城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計研究

宋 攀，韋 華

(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 閻良 710089)

20世紀(jì)60年代發(fā)布的《設(shè)計結(jié)合自然》為城市生態(tài)景觀規(guī)劃建設(shè)提供了強有力的理論基礎(chǔ)，為生態(tài)環(huán)境與人類之間的關(guān)系提供了基礎(chǔ)理論與設(shè)計方法。目前，國內(nèi)城市生態(tài)景觀設(shè)計備受傳統(tǒng)古園林直接影響，但是由于人們的審美差異，針對城市生態(tài)景觀建設(shè)有了各種爭議。在城市生態(tài)景觀設(shè)計中，適應(yīng)時代發(fā)展要求，以數(shù)字化輔助設(shè)計，均衡藝術(shù)性與科技性，促使城市生態(tài)景觀藝術(shù)性與科技性最大限度地滿足人們的個性化需求，有機結(jié)合數(shù)字化輔助設(shè)計是現(xiàn)代化城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計的重中之重[1]。

1 設(shè)計流程分析

目前城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計依舊處于起始階段，雖然已有大量優(yōu)質(zhì)設(shè)計機構(gòu)開始積極關(guān)注該領(lǐng)域，然而城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計過程仍以傳統(tǒng)設(shè)計方法為主，數(shù)字化輔助設(shè)計方法只是輔助。當(dāng)前傳統(tǒng)城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計方法并未將數(shù)字化輔助設(shè)計方法全生命周期應(yīng)用于城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計整個過程，全生命周期數(shù)字化輔助設(shè)計需將數(shù)字化思想轉(zhuǎn)換為完整的數(shù)字化設(shè)計策略，應(yīng)用于城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計全角度[2]。

城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計方法十分重視科學(xué)性，側(cè)重于項目理性分析與科學(xué)整合層面，以準(zhǔn)確高效的數(shù)字化輔助設(shè)計方法，構(gòu)建科學(xué)合理的城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計流程，從而全面呈現(xiàn)項目可量化與不可量化元素，發(fā)展為研究對象，適度分析與理性定性、定量，轉(zhuǎn)變?yōu)橹饔^設(shè)計與參數(shù)化設(shè)計過程中具備實用價值的數(shù)字化信息，以此實現(xiàn)方案設(shè)計與全方位評價[3]。城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計流程具體如圖1所示。

圖1 城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計流程Fig.1 Landscape architecture digital assistant design process

2 設(shè)計方法分析

2.1 數(shù)字化設(shè)計方法

在城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計過程中，采用以傳統(tǒng)設(shè)計方法為主、參數(shù)化為輔的數(shù)字化設(shè)計方法。其中，傳統(tǒng)設(shè)計方法蘊藏著巨大實際價值，即蘊含著博大精深的文化內(nèi)涵，代表著古代文明與城市生態(tài)景觀環(huán)保建設(shè)進程[4]。因此，在城市生態(tài)景觀環(huán)保現(xiàn)代化設(shè)計過程中，還應(yīng)吸收傳統(tǒng)設(shè)計方法的有價值部分，以繼承發(fā)揚我國傳統(tǒng)文化。在數(shù)字化輔助設(shè)計中，還需引進參數(shù)化為輔的設(shè)計方法，這主要是由于在現(xiàn)代化城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計中依然會采用現(xiàn)代化技術(shù)與設(shè)計方案，這樣才能完善并優(yōu)化城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計方法。

2.2 數(shù)字化設(shè)計方法

在城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計中，應(yīng)采用以參數(shù)化建設(shè)為主、傳統(tǒng)設(shè)計方法為輔的數(shù)字化設(shè)計方法[5]。在具體設(shè)計過程中，需做參數(shù)化分析，構(gòu)建參數(shù)化模型，既要保持建筑物及其參數(shù)化模型與城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化模型的同步構(gòu)建，又要以參數(shù)化構(gòu)建為設(shè)計關(guān)鍵部分，同時有機結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)計方法。在以參數(shù)化建設(shè)為主、傳統(tǒng)設(shè)計為輔的數(shù)字化設(shè)計防范中，應(yīng)吸收傳統(tǒng)設(shè)計優(yōu)秀部分，以此為參考依據(jù)，才可保留城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計連續(xù)性與效果統(tǒng)一性，還可充分體現(xiàn)城市生態(tài)景觀環(huán)?，F(xiàn)代化與文化延續(xù)性，從而凸顯城市生態(tài)景觀環(huán)保獨特性與特色，彰顯城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計的科學(xué)、合理性。

2.3 參數(shù)化設(shè)計體系與流程

參數(shù)化設(shè)計主張邏輯性的描述關(guān)系的思想方法，是認(rèn)識事物本質(zhì)的思維模式。城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計中，參數(shù)化設(shè)計的關(guān)鍵在于尋找景觀參數(shù)，并基于項目場地背景、業(yè)主要求、功能分析定位，由參數(shù)化設(shè)計思維層面提取景觀參數(shù)，設(shè)置景觀元素生成原則，并選擇合適的數(shù)字化輔助設(shè)計軟件平臺，通過算法編程建立參數(shù)化邏輯模型，以調(diào)整景觀參數(shù)取值范圍，獲取量化指標(biāo)與景觀設(shè)計方案，在多方協(xié)調(diào)對比分析后確立最終設(shè)計方案。

城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計過程的參數(shù)關(guān)系構(gòu)建，便于設(shè)計人員了解景觀系統(tǒng)所隱藏的規(guī)律性深層邏輯結(jié)構(gòu)與空間秩序，以此設(shè)計出可呈現(xiàn)場所性的景觀。城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計過程并非單純將項目數(shù)據(jù)信息應(yīng)用于分析，而是將具備地理信息數(shù)字化方式的數(shù)據(jù)進行導(dǎo)入、分析、繪圖。所以參數(shù)化方法與城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計本質(zhì)特性相符，是有機整合全部景觀元素，以此生成集成科學(xué)性、藝術(shù)性、文化性、社會性的園林景觀。

城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計的參數(shù)化設(shè)計體系具體見表1。城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計中，將設(shè)計語言轉(zhuǎn)變?yōu)榫坝^空間平面語言，基于坐標(biāo)、高程、矢量空間特征設(shè)定或轉(zhuǎn)換成可量化指標(biāo)，即項目場地綠化覆蓋率、水體比例、景觀容量等，在實際操作時，以統(tǒng)計方法獲取指標(biāo)數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)參數(shù)取值范圍。城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計的參數(shù)化設(shè)計流程具體見表2。

表1 參數(shù)化設(shè)計體系Tab.1 Parametric design system

表2 參數(shù)化設(shè)計流程Tab.2 Parametric design process

3 設(shè)計方法實踐

3.1 項目概況

以T市郊野公園為例，由林地、耕地、水域、濕地、農(nóng)業(yè)、自然村落共同構(gòu)成，具備生態(tài)建設(shè)、休閑旅游等多元化功能，屬于開放性景觀環(huán)境空間，被稱之為未來城市“綠色的肺”，倍受社會各界高度關(guān)注，是城市環(huán)境綠化的有效推動力。郊野公園既能改善城市生態(tài)環(huán)境、保持生態(tài)平衡，又能為城市居民提供戶外活動場地，保障城市生態(tài)經(jīng)濟發(fā)展。

3.2 主題設(shè)計

以生態(tài)優(yōu)先實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?；谟袡C結(jié)合規(guī)劃定位，科學(xué)合理保護利用自然資源，改善生態(tài)狀況，完善并構(gòu)建自然生態(tài)體系，以滿足城市生態(tài)景觀設(shè)計需求，并實現(xiàn)生物植物多樣性，切實保障生態(tài)環(huán)境健康可持續(xù)性，從而豐富郊野生產(chǎn)生活，確保生態(tài)安全；因地制宜與以人為本，緊繞人文歷史與自然風(fēng)貌，整合水文特色與自然風(fēng)光，填挖修整水域邊界，保留自然生態(tài)村落、生態(tài)林地、水系濕地，打造與大自然和諧相處的自然美。郊野公園構(gòu)建對于整個城市綠地景觀系統(tǒng)建設(shè)、自然生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、節(jié)能與自然資源科學(xué)利用等發(fā)揮著有效的推動作用[6]。

3.3 功能布局

城市生態(tài)景觀環(huán)保項目場地的景觀不能局限于視覺感受，還需根據(jù)實際情況有效解決交通、周圍關(guān)系、功能、生態(tài)等多方面相關(guān)問題，并充分挖掘隱匿于當(dāng)前形勢的社會、歷史、文化、意識形態(tài)等因素的本質(zhì)內(nèi)容，切實結(jié)合城市生態(tài)景觀環(huán)保美學(xué)與景觀生態(tài)學(xué)，針對場地進行客觀分析與量化評估，以推動人與景觀和諧相處[7]。

設(shè)計結(jié)構(gòu)具體為以農(nóng)田為核心，以水面打造湖面核心；基于獨流減河的濱水帶與高速公路防護林帶；于基地范圍之內(nèi)打造水環(huán)；精武文化區(qū)、濕地景觀區(qū)、田園風(fēng)光區(qū)、水網(wǎng)密林區(qū)、生態(tài)療養(yǎng)區(qū)。

3.4 水系設(shè)計

城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計項目場地的游覽與建設(shè)用地都屬于可利用土地，需針對既有破壞場地開展生態(tài)設(shè)計，以此滿足游客游覽需要[8]。相比建設(shè)用地，游覽用地的景觀功能布局更加靈活，對于生態(tài)環(huán)境的影響較小，生態(tài)環(huán)保特征更為顯著，而且具備一定的用地適應(yīng)性因子，景觀功能的分區(qū)設(shè)計通常會考慮場地高程、地形坡度、水系、制高點可視化區(qū)域、植被狀態(tài)等環(huán)境要素，以實現(xiàn)可游覽用地的適宜性分析。項目場地水系為坡地地表匯水線，區(qū)域范圍內(nèi)地表匯水量比較大，植被生長較好，可生成天然景觀廊道，比較適合游覽觀光，構(gòu)建水系緩沖帶加以保持并充分合理利用，促使其切身發(fā)揮生態(tài)優(yōu)勢。游覽用地設(shè)施建設(shè)相對簡單，河網(wǎng)水系設(shè)置約80 m緩沖帶。其中，不適合大型配套設(shè)施建設(shè)，主要以植被保育為主，作為景觀廊道更加適合游覽觀賞，步道或者棧道可穿插布置于林地，對于自然植被的影響可忽略不計，坡地整個范圍均適合游覽觀光。

項目場地水域設(shè)計包含5大不同區(qū)域，不同水域的功能觀賞性存在一定差異，即游玩性、觀賞性、專屬性、生產(chǎn)性等。其中，河道以蛇形排布，嚴(yán)格控制河道寬度，兩側(cè)栽植水生植物與耐澇耐鹽耐堿喬灌木；河道放坡主張打造自然淳樸、有助于植物與水禽棲息的生態(tài)空間；濕地周圍針對各個季節(jié)具體狀態(tài)開展相應(yīng)的觀賞活動；突破傳統(tǒng)魚塘設(shè)置，基于自然形態(tài)呈現(xiàn)，以確保漁業(yè)正常生產(chǎn)，增加空間趣味性，在漁業(yè)生產(chǎn)時融入一些商業(yè)活動，以獲取一定經(jīng)濟收益。

3.5 生態(tài)設(shè)計

城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計由項目場地自然生態(tài)條件為出發(fā)點，通過分析地形、道路、林地、水文、濕地等生態(tài)模塊，高程、坡度、坡向等垂直豎向分析與水廊道、生態(tài)敏感性分析等，以構(gòu)成基質(zhì)、廊道、多模塊生態(tài)安全系統(tǒng)。基于此，開展生態(tài)空間控制分析，科學(xué)劃分生態(tài)緩沖區(qū)、生態(tài)保護區(qū)、引導(dǎo)建設(shè)區(qū)等，以獲取項目場地景觀分區(qū)整體框架，并計算各功能區(qū)生態(tài)容量，明確生態(tài)設(shè)計目標(biāo)[9]。

項目場地基于景觀的水適應(yīng)性生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以自然的生態(tài)技術(shù)設(shè)計水源保護與涵養(yǎng)、地下水回補、改善生態(tài)環(huán)境、土地凈化等水適應(yīng)性生態(tài)過程。采取下滲、調(diào)蓄、凈化、回用等措施，利用透水鋪裝、植草溝、儲水池等生態(tài)管理模式，其中，下滲即透水鋪裝通過快速下滲清理徑流污染物，并補充地下水；凈化即以植草溝輔助生態(tài)滯留洼地，指引雨水具體走向，以削減洪峰流量，滯留時沉淀大顆粒物；調(diào)蓄即采集上游海綿措施雨水，以循環(huán)凈化；回用即蓄水池提供廁所或者綠地等循環(huán)用水。利用新型材料，以實現(xiàn)集約化生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)，科學(xué)有效控制徑流污染，改善生態(tài)環(huán)境，多元化植物類型，從而打造生態(tài)居住環(huán)境。城市生態(tài)景觀環(huán)保項目場地設(shè)計的水生態(tài)因子屬于生態(tài)景觀的主要敏感因子，因此，需構(gòu)建水安全與水環(huán)境保護的水生態(tài)設(shè)計系統(tǒng)，基于雨洪管理，增加排洪渠等設(shè)施，防止場地內(nèi)部發(fā)生洪澇災(zāi)害?；谠搭^控制、污水減排、凈化修復(fù)思路，增加生態(tài)濕地處理設(shè)施，避免點源與面源污染，以實現(xiàn)水體環(huán)境全面保護。同時，雨洪需通過區(qū)域內(nèi)水資源節(jié)約與科學(xué)合理利用，以水系與濕地為載體建設(shè)帶狀綠地，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)彼此關(guān)聯(lián)的生態(tài)廊道，沿項目場地周圍構(gòu)建防護綠帶，構(gòu)成生態(tài)屏障。此外，還需構(gòu)建覆蓋范圍廣泛的綠廊系統(tǒng)，以建設(shè)多層次生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局與生態(tài)景觀框架。項目場地雨洪管理體系具體[10-12]如圖2所示。

圖2 項目場地雨洪管理體系Fig.2 Stormwater management system of the project site

基于項目場地生態(tài)特性，以保護、修復(fù)、重建手法構(gòu)建相適應(yīng)的景觀生態(tài)安全體系，利用生態(tài)技術(shù)、生態(tài)經(jīng)濟等貫徹實施景觀環(huán)境生態(tài)指標(biāo)，促使景觀構(gòu)成集成功能、生態(tài)、用地，達到恢復(fù)自然水系、濕地、公共綠地等的生態(tài)效能，建設(shè)基于水系與綠色環(huán)保網(wǎng)絡(luò)的框架復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。以項目場地的綠化種植，發(fā)揮溫度調(diào)節(jié)、防風(fēng)防塵、降噪環(huán)保等作用，追求綠色節(jié)能，資源循環(huán)利用。就濕地范圍，引水淹沒低地，并存蓄雨水，引進水生動植物，過濾地表排水，以恢復(fù)河道生態(tài)，同時大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，嚴(yán)格控制水產(chǎn)養(yǎng)殖，以自然食物鏈種養(yǎng)殖。

城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計的項目場地植物屬于十分關(guān)鍵的自然風(fēng)景資源，自然植被覆蓋范圍既能凈化空氣和水體，又能改善景觀環(huán)境的小氣候，還能保持水土，保障植物自然更新與演變。

3.6 植物配置

城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計的植物種植，既要保護項目場地生態(tài)植被，又要重視改造恢復(fù)植物景觀，基于既有植被與景觀需要，有機結(jié)合林地改造措施，做到因地制宜，縮減土方，以保護土壤、保護原生自然景觀[10]。同時，全面考慮日照、溫度、濕度、土壤等，基于既有植物種植，通過植物季節(jié)性變化與顏色搭配，生成穩(wěn)定的自然生態(tài)植物群落。其中，植物類型選擇時，需對其生存環(huán)境進行綜合考慮，盡可能選擇當(dāng)?shù)刂参?，以發(fā)揮其生態(tài)適應(yīng)性與抗逆性，從而保障植物群落穩(wěn)定性與持久性，以利于人工種植植被與自然植被的高度融合，通過地理信息系統(tǒng)空間分析功能，詳細(xì)分析項目場地坡度、高程、水文，進而為植物景觀種植奠定堅實的科學(xué)依據(jù)。

植物景觀設(shè)計配置流程具體[13-17]如圖3所示。

圖3 植物設(shè)計配置流程Fig.3 Plant design configuration flow

項目場地中的植被基礎(chǔ)較好，主要以當(dāng)?shù)貥淠绢愋蜑橹?，生態(tài)的穩(wěn)定性良好，既有林地作為重點保護區(qū)域，發(fā)揮著綠化帶的自然生態(tài)效用。觀賞瀏覽區(qū)域可就植被生長特征，選擇低成本速生樹木以迅速覆蓋綠化，可配置季節(jié)性變化與色彩搭配植物，以促使植物在不同季節(jié)產(chǎn)生不同狀態(tài)與景觀層次。在項目場地特色景觀功能場所四周交互種植一些大冠幅植物，以遮陰避陽，并種植花期不同的植物，以營造優(yōu)美環(huán)境氛圍。文化娛樂區(qū)域的景觀建筑可切實根據(jù)建筑設(shè)置垂直綠化帶，以發(fā)揮其生態(tài)功能。植物種植可以與人文景觀相配合，以此烘托景觀效果與環(huán)境氛圍，可基于喬木劃分區(qū)域，從而弱化建筑對于自然環(huán)境造成的視覺影響。

在項目場地改造時，需保護既有自然生態(tài)環(huán)境，適當(dāng)處理施工與保護間的密切關(guān)聯(lián)，以此確保項目場地的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。林地保護緩沖帶的生物類型各式各樣，生態(tài)穩(wěn)定性良好，在景觀環(huán)境空間中位于項目場地用地與周圍環(huán)境分隔帶，加以保護既能夠避免項目場地周圍區(qū)域影響其他用地，保護并隔離，能夠作為生態(tài)屏障調(diào)節(jié)場地小氣候。項目場地的地形波動較大，植被生長健康，可生成自然景觀廊道，構(gòu)建生態(tài)緩沖帶可加以保護，基于河網(wǎng)接觸緩沖帶，從而顯著提升生態(tài)環(huán)保作用，而且植物還可涵養(yǎng)水源與保持水土。

4 結(jié)論

在人居環(huán)境日趨復(fù)雜化的現(xiàn)代化社會，生態(tài)環(huán)境逐步惡化，城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計行業(yè)應(yīng)承擔(dān)此艱巨任務(wù)，但是受多因素共同作用，城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化進程一直無法緊跟時代潮流。對此，城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計行業(yè)應(yīng)基于生態(tài)環(huán)保角度，多元化數(shù)字化輔助設(shè)計方法，以把握未來城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計的話語權(quán)。本文提出了城市生態(tài)景觀環(huán)保數(shù)字化輔助設(shè)計方法，并進行了實踐應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)數(shù)字化輔助設(shè)計方法擁有良好的發(fā)展前景，可在很大程度上提升城市生態(tài)景觀環(huán)保設(shè)計的科學(xué)合理性與藝術(shù)性，還可提高設(shè)計與繪圖效率、質(zhì)量，并通過科學(xué)與藝術(shù)結(jié)合產(chǎn)生新邏輯、新動態(tài)。