀性和感官直覺的局面，平衡了風(fēng)景園林的科學(xué)性和藝術(shù)性。提高了設(shè)計(jì)和繪圖的效率，使設(shè)計(jì)者從方案設(shè)計(jì)到施工圖制作成為可能。它也將改變以二維平面的施工圖紙指導(dǎo)施工的傳統(tǒng)方法，簡(jiǎn)化施工途徑，憑借著數(shù)字模型和數(shù)據(jù)庫(kù)，將施工變得更為精確、高效。

1.3 風(fēng)景園林?jǐn)?shù)學(xué)化輔助設(shè)計(jì)的行業(yè)現(xiàn)狀

自20世紀(jì)90年代開始在設(shè)計(jì)行業(yè)運(yùn)用數(shù)字技術(shù)以來，目前市面上的主流參數(shù)化軟件如Rhino、Revit、Grasshopper、MAYA等基本圍繞工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑學(xué)和城市規(guī)劃領(lǐng)域，為風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)而生的軟件少之又少。這對(duì)風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)師們的工作極為不便。在風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師們需要有足夠的信息來保證自己的規(guī)劃設(shè)計(jì)是正確合理的。由于缺少針對(duì)風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)的軟件，設(shè)計(jì)師們必須花費(fèi)大量的時(shí)間從海量的“軟件庫(kù)”里面獲取自己所需要的信息，這使得他們必須花費(fèi)大量的時(shí)間去學(xué)習(xí)和掌握這些軟件的基本操作，增加了他們的工作量，提高了設(shè)計(jì)成本。而對(duì)于一部分不愿意花費(fèi)時(shí)間去學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)師們來說，會(huì)由于缺少科學(xué)客觀的分析，導(dǎo)致設(shè)計(jì)仍舊停留在感性層面，注重靈感式的設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)的科學(xué)性和藝術(shù)性上著重于藝術(shù)而非科學(xué)。

目前人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到風(fēng)景園林在數(shù)字技術(shù)上的不足，在國(guó)外，由德國(guó)安哈爾特應(yīng)用技術(shù)大學(xué)舉辦的國(guó)際數(shù)字景觀大會(huì)自2000年開始，每年五月或六月集合世界各地風(fēng)景園林專業(yè)的學(xué)者共同探討數(shù)字景觀發(fā)展的成果和趨勢(shì)。在中國(guó)，由東南大學(xué)建筑學(xué)院與全國(guó)高等學(xué)校風(fēng)景園林學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)、中國(guó)風(fēng)景園林學(xué)會(huì)信息委員會(huì)以及《中國(guó)園林》雜志社共同舉辦的數(shù)字景觀國(guó)際研討會(huì)自2013年開始，每?jī)赡昱e辦一次，根據(jù)會(huì)議內(nèi)容所編成的書籍反映了當(dāng)代國(guó)際數(shù)字景觀研究的最新成果。同時(shí)Landscape for Revit，Siteworks for Revit，Lands design for Rhino等插件的出現(xiàn)，也在逐步完善風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化輔助設(shè)計(jì)的平臺(tái)。

1.4 我國(guó)風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化輔助設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

早期由于條件限制，“風(fēng)景園林的設(shè)計(jì)主要依靠語言和文字，通常設(shè)計(jì)者腦子里的風(fēng)景園林意向通過口中言語和紙上筆墨在協(xié)作者之間交流傳遞”。[2]其具有工作任務(wù)多、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、修改成本高、偏重藝術(shù)性等特點(diǎn)。隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，涌現(xiàn)出了一大批為設(shè)計(jì)而生的軟件。目前我國(guó)風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本程序有：用GIS做大尺度風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)前期分析和設(shè)計(jì)依據(jù)，包括地形、地貌分析，坡度、坡向分析等，使用CAD繪制基礎(chǔ)圖紙，Sketchup、3DMax、Lumion等制作三維模型和效果圖，Photoshop、Painter、Illustrator、Indesign等常用的二維繪圖軟件制作方案文本，以及PowerPoint、Word等匯報(bào)文本。集合多個(gè)軟件的插件和模型庫(kù)，設(shè)計(jì)師可以制作較為逼真的效果圖和動(dòng)畫，Lumion導(dǎo)出的虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)畫結(jié)合全息投影或VR設(shè)備，設(shè)計(jì)師和業(yè)主可以置身“未來”討論設(shè)計(jì)方案。

計(jì)算機(jī)輔助分析與評(píng)價(jià)主要包括地理與規(guī)劃信息分析、場(chǎng)地分析、植物景觀配置分析、生態(tài)環(huán)境分析、空間層次分析、交通與活動(dòng)分析、節(jié)能分析、結(jié)構(gòu)性能分析、流體分析等;計(jì)算機(jī)生成設(shè)計(jì)主要包括計(jì)算機(jī)幾何、群體智能、算法生成;參數(shù)化設(shè)計(jì)包括技術(shù)參數(shù)化設(shè)計(jì)、方法參數(shù)化設(shè)計(jì);計(jì)算機(jī)輔助繪圖包括CAD、PS、3DMAX、SU、BIM等等（如圖1）。

目前我國(guó)風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化輔助設(shè)計(jì)較落后，雖然可以制作出身臨其境的逼真動(dòng)畫，但其高昂的成本限制了發(fā)展，同時(shí)軟件的交互性較差，設(shè)計(jì)依舊停留在人的感性層面，缺少準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析作為支撐，具有一定的主觀性、隨機(jī)性和模糊性。除了技術(shù)落后外，還與風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化輔助設(shè)計(jì)在國(guó)際上一直處于落后的國(guó)際大環(huán)境有關(guān)。

2 風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展

2.1 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用空間分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)場(chǎng)地坡度、坡向、水文、三維等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)過程的數(shù)字化管理。由于GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，在景觀生態(tài)學(xué)及土地的適宜性分析中應(yīng)用較為廣泛，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類綠地、樹木空間信息和屬性信息的管理、查詢和統(tǒng)計(jì)，為風(fēng)景園林設(shè)計(jì)者在綠地規(guī)劃、改造、設(shè)計(jì)及管理，植物保護(hù)等方面提供直觀的空間數(shù)據(jù)分析。結(jié)合遙感和GPS定位，可為設(shè)計(jì)師在前期對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行分析時(shí)提供直觀的地形地貌、場(chǎng)地資源現(xiàn)狀以及場(chǎng)地影響因素等數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)師后期的初步設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

2.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)

參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程是將設(shè)計(jì)參數(shù)量化，每個(gè)參變量控制設(shè)計(jì)結(jié)果的表現(xiàn)性質(zhì)，參變量發(fā)生改變，設(shè)計(jì)結(jié)果也發(fā)生改變。[3]參數(shù)化設(shè)計(jì)可用于城市設(shè)計(jì)、風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑表皮的參數(shù)化分形研究等。參數(shù)化設(shè)計(jì)常被理解為“參數(shù)化建?！?，如Rhino、Revit、Digital Project等軟件，其中Rhino軟件因其強(qiáng)大的曲面建模能力，可以用做風(fēng)景園林地形的建模，通過修改參數(shù)來控制地形的起伏，可以在規(guī)劃設(shè)計(jì)中節(jié)省出大量的時(shí)間。與設(shè)計(jì)師們的感性設(shè)計(jì)相比，參數(shù)化設(shè)計(jì)提升了設(shè)計(jì)本身的科學(xué)性，也使得模型修改更為方便，快捷。

2.3 我國(guó)數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展

隨著數(shù)字信息時(shí)代的到來，我國(guó)的風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)必須跟上時(shí)代，將數(shù)字化輔助技術(shù)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中去，同時(shí)也不應(yīng)忽略我國(guó)古典園林的設(shè)計(jì)方法，傳統(tǒng)文化與科學(xué)的造園技術(shù)相結(jié)合，將產(chǎn)生新的具有藝術(shù)美感的美學(xué)形式與建構(gòu)邏輯。我國(guó)園林的發(fā)展與變革，濃縮了歷朝歷代的經(jīng)濟(jì)、政治和文化背景，代表了我國(guó)造園史上的最高成就，汲取古典園林中有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)手法，才能更好地繼承和發(fā)揚(yáng)我國(guó)傳統(tǒng)文化。而數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)可以極大的減少工作量，縮短設(shè)計(jì)周期，令設(shè)計(jì)更精準(zhǔn)，更便捷。如何平衡現(xiàn)代與古典、科學(xué)與藝術(shù)的天平，是我們必須要考慮的問題。風(fēng)景園林課程體系主要包括計(jì)算機(jī)輔助分析與評(píng)價(jià)、計(jì)算機(jī)生成設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助繪圖四大部分。

3 結(jié)語

風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)利用地形、植物、建筑等造園要素通過一定的技術(shù)手段及藝術(shù)手法在有限的空間濃縮無限的自然景觀，它包括地形塑造、植物搭配、人文歷史、審美藝術(shù)、使用功能、生態(tài)環(huán)境等諸多方面。[4]數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用，必將帶來新一輪的審美變革，它將融入復(fù)雜的，動(dòng)態(tài)的景觀元素，使以前的不可能變?yōu)榭赡?。隨著數(shù)字智能技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字庫(kù)及數(shù)字模型將成為風(fēng)景園林、建筑、城市規(guī)劃等領(lǐng)域指導(dǎo)設(shè)計(jì)及施工的更科學(xué)、高效的依據(jù)。但是風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)不可能完全被參數(shù)化，數(shù)字化技術(shù)也永遠(yuǎn)無法取代設(shè)計(jì)師的大腦，[5]其中的許多要素諸如文化傳承、社會(huì)變革、審美情趣就無法利用參數(shù)來衡量，而只能通過人的主觀選擇，將其注入到設(shè)計(jì)作品中去，才能有效地展現(xiàn)。

2017年湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（數(shù)字技術(shù)輔助下的風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)教學(xué)模式探索與實(shí)踐）

2018年第二批教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人創(chuàng)新項(xiàng)目（數(shù)字技術(shù)輔助下的園林工程設(shè)計(jì)教學(xué)模式創(chuàng)新及課程改革實(shí)踐）

2017年吉首大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（數(shù)字技術(shù)輔助下的風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)教學(xué)模式探索與實(shí)踐）

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡凌豪.風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化規(guī)劃設(shè)計(jì)概念譜系與流程圖解[J].風(fēng)景園林，2013（01）：48-57.

[2] 保羅·拉索.圖解思考[M].邱賢豐，劉宇光，郭建青，等，譯.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[3] 徐衛(wèi)國(guó).參數(shù)化設(shè)計(jì)與算法生形[J].世界建筑，2011（06）：110-111.

[4] 方豪.數(shù)字技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（01）：240-241.

[5] 馮瀟.瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化設(shè)計(jì)探索——以蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院風(fēng)景園林高級(jí)研修課程為例[J].中國(guó)園林，2015.31（11）：50-54.