景觀參數(shù)化設(shè)計(jì)的形成邏輯

李 晶，王 濤，卞綺瑋，于蘇誠(chéng)，陳樂(lè)彥（南京林業(yè)大學(xué)， 江蘇 南京 210037）

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)

1.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)及國(guó)內(nèi)外研究概況

設(shè)計(jì)的參數(shù)化和參數(shù)化設(shè)計(jì)是兩個(gè)不同的范疇。只有建立在充分利用參數(shù)運(yùn)算，精確約束和改變形式、反映系統(tǒng)特性、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變化的基礎(chǔ)上，形成運(yùn)算-生成的集合體，以達(dá)到設(shè)計(jì)目的，才能稱為參數(shù)化設(shè)計(jì)[1]。而如果僅僅是涉及參數(shù)化，量化運(yùn)算程度低的如建筑信息模型（building information modeling,BIM）、數(shù)字化、非線性設(shè)計(jì)等，都同參數(shù)化設(shè)計(jì)有本質(zhì)的區(qū)別。

參數(shù)化設(shè)計(jì)的發(fā)展建立在設(shè)計(jì)思維發(fā)展和計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)之上，是技術(shù)革命帶來(lái)的設(shè)計(jì)方式演進(jìn)。從早期的草圖思維表達(dá)、認(rèn)識(shí)論上的反思實(shí)踐到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)再到如今設(shè)計(jì)工具上算法、人工智能和數(shù)據(jù)庫(kù)的引進(jìn)。每一次設(shè)計(jì)方式的發(fā)展都建立在對(duì)前一階段的批判吸收和最新技術(shù)成果的運(yùn)用之上，參數(shù)化設(shè)計(jì)也是如此。

綜合相關(guān)文獻(xiàn)[2]，目前參數(shù)化設(shè)計(jì)的發(fā)展有 3 個(gè)條件：參數(shù)化思維發(fā)展成熟、幾何學(xué)和其他相關(guān)理論引入、計(jì)算機(jī)科學(xué)和算法生成的發(fā)展和應(yīng)用。參數(shù)化設(shè)計(jì)還擁有三個(gè)特點(diǎn)，即對(duì)設(shè)計(jì)思維和復(fù)雜客體的參數(shù)化探索、場(chǎng)地性能導(dǎo)向的參數(shù)化設(shè)計(jì)、將理性思考與科學(xué)參數(shù)相結(jié)合。

1.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)的哲學(xué)來(lái)源

參數(shù)化是后現(xiàn)代思潮關(guān)于結(jié)構(gòu)主義的生動(dòng)體現(xiàn)。結(jié)構(gòu)主義的代表人物是法國(guó)后現(xiàn)代哲學(xué)家吉爾德勒茲，建筑學(xué)中，其“褶皺、圖解、生成”等概念對(duì)建筑參數(shù)化思維的形成發(fā)展有著深刻的影響。風(fēng)景園林學(xué)所注重的差異、多元和動(dòng)態(tài)聯(lián)系等設(shè)計(jì)要求，對(duì)德勒茲的哲學(xué)思想也有著天然的呼喚。

褶皺（Fold）理論以“褶皺”作為德勒茲觀念中的世界構(gòu)成基礎(chǔ)，以褶皺的概念形式融合了微觀單位和宏觀世界，世界關(guān)于多元化的要求來(lái)自微觀單位與宏觀世界的“褶皺”式不確定聯(lián)系。塊莖理論則強(qiáng)調(diào)對(duì)原始思維框架的“跳躍”，以新靈感、新思維作為解決“想解決而未解決、想做到卻未做到”的突破口，是在一定條件下，對(duì)可忽視領(lǐng)域的入侵和僵化思維的突圍[3]。

目前風(fēng)景園林學(xué)所注重的城市微更新、多元性能要求的共享空間營(yíng)建，體現(xiàn)了“無(wú)根式” “去集中化”的“塊莖”和“圖解生成”思維，旨在營(yíng)建良性小氣候和綜合體。這實(shí)質(zhì)是在已經(jīng)碎片化的城市空間范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)具體障礙沖突聯(lián)系的解構(gòu)、再建構(gòu)，達(dá)到處理各種“利益”（人與自然、人與社會(huì)、場(chǎng)地與外環(huán)境、場(chǎng)地與社會(huì)）之間關(guān)系[4]，并使之臻于和諧的行為。這與德勒茲哲學(xué)思想不謀而合，為探索景觀參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了思路。

1.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)的科學(xué)來(lái)源

21 世紀(jì)將是復(fù)雜性科學(xué)的世紀(jì)，這是霍金對(duì)復(fù)雜科學(xué)的評(píng)價(jià)。復(fù)雜性科學(xué)是指以復(fù)雜性系統(tǒng)為研究對(duì)象，以超越還原論為方法論特征，以揭示和解釋復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律為主要任務(wù)，以提高人們認(rèn)識(shí)世界、探究世界和改造世界的能力為主要目的一種“學(xué)科互涉”的新興科學(xué)研究形態(tài)，其代表之一便是參數(shù)化設(shè)計(jì)[5]。新世紀(jì)后，復(fù)雜科學(xué)以跨學(xué)科形態(tài)方式為設(shè)計(jì)學(xué)提供復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)成為設(shè)計(jì)學(xué)者關(guān)注的一大焦點(diǎn)，風(fēng)景園林學(xué)也必不例外。

2 風(fēng)景園林景觀設(shè)計(jì)的參數(shù)化實(shí)現(xiàn)

2.1 園林景觀設(shè)計(jì)參數(shù)化實(shí)現(xiàn)的政策支持

2020 年 7 月住建部等九部門(mén)發(fā)布了《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見(jiàn)》[6]，為景觀設(shè)計(jì)在推進(jìn)新技術(shù)、理念的革新方面提供了政策支撐。

新時(shí)代以來(lái)，哲學(xué)、政治、經(jīng)濟(jì)、文化等多元化發(fā)展重塑了人們的價(jià)值觀，人們對(duì)景觀的需求與對(duì)景觀藝術(shù)的理解達(dá)到了一個(gè)新的高度，這就給景觀設(shè)計(jì)行業(yè)帶來(lái)了新的問(wèn)題和新的挑戰(zhàn)，這些新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)以復(fù)雜性、交織性為特征，對(duì)原有經(jīng)典的設(shè)計(jì)工具、方法和理念產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)。而參數(shù)化設(shè)計(jì)以其非線性、過(guò)程化、自下而上的思維為特征，對(duì)于把握復(fù)雜性需求具有突出優(yōu)勢(shì)。

2.2 景觀參數(shù)化設(shè)計(jì)的邏輯建構(gòu)：生成邏輯

與理性的人作為設(shè)計(jì)主體的傳統(tǒng)景觀設(shè)計(jì)方式不同，參數(shù)化景觀設(shè)計(jì)將相當(dāng)一部分的場(chǎng)地形成的邏輯任務(wù)交給了計(jì)算機(jī)，這就要求將以功能、形式為特征的景觀價(jià)值進(jìn)行邏輯分類，以期待計(jì)算機(jī)使用數(shù)字手段對(duì)設(shè)計(jì)影響因素進(jìn)行綜合考量[7]。

在辯證法中，內(nèi)容是事物內(nèi)部聯(lián)系的集合，形式是外部聯(lián)系的集合。內(nèi)容決定形式、形式促進(jìn)內(nèi)容。在景觀設(shè)計(jì)中，基于其價(jià)值分類，也可將價(jià)值生成過(guò)程看為形式生成和內(nèi)容生成的統(tǒng)一體。而問(wèn)題的焦點(diǎn)就在于如何“統(tǒng)一”和統(tǒng)一后的新事物是否能、為什么能滿足生態(tài)、城市、人的需求。

景觀參數(shù)化設(shè)計(jì)以場(chǎng)地性能要求為導(dǎo)向，通過(guò)對(duì)人設(shè)計(jì)思維和復(fù)雜客體的標(biāo)準(zhǔn)和要求的量化，生成計(jì)算機(jī)邏輯，以“自下而上”的運(yùn)營(yíng)思路，精確地回應(yīng)場(chǎng)地和人的需求。在策略方面，基于功能和美學(xué)形式建構(gòu)出符合辯證思維的“內(nèi)容生成邏輯”和“形式生成邏輯”，二者相互區(qū)別又相互統(tǒng)一，區(qū)別在于二者分別回應(yīng)不同范疇的場(chǎng)地需求，統(tǒng)一在于二者結(jié)合能夠共同構(gòu)建出功能完備、價(jià)值突出、風(fēng)景優(yōu)美的設(shè)計(jì)作品。

2.3 景觀參數(shù)化設(shè)計(jì)的形式生成過(guò)程

在參數(shù)化設(shè)計(jì)中，所謂“生成”的范疇，就是對(duì)某一元素進(jìn)行認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上的抽象化過(guò)程或者邏輯基礎(chǔ)上的描述過(guò)程。在景觀價(jià)值的計(jì)算機(jī)參數(shù)化表達(dá)上，基于對(duì)象元素的不同，劃分為形式和內(nèi)容生成過(guò)程。其中，當(dāng)元素是對(duì)景觀本身概念的直接表達(dá)時(shí)，這些表達(dá)就是形式生成過(guò)程。

與建筑學(xué)的幾何形式邏輯不同，景觀的形式邏輯表達(dá)注重對(duì)空間布置的安排，這種安排可以在大自然中找到其外在的形式表達(dá)。南京林業(yè)大學(xué)校園綠化在“普遍綠化”的影響下，加之農(nóng)林院校的學(xué)科特征，南林老校區(qū)的綠化模式早期以群植、片植為主，形成“林”的格局。1956 年于整個(gè)校園內(nèi)栽植了喬、灌木共 91 科、315 屬、1 000 種，成為標(biāo)本林教學(xué)實(shí)習(xí)場(chǎng)所。1979 年在原有環(huán)境基礎(chǔ)上進(jìn)行重要節(jié)點(diǎn)的美化整修。1985 年鋪設(shè)草坪 1.8 萬(wàn) m2，栽植各種花灌木和綠籬 680 m 以及杜鵑園、珍貴樹(shù)木園等，初步形成“校中有園、園中有校、公園外貌、科學(xué)內(nèi)容”的美麗校園。1995 年以來(lái)草坪面積增至 5.4 萬(wàn) m2。20 世紀(jì) 90 年代后期，連續(xù)幾年對(duì)校園進(jìn)行綠化和整修。為降低軸線中部四塊綠地過(guò)高的郁閉度，移去其中部分喬木，修建石子路，設(shè)置座椅，栽植花卉，以營(yíng)造優(yōu)美、安全的晨讀環(huán)境。4 片綠地邊緣行列式的圓柏被保留了下來(lái)，蘇聯(lián)模式的特征因此得以延續(xù)。21 世紀(jì)，對(duì)教學(xué)區(qū)、學(xué)生生活區(qū)、教職員住宅區(qū)、紫湖溪沿岸、新運(yùn)動(dòng)場(chǎng)周邊等進(jìn)行綠化工程與景觀建設(shè)，總面積達(dá) 8.9 萬(wàn) m2，形成了以“林”為面、以“園”為點(diǎn)的森林公園式校園[8]。在本案例中，背后隱含的生成邏輯是在人腦中完成的。其堅(jiān)持“普遍綠化”“森林公園式校園”中穩(wěn)定內(nèi)涵的總需求，通過(guò)空間布置和植物生長(zhǎng)預(yù)測(cè)、回應(yīng)不同時(shí)間的小需求變化，最終完成長(zhǎng)時(shí)間線的景觀營(yíng)建，這一點(diǎn)在景觀形式的設(shè)計(jì)過(guò)程中具有普遍性。在參數(shù)化設(shè)計(jì)中，基于這一普遍的景觀設(shè)計(jì)生成邏輯換算計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，以空間布置及空間布置算法、植被生長(zhǎng)一般規(guī)律構(gòu)建系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)這一系統(tǒng)的參數(shù)化預(yù)測(cè)就能夠生成最終的景觀形式。

不僅如此，在算法表達(dá)的過(guò)程中，生成本身也具有過(guò)程性，這種過(guò)程性同樣能對(duì)景觀形式產(chǎn)生影響。在校園綠化整體生成過(guò)程中，具體經(jīng)歷了從無(wú)到有、由少到多、由整變亂的過(guò)程（局部可能是逆向的）。但是我們的認(rèn)識(shí)對(duì)它的反映還只是靜態(tài)的消極反映，很多情況下不夠具體。園林種植的自然生成是永續(xù)運(yùn)動(dòng)的變化過(guò)程。因此在景觀形式生成過(guò)程中，我們還必須引入虛擬時(shí)間。時(shí)間演變和空間布置是形式生成過(guò)程的兩大基本要素。在算法構(gòu)建中，形式生成的空間布局在時(shí)間軸上的具象變化有助于深入理解形式生成過(guò)程，并能夠通過(guò)科學(xué)的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理修正。由此，我們可以得到建立在三維空間中，不斷利用空間布置算法和一般性植被生長(zhǎng)規(guī)律算法生成景觀，利用時(shí)間演進(jìn)算法合理修正景觀形式的生成系統(tǒng)。

2.4 景觀參數(shù)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容生成過(guò)程

內(nèi)容生成過(guò)程是形式生成過(guò)程的基礎(chǔ)，作為因素之一影響形式生成過(guò)程。一般情況下，對(duì)內(nèi)容生成過(guò)程的邏輯建構(gòu)應(yīng)先于形式生成過(guò)程，也比形式生成過(guò)程更加重要。內(nèi)容生成過(guò)程是指設(shè)計(jì)要素在蘊(yùn)含意義、影響因素、功能表達(dá)等抽象層面進(jìn)行的間接構(gòu)成過(guò)程[9]。

內(nèi)容生成過(guò)程反映的是設(shè)計(jì)的人文要素，要求以人為本，力求達(dá)到人與自然和諧共生。內(nèi)容生成區(qū)別于形式生成，雖然二者者密不可分。在對(duì)內(nèi)容生成過(guò)程的參數(shù)化過(guò)程中，要注意區(qū)分主觀和客觀的內(nèi)容要素。主觀內(nèi)容要素包括文化、精神、歷史等。客觀內(nèi)容要素包括自然條件、功能、人、政策等。相比較形式生成過(guò)程，內(nèi)容生成過(guò)程具有要素多元化、參數(shù)復(fù)雜化、系統(tǒng)開(kāi)放化的特征。我們期望構(gòu)建的參數(shù)化內(nèi)容生成系統(tǒng)在哲學(xué)層面涉及價(jià)值及價(jià)值評(píng)價(jià)的問(wèn)題，并以價(jià)值評(píng)價(jià)為基準(zhǔn)，對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行反饋。

相比較于形式生成過(guò)程，內(nèi)容生成過(guò)程的要素更多、要素間的聯(lián)系也更復(fù)雜，要素更新和發(fā)展也更頻繁。對(duì)內(nèi)容生成系統(tǒng)價(jià)值評(píng)價(jià)的算法生成應(yīng)該擺脫認(rèn)識(shí)框架，而從設(shè)計(jì)過(guò)程和體驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行描述，從而進(jìn)一步量化。在對(duì)所有要素的描述中，場(chǎng)地與人是基礎(chǔ)，植被的生長(zhǎng)規(guī)律等是客觀條件。參數(shù)化可以基于人的感官對(duì)場(chǎng)地的環(huán)境、氛圍、序列間交流的反應(yīng)來(lái)表達(dá)。還可以通過(guò)對(duì)人行為的判斷來(lái)區(qū)別空間的開(kāi)放或是私密、靜或者是動(dòng)。內(nèi)容生成的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)以主客觀來(lái)區(qū)分，一般情況下，自然條件的參數(shù)以點(diǎn)參數(shù)為基準(zhǔn)，主觀條件的參數(shù)以范圍為度量。

3 結(jié) 語(yǔ)

設(shè)計(jì)生成系統(tǒng)的平衡是景觀參數(shù)化設(shè)計(jì)的最終要求，具體表現(xiàn)為設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)期望的正反饋和設(shè)計(jì)結(jié)果的自洽。在景觀參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，錯(cuò)綜復(fù)雜的場(chǎng)地要素和景觀序列被統(tǒng)一和量化為參數(shù)邏輯。建立在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)在的自洽即“糾錯(cuò)”和“感性”人機(jī)交互的參數(shù)化反饋基礎(chǔ)上，符合場(chǎng)地實(shí)際、符合以人為本的動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)被建立起來(lái)。該系統(tǒng)有三個(gè)特征：參數(shù)化內(nèi)容生成和形式生成相互促進(jìn)，動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)發(fā)展自洽達(dá)到預(yù)期要求，獲得的一般特征參數(shù)化數(shù)據(jù)被保留并能參與下次設(shè)計(jì)。