數(shù)字化設(shè)計在鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)中的運用研究

張馳

摘 要：在信息技術(shù)日趨成熟的時代背景下，數(shù)字技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一切實體性、物質(zhì)性的現(xiàn)象與代碼之間進行編碼、壓縮、傳輸、轉(zhuǎn)換的可能。在信息時代，科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)的關(guān)系也日趨緊密，數(shù)字技術(shù)在設(shè)計領(lǐng)域的研究與實踐越來越多。與此同時，國家大力進行鄉(xiāng)村建設(shè)，全面推進鄉(xiāng)村振興，但目前鄉(xiāng)村建設(shè)存在著諸多的問題，反映到環(huán)境建設(shè)上主要為參與主體、內(nèi)容、形式和可持續(xù)性的普遍性問題?；趯?shù)字技術(shù)的了解，對鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)中數(shù)字化設(shè)計與建造的已有實踐進行調(diào)研分析，多角度分析鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)中的數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)的運用，以期更好地解決鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)的普遍性問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)字技術(shù);數(shù)字化設(shè)計與建造;鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)

一、研究緣起：數(shù)字技術(shù)與“鄉(xiāng)建熱”

如今，信息技術(shù)日趨成熟，數(shù)字技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一切實體性、物質(zhì)性的現(xiàn)象與代碼之間進行編碼、壓縮、傳輸、轉(zhuǎn)換的可能。數(shù)字技術(shù)對設(shè)計師的思維模式、工作方式和設(shè)計方法產(chǎn)生了重大的影響，數(shù)字技術(shù)使人腦的想象空間實現(xiàn)更多維度的延伸，數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)可以實現(xiàn)從虛擬的數(shù)字概念性設(shè)計到實體建造。設(shè)計領(lǐng)域的數(shù)字技術(shù)開始從僅關(guān)注數(shù)字概念設(shè)計到關(guān)注計算機輔助設(shè)計以及實體建造，數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)的研究、實踐成為設(shè)計界的熱門話題。

自從國家號召美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、提出鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略以來，大批設(shè)計師投身到鄉(xiāng)村建設(shè)之中，我國掀起了新一輪的鄉(xiāng)建熱潮。近年來，隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，大批設(shè)計師開始進行鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)，掀起了鄉(xiāng)村建設(shè)熱潮，數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)也作為設(shè)計師改善鄉(xiāng)村環(huán)境的設(shè)計方法而登上鄉(xiāng)村建設(shè)舞臺?！班l(xiāng)建熱”反映了當(dāng)前國人對鄉(xiāng)村問題的高度關(guān)注，也說明鄉(xiāng)村迎來了新的發(fā)展機遇。但同時，鄉(xiāng)村建設(shè)也存在諸多問題，反映到環(huán)境建設(shè)上主要為參與主體、內(nèi)容、形式和可持續(xù)性的普遍性問題。

目前部分設(shè)計師已將數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)應(yīng)用于鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)，本文通過對實際案例進行研究，多角度分析鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)中運用的數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)，以期更好地解決鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)的普遍性問題。

二、研究對象：鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)中的數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)

數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)可以說是設(shè)計師的“工具包”。在理論層面，數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)是對傳統(tǒng)建構(gòu)方式的繼承和發(fā)展;在操作層面，它是通過計算機實現(xiàn)設(shè)計與建造的緊密結(jié)合。這一結(jié)合使得設(shè)計與建造的過程不再只是單純的形式生成或理性卻簡單的材料選擇與搭配，而變成基于形式但高于形式，同時崇尚建造并創(chuàng)新建造的新模式。同時，數(shù)字化建造追求高技但不避諱低技，通過計算機技術(shù)的適當(dāng)介入，在可控制的范圍內(nèi)使傳統(tǒng)營造思想和技法通過參數(shù)化輔助建造的模式獲得批判性的延伸。數(shù)字化設(shè)計與建造必然會驅(qū)動建筑范式的革新。實現(xiàn)工具從手工、傳統(tǒng)機械向數(shù)控機械轉(zhuǎn)變，操作對象從傳統(tǒng)材料變成新三維成型技術(shù)下的多維材料，再變成新材料技術(shù)影響下的復(fù)合材料。

數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)在設(shè)計技術(shù)部分主要有數(shù)字化表現(xiàn)（如三維模型可視化、參數(shù)模型、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實、虛擬仿真等）、數(shù)字化設(shè)計方法（BIM技術(shù)、建筑性能分析與設(shè)計、基于使用者行為模擬的設(shè)計、基于算法的設(shè)計等），在建造技術(shù)部分主要有激光切割、3D打印、數(shù)控機床加工、機械臂加工等智能制造手段。

文章主要針對鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)中數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)實踐進行研究，主要關(guān)注數(shù)字化設(shè)計與建造中的三維模型的可視化、BIM技術(shù)、基于算法的設(shè)計等方面。

三、案例解析：數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)在鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)中的運用

（一）竹藝村——參數(shù)化與傳統(tǒng)工藝再生

在四川道明竹里的項目實踐中，設(shè)計師袁峰運用了數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)，采用了參數(shù)化設(shè)計方法并結(jié)合預(yù)制裝配化建造手段。

道明竹里竹編工藝有著源遠流長的歷史，在設(shè)計當(dāng)中，建筑立面與本地竹編工藝的結(jié)合，為建筑業(yè)的發(fā)展注入新的生機。在景觀環(huán)境的設(shè)計中，設(shè)計師將參數(shù)化設(shè)計和當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)材料——竹子進行融合，給人們帶來既熟悉但空間感受又完全不同的全新體驗。

數(shù)字技術(shù)與歷史悠久的地方技藝、文化高效融合，能促使傳統(tǒng)技藝不斷更新，適應(yīng)時代和人們需求的變化。

越來越多的人的思想發(fā)生轉(zhuǎn)變，開始意識到由于各個鄉(xiāng)村的經(jīng)濟實力、傳統(tǒng)材料的差異，鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)并不能用某一種工業(yè)系統(tǒng)去統(tǒng)一完成。對于投身于鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)的設(shè)計師而言，單純地設(shè)計一個漂亮的房子不是最重要的，重要的是通過一個產(chǎn)業(yè)化體系去改變一個地方。

（二）奉賢村——運用BIM技術(shù)定制鄉(xiāng)宅

上海奉賢村所處位置是城市周邊地帶，回遷設(shè)計需要把農(nóng)民土地集中，建設(shè)居住示范區(qū)。

鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)不是某一方所能單獨決定和完成的，設(shè)計師并不能決定鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)的所有內(nèi)容。設(shè)計師主要負責(zé)設(shè)計和建造，架起村民和相關(guān)部門之間的橋梁。上海奉賢村的設(shè)計正是運用了數(shù)字化設(shè)計方法中的BIM技術(shù)，從而打通了相關(guān)部門、村民、設(shè)計師及施工方之間的關(guān)系。

在設(shè)計該項目時，根據(jù)國家對于鄉(xiāng)村住宅的相關(guān)政策，從而推導(dǎo)出標準戶型，并且將所有跟造價相關(guān)的立面體系進行梳理編碼。不同于對城市進行設(shè)計的梳理編碼，在此項目上的梳理主要是為了給村民提供可以參與設(shè)計、自主選擇的共造機會。

在推導(dǎo)出標準戶型以后，設(shè)計師與村民利用Revit模型進行高效的現(xiàn)場溝通。部分村民不會使用電腦，所以設(shè)計師制作出有五個選擇方向的住宅設(shè)計手冊，這五個方向的設(shè)計是在控制造價的基礎(chǔ)上進行的。第一步，選擇平面，村民可以根據(jù)住戶人數(shù)選擇戶型;第二步，選擇門斗，村民可以根據(jù)自己的喜好選擇門斗的形式;第三步，選擇屋頂形式;第四步，選擇立面形式，村民可以根據(jù)自己的生活習(xí)慣決定立面開窗的形式，可自主選擇開幾個窗戶、開多大尺寸的窗戶、平窗還是凸窗等;第五步，選擇立面材料，村民可以決定自己住宅的立面是用磚還是用涂料。選擇完成后，現(xiàn)場用彩色打印機把四個立面及鳥瞰圖打印出來。村民因為參與了自己住宅的部分設(shè)計，對此十分感興趣，也因此對自己所居住的鄉(xiāng)村環(huán)境產(chǎn)生了認同感與歸屬感。該項目通過BIM技術(shù)村民進行貼身服務(wù)，建立了一個村民、設(shè)計師、相關(guān)部門及施工方對話的渠道。

四、思考辨析：多角度分析鄉(xiāng)村環(huán)境數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)

（一）共建——提高村民參與度

對于鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)的主體性問題，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部提出了將“共同締造”理念運用到鄉(xiāng)村建設(shè)中來。這樣能充分發(fā)揮村民、相關(guān)部門、設(shè)計師三方的力量，鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)的主體性問題也會得到進一步的解決，提高村民的參與度。但是由于村民普遍文化水平不高，很難參與具體的設(shè)計創(chuàng)作，只能在設(shè)計過程中提出自己的愿景，實際上村民的參與興致并不高。

數(shù)字化設(shè)計方法基于算法制定的規(guī)則，使人人都變成設(shè)計師。只需要改變小小的一個變量就可以在在短時間內(nèi)生成若干模型方案，而村民就可以在設(shè)計師制定的規(guī)則內(nèi)依自己喜好、生活習(xí)慣等來選擇自己居住環(huán)境的設(shè)計形式，并且模型信息的可視化使村民能夠更直接地參與鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)，村民對于鄉(xiāng)村環(huán)境會更有認同感和歸屬感。

（二）高效——縮短設(shè)計建造周期

將數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)應(yīng)用到鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)之中，對于各方都有極大的幫助。

對于設(shè)計師而言，數(shù)字化技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)計和建造的一體化，實現(xiàn)質(zhì)量可控;對于相關(guān)部門而言，BIM技術(shù)的介入可以很好地控制造價;對于施工方而言，可視化的模型能清晰展示各種細節(jié)，使施工團隊可以在不犧牲質(zhì)量的前提之下實現(xiàn)精準快速建造，從而提高施工效率，降低施工難度。

（三）引流——激發(fā)鄉(xiāng)村活力

目前鄉(xiāng)村發(fā)展的主要問題在于一些村莊缺人氣、缺活力、缺生機。部分鄉(xiāng)村十分破敗，老弱婦孺留守，房堵窗、戶封門，村里可以見到的年輕人不多，村莊空心化、農(nóng)戶空巢化、農(nóng)民老齡化的趨勢不斷加劇。

數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)的一個優(yōu)勢就是對于非線性形式的設(shè)計和建造，這種異形的建筑或景觀構(gòu)筑物借由當(dāng)今發(fā)達的網(wǎng)絡(luò)平臺，可以給鄉(xiāng)村帶來超乎想象的人流量，進而激發(fā)鄉(xiāng)村的活力，促進鄉(xiāng)村發(fā)展。

（四）多維——材料的多維表達

進行鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)，要考慮鄉(xiāng)村的特性，運用各種材料進行多維表達。

數(shù)字技術(shù)的先進和鄉(xiāng)村的相對落后，構(gòu)成了二者的矛盾關(guān)系，而材料或許是二者的融合劑，利用數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)，可以對傳統(tǒng)材料進行多維表達，使數(shù)字技術(shù)更好地服務(wù)鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)。

（五）更新——促進傳統(tǒng)工藝更新

哲學(xué)教授安迪·克拉克認為，人生來就是半人半機器。很久之前人類就開始使用工具，現(xiàn)在延伸為與機器人進行合作。

在信息化時代，與其渲染傳統(tǒng)工藝的過時，不如將之合理地融入鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)，或許會有超乎意料的效果。如將鄉(xiāng)村環(huán)境建設(shè)中景觀小品的設(shè)計與建造拆分成數(shù)字化設(shè)計建造部分和傳統(tǒng)工藝設(shè)計建造部分，然后組裝成一件完整的作品，或者運用數(shù)字化設(shè)計的方法進行設(shè)計，在建造層面，可以數(shù)字化建造為主、傳統(tǒng)手工藝為輔的方式來操作。這種結(jié)合可以促使傳統(tǒng)技藝更新，高效而低價地實現(xiàn)復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)，從而達到適應(yīng)時代變化的需求。

參考文獻：

[1]金云峰，楊玉鵬.數(shù)字化設(shè)計與建造技術(shù)在景觀中的應(yīng)用研究[J].西部人居環(huán)境學(xué)刊，2016（1）：95-100.

[2]潘瑩，黎國慶.中國近期鄉(xiāng)建發(fā)展概況與類型解析[J].南方建筑，2018（6）：15-22.

[3]門坤玲，魯曉軍.回歸“真善美”的鄉(xiāng)村建設(shè)探析：以無錫市陽山鎮(zhèn)環(huán)境景觀設(shè)計實踐為例[J].藝術(shù)百家，2017（3）：225-226.

[4]高仕棠，彭嬙.萬燈喜月：數(shù)字化設(shè)計遇上傳統(tǒng)技藝[J].建筑學(xué)報，2014（12）：101-104.

[5]袁烽，王振飛，王鹿鳴.走向另一種“自主”? 袁烽、王振飛、王鹿鳴對談[J].時代建筑，2013（4）：36-39.

[6]袁烽.數(shù)字化設(shè)計與建造新方法論驅(qū)動下的范式轉(zhuǎn)化[J].建筑技藝，2014（4）：30-31.

作者單位：

四川美術(shù)學(xué)院