CAD技術(shù)在景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

孫經(jīng)倫

摘要：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）已成為園林景觀設(shè)計(jì)人員的一項(xiàng)重要技術(shù)。CAD技術(shù)因其方便、富有創(chuàng)意和視覺(jué)沖擊力，在園林景觀設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。該文基于景觀設(shè)計(jì)圖紙的分類(lèi)、計(jì)算機(jī)繪圖和手工繪圖的優(yōu)點(diǎn)以及CAD技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了利用CAD技術(shù)進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)的主要步驟，包括建模、繪制和后處理，并闡述CAD在園林景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）;圖像處理;景觀設(shè)計(jì);數(shù)字圖像;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）04-0246-03

1概述

景觀設(shè)計(jì)通過(guò)改變地形、移植植物、修建建筑、裝飾道路等方式，在一定區(qū)域內(nèi)創(chuàng)造自然和休閑環(huán)境。它是一門(mén)與人類(lèi)生存環(huán)境密切相關(guān)的科學(xué)技術(shù)。景觀設(shè)計(jì)師通過(guò)各種設(shè)計(jì)圖被人們完全理解。設(shè)計(jì)師最初是手工繪制圖表的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助景觀設(shè)計(jì)以其方便、省時(shí)的特點(diǎn)逐漸成為主流，而計(jì)算機(jī)繪制藍(lán)圖的數(shù)字圖像處理技術(shù)成為影響景觀設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量的關(guān)鍵因素。CAD已成為園林景觀設(shè)計(jì)人員的一項(xiàng)重要技術(shù)。CAD技術(shù)因其方便、富有創(chuàng)意和視覺(jué)沖擊力，在園林景觀設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)由于其修改方便、繪圖快捷美觀的特點(diǎn)已成為景觀設(shè)計(jì)的主流技術(shù)。目前，應(yīng)用于景觀設(shè)計(jì)的方法主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是GIS技術(shù)的應(yīng)用;另一類(lèi)是傳統(tǒng)圖像處理軟件的應(yīng)用。前者多用于風(fēng)景名勝區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，可以生成真實(shí)的地形、景觀和背景，對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析。而后者更廣泛地應(yīng)用于園林規(guī)劃、立面圖、剖面圖和渲染中，能畫(huà)出更美的效果。本文基于景觀設(shè)計(jì)圖紙的分類(lèi)、計(jì)算機(jī)繪圖和手工繪圖的優(yōu)點(diǎn)和主要繪圖軟件，闡述了CAD技術(shù)與其他景觀圖像處理中的關(guān)鍵技術(shù)，在各種景觀系統(tǒng)的建立、規(guī)劃和設(shè)計(jì)和渲染制作中應(yīng)用及其特征，進(jìn)而分析CAD在園林景觀設(shè)計(jì)中應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)。

2景觀設(shè)計(jì)圖像處理簡(jiǎn)介

2.1景觀設(shè)計(jì)圖的分類(lèi)

平面圖：平面圖是指在景觀設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，由水平方向正常投影產(chǎn)生的視圖，主要表現(xiàn)項(xiàng)目用地建筑面積、道路寬度及布局、綠化裝修、水體位置及類(lèi)型、環(huán)境細(xì)部及設(shè)施位置、地面鋪裝等。擴(kuò)圖是景觀設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)方法之一，主要包括分析平面圖、環(huán)境平面圖、廠房布置圖等。

立面：景觀立面是指垂直于景觀設(shè)計(jì)表面的水平方向上的景觀。景觀立面主要表達(dá)起伏的高度變化和地形景觀設(shè)計(jì)內(nèi)容如建筑、巖石、結(jié)構(gòu)和素描等的詳細(xì)尺度和關(guān)系。

剖面圖：花園剖面圖是用假想的水平平面圖分割植物園后，移除切割部分的視圖。主要表現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的地形起伏、高程、水體寬度和深度的變化、圍合物的形狀、室內(nèi)建筑物或構(gòu)筑物的高度、屋頂形式、臺(tái)階高度等。

效果圖：效果圖主要是指透視圖，它是通過(guò)透視原理將三維形體轉(zhuǎn)化為二維形體的一種技法。效果圖可以在視覺(jué)上立體顯示所規(guī)劃的水平方案，以驗(yàn)證其效果。透視圖給客戶直觀的感覺(jué)，便于溝通。

施工圖：施工圖是施工依據(jù)。詳細(xì)描述了施工工藝、材料工藝、內(nèi)外形狀、結(jié)構(gòu)等，文件必須符合國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)圖紙和工藝標(biāo)準(zhǔn)。

2.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與手繪圖的對(duì)比應(yīng)用

設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)師試圖找出問(wèn)題并解決問(wèn)題的過(guò)程。在設(shè)計(jì)的早期，概念是模糊的、感性的，設(shè)計(jì)師具有很強(qiáng)的隨機(jī)性。他們用手繪草圖記下了這個(gè)有價(jià)值的想法。體現(xiàn)了設(shè)計(jì)方案優(yōu)化和設(shè)計(jì)概念交流的生動(dòng)性和及時(shí)性。其缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大，制作時(shí)間長(zhǎng)，不易保存和修改。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)解決了上述問(wèn)題，產(chǎn)生了精細(xì)、高精度的圖形。利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行圖像合成、圖像處理，可以產(chǎn)生手繪圖不匹配的特效。但長(zhǎng)期單純的機(jī)械操作電腦很容易使設(shè)計(jì)模式僵化，沖銷(xiāo)設(shè)計(jì)創(chuàng)作過(guò)程的藝術(shù)性。

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和手工繪圖各有利弊。景觀設(shè)計(jì)應(yīng)與景觀設(shè)計(jì)特點(diǎn)緊密結(jié)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短。在分析平面圖中，手繪圖對(duì)確定設(shè)計(jì)方案有很大幫助。隨后的環(huán)境布局、剖切和渲染可以使計(jì)算機(jī)繪制出精確的底圖，然后在手繪上進(jìn)行打磨、完善，然后將它們放入計(jì)算機(jī)進(jìn)行最終的圖像處理。計(jì)算機(jī)繪圖由于其精確性等特點(diǎn)，對(duì)景觀建設(shè)具有重要意義。

2.3景觀圖像處理的主要軟件

AutoCAD（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CAD）：美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的AutoCAD是景觀設(shè)計(jì)的首選核心軟件。它具有強(qiáng)大的二維圖形編輯功能和強(qiáng)大的三維繪圖和實(shí)體造型功能。AutoCAD生成矢量圖，其主要特點(diǎn)是生成各種可編輯的直線、圓、文本和尺寸。它有許多其他編輯功能，如復(fù)制、修剪、鏡像和旋轉(zhuǎn)。主要用于繪制景觀平面圖、立面圖、剖面圖、施工圖等，使景觀圖形以線條為主。

3D Studio Max（以下簡(jiǎn)稱(chēng)3DMAX）：3DMAX是一款專(zhuān)業(yè)的3D動(dòng)畫(huà)軟件，具有建模和渲染、動(dòng)畫(huà)合成功能，豐富的模型、紋理、燈光和合成器。在三維造型中，路徑放樣、截面放樣變形、條帶造型功能可以彌補(bǔ)CAD的不足。對(duì)抽象雕塑造型時(shí)，結(jié)構(gòu)多樣，功能較強(qiáng);粒子系統(tǒng)在模擬噴泉、流水方面表現(xiàn)良好。

Photoshop（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PS）：Photoshop廣泛采用的圖像處理軟件。它可以用來(lái)編輯3DMAX紋理，調(diào)整顏色和箔片氛圍。在示意圖階段，借用現(xiàn)有建筑、巖石、水和噴泉等材料縮短了提交時(shí)間。對(duì)于一般需求的場(chǎng)景可以粘貼，描繪現(xiàn)有的材質(zhì)。該軟件通過(guò)對(duì)初步的渲染和植物、人物、交通工具、背景等進(jìn)行綜合處理，可以得到最終的工作草圖。

其他相關(guān)軟件：除上述軟件外，還采用了地理信息系統(tǒng)（GIS）、CorelDraw、LANDCADD、3DLandscape、YLHCAD等軟件，這些軟件在某些方面具有一定的特點(diǎn)。

3景觀數(shù)字圖像處理

3.1建立圖庫(kù)系統(tǒng)

在制作景觀人物之前建立各種圖庫(kù)系統(tǒng)，最好是收集建立各種要素的圖庫(kù)系統(tǒng)，這對(duì)于快速、美觀地完成圖像處理具有重要意義。不同的軟件需要不同的圖集類(lèi)型，根據(jù)山、石、植物、建筑、雕塑、素描等相關(guān)因素，可以建立不同的圖庫(kù)體系。此外，細(xì)化分類(lèi)可以提高圖形處理效率。

CAD：CAD軟件可以獨(dú)立繪制各種樹(shù)木平面圖、立面圖、巖石圖、綠地路面造型或建筑結(jié)構(gòu)的二維或三維圖形渲染，并保存為DWG格式。該文件可以自由插入任何CAD文件作為矢量圖塊。方便快捷。CAD也可以插入位圖，但由于自身的局限性，無(wú)法與矢量圖匹配。它與實(shí)際的矢量圖不匹配。除了圖塊材質(zhì)，Atlas還有詳圖、材質(zhì)空間、CAD模型等;3D：3D軟件圖集包括3D模型、3D燈光、3D材質(zhì)、3D紋理映射等。更好的文件格式是mat。

PS：PS軟件圖集包括各種后期圖集（文件格式為tga、jpg等）、PS tiff過(guò)濾器和PS畫(huà)筆等。

GIS：GIS軟件圖集包括子圖存儲(chǔ)、線性庫(kù)、設(shè)計(jì)庫(kù)和顏色庫(kù)等。

3.2景觀規(guī)劃中的圖像處理

風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃中的圖像處理是指風(fēng)景資源集中、環(huán)境優(yōu)美、具有一定規(guī)模和游覽條件，為游客提供休閑娛樂(lè)或科學(xué)文化活動(dòng)的區(qū)域。由于區(qū)域尺度大，地形地貌復(fù)雜，圖紙中包含大量數(shù)據(jù)。風(fēng)景名勝區(qū)規(guī)劃通常采用MAPGIS軟件結(jié)合RS技術(shù)完成。

底圖輸入：景區(qū)代表通過(guò)遙感技術(shù)得到的線形成的位圖，符號(hào)和顏色規(guī)劃的基礎(chǔ)圖更加形成。為了便于計(jì)算機(jī)識(shí)別，首先要對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化處理。其過(guò)程如下：在數(shù)字化儀表中打開(kāi)MAPGIS系統(tǒng)圖形輸入，輸入點(diǎn)元素、根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的線元參數(shù)和比例尺。然后數(shù)字化元素。在這個(gè)過(guò)程中，基本的地圖元素如一般景點(diǎn)、景物范圍、公路、河流、風(fēng)景名勝區(qū)等，可以直接數(shù)字化形成點(diǎn)、線文件。

如何使圖形更具表現(xiàn)力和實(shí)用性，這樣的圖形輸入是圖形顯示的最佳技術(shù)難點(diǎn)。以闊葉林景觀為例，在編輯系統(tǒng)中點(diǎn)擊“建立弧形三點(diǎn)”功能，實(shí)現(xiàn)以圓弧或半圓線顯示的闊葉林景觀對(duì)象線。具體方法是：選擇三個(gè)圓形函數(shù)后，沿景區(qū)周邊輸入一個(gè)密封圈，前后對(duì)接，大小不一，上下浮動(dòng)。然后將所有的弧線連接成一條曲線，既達(dá)到了景觀設(shè)計(jì)的要求，又體現(xiàn)了森林的特點(diǎn)。

拓?fù)涮幚?、色彩設(shè)計(jì)：為了營(yíng)造特定的氛圍，圖像編輯后需要進(jìn)行配色方案。將層壓后顏色完成的線條保存為文檔，可采用線條轉(zhuǎn)移圓弧功能并將其保存為曲面圖文檔。要使其自動(dòng)填充顏色，可利用拓?fù)涔δ苤亟ㄏ到y(tǒng)。然后根據(jù)景觀設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的色彩。如針葉林為深綠色，闊葉林為淺綠，表現(xiàn)出明顯的色彩層次和色調(diào)和諧的植物景觀特征。

圖像疊加：為了使自然景觀更加自然，景觀設(shè)計(jì)常用景觀照片的疊加方式。首先用CAD處理照片并保存為相應(yīng)格式。然后在編輯菜單中找到圖像插入功能，根據(jù)照片的大小和參數(shù)插入照片。具有還原顯示功能，在編輯狀態(tài)下瀏覽圖片。

3.3城市綠地中各類(lèi)平面、立面、剖面的處理

城市綠地中各種類(lèi)型的平面、立面和剖面的處理這種類(lèi)型的圖像可以用CAD軟件來(lái)完成。

矢量圖繪制：矢量圖繪制由CAD軟件完成。根據(jù)素描設(shè)計(jì)草圖的設(shè)計(jì)理念，確定各種元素的尺寸和相對(duì)位置關(guān)系。CAD軟件為景觀繪圖提供了“點(diǎn)”“線”“復(fù)制”“瞬間”“鏡像”等多種命令工具。在景觀設(shè)計(jì)中繪制園路時(shí)，首先將控制點(diǎn)繪制成點(diǎn)，然后用Pline命令連接，最后生成道路寬度。有了“插入”命令，我們可以直接將樹(shù)、巖石等插入到塊中，大大節(jié)省了繪圖時(shí)間。CAD軟件提供了圖層編輯功能，可以進(jìn)行分區(qū)、道路鋪設(shè)、植物種植等，也可以單層或多層輸出。

圖形處理是通過(guò)開(kāi)放式圖形處理軟件完成的。找到草原、瓦特、水景等相關(guān)實(shí)景圖片，在編輯菜單中選擇定義好的成像圖案，點(diǎn)擊打包按鈕，即可實(shí)現(xiàn)。可根據(jù)需要分為若干層，為了便于操作，每個(gè)層都可以獨(dú)立編輯。一些具有一定高度的物體，如建筑物、樹(shù)木等，可以通過(guò)編輯來(lái)顯示圖層陰影，使圖形更加直觀。CAD軟件中大量的失真、模糊、紋理等濾波技術(shù)帶來(lái)了獨(dú)特的效果。平面、高程、剖面都是按比例尺繪制的，所以在確定最終海圖之前，要確保羅盤(pán)、比例尺等各部分的正確性和完整性。

3.4效果圖處理

建模：景觀渲染可在CAD軟件中進(jìn)行。通過(guò)在三維軟件中添加一些修改命令，可以很容易地完成常見(jiàn)的草圖建筑、地面規(guī)劃、道路等。地形的建立可以在“地形”中用等高線進(jìn)行。彎道生產(chǎn)很難處理。常用的方法是先采用相應(yīng)命令，然后用投影插件創(chuàng)建曲面。水體僅用一個(gè)平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。具有多種形狀和平面的植物的生成主要有兩種方式：一種是系統(tǒng)中的三維植物模型，另一種是創(chuàng)建厚度為“0”直角相交的“圖像框”，高度由“圖像框”決定。

材質(zhì)：對(duì)象紋理顏色受所提供材料的影響。紋理的變化和材質(zhì)參數(shù)的變化創(chuàng)造了幾乎所有的東西，如地面、墻壁、素描等，大部分景觀材質(zhì)對(duì)象都可以通過(guò)“位圖”顯示，水體材質(zhì)可以用“凹凸”和“框”精確顯示。

光線：光線對(duì)環(huán)境有整體的場(chǎng)景，可以顯示白天和夜晚的景物等多種效果。在白天環(huán)境下，環(huán)境照明通過(guò)模擬陽(yáng)光的方式由“平行光”“光燈”和“天光”組成。而相機(jī)等效于另一個(gè)點(diǎn)，確定最終渲染類(lèi)型。

渲染：當(dāng)場(chǎng)景調(diào)到渲染階段時(shí)，可以通過(guò)相機(jī)渲染不同的視點(diǎn)圖像，采用相應(yīng)格式進(jìn)行渲染。這種格式有力地通過(guò)添加相應(yīng)功能來(lái)消除圖像中的陰影。

后期效果處理：對(duì)于未完成的渲染，如植物、天空、角色等，需要在以后進(jìn)行處理。效果圖是另一個(gè)客觀視圖透視效果的參考。在處理不同的材料時(shí)，除了考慮不同物體的位置、高度和尺寸外，還需要考慮整個(gè)畫(huà)面的光線、色調(diào)和風(fēng)格的統(tǒng)一。

4 結(jié)束語(yǔ)

CAD應(yīng)用于景觀圖像處理的發(fā)展前景較為廣闊。景觀建筑圖像處理技術(shù)的發(fā)展，減輕了設(shè)計(jì)師的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，并提供了及時(shí)的修改。此外，電子文件的采用更便于通信、存儲(chǔ)和應(yīng)用。但同時(shí)，CAD繪圖也存在著與手繪相比缺乏藝術(shù)性的缺陷。隨著圖形學(xué)的發(fā)展以及CAD技術(shù)的更新升級(jí)，此類(lèi)問(wèn)題可迎刃而解。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】