徐州段大運(yùn)河文化帶數(shù)字景觀建設(shè)的路徑研究

陸萍蘭

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州 221116）

2019年中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《大運(yùn)河文化保護(hù)傳承利用規(guī)劃綱要》，標(biāo)志著大運(yùn)河文化帶上升為國(guó)內(nèi)首例以文化引領(lǐng)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略。2020年，江蘇率先出臺(tái)了相關(guān)政策。近年來(lái)，徐州先后下發(fā)政策性文件，為深入貫徹“保護(hù)好、傳承好、利用好”大運(yùn)河提供了契機(jī)[1]。隨著數(shù)字中國(guó)、數(shù)字城市到來(lái)，徐州作為國(guó)家智慧城市試點(diǎn)，徐州段大運(yùn)河文化帶數(shù)字化建設(shè)已是大勢(shì)所趨。大運(yùn)河文化帶數(shù)字景觀是體現(xiàn)大運(yùn)河文化帶保護(hù)傳承傳播的重要載體，相關(guān)研究也是數(shù)字城市建設(shè)發(fā)展的熱點(diǎn)。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外大運(yùn)河文化帶建設(shè)在保護(hù)層面，多以河為線，運(yùn)用遺產(chǎn)廊道模式，構(gòu)建運(yùn)河流域協(xié)同發(fā)展大格局。例如，美國(guó)伊利運(yùn)河采用遺產(chǎn)廊道系統(tǒng)目標(biāo)管理，在政策層面，有全面系統(tǒng)的法律；法國(guó)米迪運(yùn)河建立的不同遺產(chǎn)管理機(jī)構(gòu)法律，在文化層面，多運(yùn)用主題化闡釋，構(gòu)建遺產(chǎn)文化價(jià)值體系框架，打造城市文旅品牌。在數(shù)字技術(shù)層面，國(guó)外研究以信息管理為基礎(chǔ)，目前已深入到大運(yùn)河文化建設(shè)各個(gè)層面。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于大運(yùn)河文化景觀帶建設(shè)的研究，多集中于文化保護(hù)、生態(tài)修復(fù)、工程提升等方面，對(duì)大運(yùn)河文化帶景觀數(shù)字化的研究分析和歸納總結(jié)空白，缺乏對(duì)大運(yùn)河文化景觀數(shù)字化技術(shù)定量分析設(shè)計(jì)的關(guān)注。以起訖兩端的京杭大運(yùn)河文化帶景觀建設(shè)為例，2021年10月“京杭對(duì)話”，致力于打造璀璨文化帶、綠色生態(tài)帶、繽紛旅游帶。國(guó)際數(shù)字景觀大會(huì)開展后，京杭大運(yùn)河文化帶景觀數(shù)字化前期和方案設(shè)計(jì)模擬應(yīng)用得到有效加強(qiáng)，但徐州段的數(shù)字化水平薄弱，缺乏科學(xué)性、全過(guò)程、系統(tǒng)化、客觀性的數(shù)字化景觀路徑研究。

2 徐州段大運(yùn)河文化帶

徐州段大運(yùn)河文化帶景觀建設(shè)正在積極推進(jìn)中，其中徐州市區(qū)段風(fēng)光旖旎，沛縣段、銅山區(qū)段及邳州市段大多運(yùn)河水岸以硬質(zhì)泊岸堤壩為主，形成了城市和水岸明確的空間，部分區(qū)段堤壩緊貼水面，濱水公共活動(dòng)空間設(shè)計(jì)程度較傳統(tǒng)。2022年徐州段大運(yùn)河規(guī)劃建設(shè)綠色現(xiàn)代航運(yùn)綜合整治工程，以徐州楚漢文化為切入點(diǎn)，對(duì)兩岸工業(yè)風(fēng)貌進(jìn)行提升，形成了“南北運(yùn)通，漢河伴生”的主題定位。

隨風(fēng)景園林4.0時(shí)代的到來(lái)，徐州段大運(yùn)河文化帶景觀基于經(jīng)驗(yàn)、感性的設(shè)計(jì)很難在數(shù)字化時(shí)代發(fā)揮引領(lǐng)作用，只有拓展大運(yùn)河文化帶景觀數(shù)字化建設(shè)的路徑，將數(shù)字化理念植入前期設(shè)計(jì)規(guī)劃中，運(yùn)用到中期的方案設(shè)計(jì)與建造中，以及后期的景觀評(píng)價(jià)和管理中，才能滿足更科學(xué)、更合理地推動(dòng)徐州段大運(yùn)河文化帶示范性建設(shè)的需求。

3 數(shù)字景觀

3.1 數(shù)字景觀內(nèi)涵

數(shù)字景觀是定量理性的科學(xué)與定性感性的藝術(shù)相結(jié)合，即軟件技術(shù)與景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合，綜合運(yùn)用航拍、GIS、3DsMax、遙感、Sketchup、Rhion、Lumion、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等數(shù)字技術(shù)，對(duì)景觀環(huán)境信息進(jìn)行采集、分析、設(shè)計(jì)、模擬、建造和評(píng)估的過(guò)程方法和技術(shù)，跨學(xué)科協(xié)作，最終產(chǎn)生最優(yōu)解的結(jié)果[2]。

3.2 數(shù)字景觀案例

3.2.1 上海交運(yùn)智慧灣“萬(wàn)年輪”——可伸縮的3D打印景觀橋

該景觀橋是國(guó)內(nèi)外首例采用3D打印技術(shù)，借助增材制造的面板與機(jī)械聯(lián)動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)，制造而成的一種全新可伸縮功能景觀人行橋——伸為橋，縮為輪?！叭f(wàn)年輪”不僅具備批量化生產(chǎn)、輕量化設(shè)計(jì)、快速安裝、智能通行和景觀雕塑的復(fù)合功能，而且在審美方面也別具匠心，造型獨(dú)特、裝飾精良，利用數(shù)字化技術(shù)將中華傳統(tǒng)文化呈現(xiàn)出來(lái)，創(chuàng)造出前所未有的視覺(jué)盛宴。

3.2.2 拉瓦爾“未來(lái)公園”

拉瓦爾坐落于加拿大魁北克省西南處，基于麻省理工學(xué)院的“明智城市實(shí)驗(yàn)室”，對(duì)未來(lái)公園進(jìn)行了數(shù)字化景觀設(shè)計(jì)的大膽設(shè)想。未來(lái)公園將充分使用數(shù)字技術(shù)擴(kuò)大物理空間，為公眾提供新穎的工作與休閑體驗(yàn)。在景觀雕塑方面，運(yùn)用激光蝕刻等新興技術(shù)創(chuàng)造新穎有趣的景觀雕塑，提高公眾的環(huán)境場(chǎng)所感和培養(yǎng)人們的創(chuàng)造力。在景觀家具方面，設(shè)置智能化公園桌椅，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以合理配置給公眾，并在背面提供電子書寫的功能。在景觀智能化方面，為促進(jìn)人們的交際、鍛煉、學(xué)習(xí)等活動(dòng)，在公園中設(shè)置全息圖、燈光實(shí)體設(shè)備與互動(dòng)界面，人們可以通過(guò)AR應(yīng)用程序進(jìn)行自由的創(chuàng)作虛擬作品。

4 徐州段大運(yùn)河文化帶數(shù)字景觀建設(shè)路徑

4.1 構(gòu)建協(xié)同高效的徐州段大運(yùn)河文化帶數(shù)字景觀格局

徐州舉四達(dá)之路，融合八方文化，不生于此而融于此，徐州段大運(yùn)河文化帶建設(shè)將周邊人文景觀數(shù)字化有機(jī)融入徐州創(chuàng)意城市建設(shè)中，通過(guò)對(duì)大運(yùn)河文化帶景觀植入數(shù)字化理念和方法，為徐州帶來(lái)一個(gè)嶄新的未來(lái)。未來(lái)的大運(yùn)河將實(shí)現(xiàn)從作為基礎(chǔ)設(shè)施的功能之和到作為智慧公共目的地活力之和的華麗轉(zhuǎn)變，成為徐州歷史文化的載體，成為徐州城市生態(tài)的催化劑，成為徐州智慧環(huán)境示范區(qū)。

伴隨智慧生態(tài)園林4.0時(shí)代的到來(lái)[3]，植入數(shù)字化理念、技術(shù)、方法等，不僅可以重新定義公共體驗(yàn)的大運(yùn)河文化帶景觀功能，而且也給整個(gè)徐州城市建設(shè)提供嶄新的思路。期待未來(lái)的徐州將實(shí)現(xiàn)從無(wú)名城市到文化城市的轉(zhuǎn)變，未來(lái)的徐州將實(shí)現(xiàn)從通勤城市到生態(tài)水城的轉(zhuǎn)變，未來(lái)的徐州將實(shí)現(xiàn)從洪澇城市到彈性城市的轉(zhuǎn)變，未來(lái)的徐州將實(shí)現(xiàn)從車行城市到人行城市的轉(zhuǎn)變，未來(lái)的徐州將實(shí)現(xiàn)從工業(yè)城市到智慧新城市的轉(zhuǎn)變。

4.2 引進(jìn)有效的徐州段大運(yùn)河文化帶數(shù)字景觀技術(shù)

4.2.1 徐州段大運(yùn)河文化帶景觀信息數(shù)字化采集

徐州段大運(yùn)河文化帶景觀信息化采集的是大運(yùn)河文化帶環(huán)境中的生態(tài)環(huán)境和形態(tài)環(huán)境。

生態(tài)環(huán)境主要指場(chǎng)所中所有影響景觀效果的生態(tài)因子，包含地理、氣候、水體、土壤、風(fēng)向、照度、生物等自然生態(tài)因子。大運(yùn)河文化帶景觀可以結(jié)合最新的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，如水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)、大氣在線監(jiān)測(cè)、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、空氣風(fēng)向傳感器、生物傳感器、無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)等設(shè)備進(jìn)行信息采集。

形態(tài)環(huán)境指的是場(chǎng)所中物質(zhì)形態(tài)和非物質(zhì)形態(tài)。物質(zhì)形態(tài)主要是指大運(yùn)河文化帶景觀的平面布局和空間組織；非物質(zhì)形態(tài)主要是指大運(yùn)河文化帶的地域文化和社會(huì)習(xí)俗等。物質(zhì)形態(tài)的環(huán)境信息通過(guò)地圖數(shù)字、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，以及遙感技術(shù)、航拍等技術(shù)獲得相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)，同時(shí)借助地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS和遙感技術(shù)RS[4]，為高效完成徐州段大運(yùn)河文化帶景觀環(huán)境的信息采集工作提供技術(shù)支持。

4.2.2 徐州段大運(yùn)河文化帶景觀信息數(shù)字化分析

徐州段大運(yùn)河文化帶景觀信息數(shù)字化分析可以采用地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)[5]，涵蓋對(duì)地形數(shù)據(jù)、水體數(shù)據(jù)、植物數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)的分析。

地形是大運(yùn)河文化帶景觀設(shè)計(jì)中的核心要素，運(yùn)用GIS可以針對(duì)地貌、高程、坡度、坡向及挖填土方量進(jìn)行分析，助力設(shè)計(jì)決策。水體是大運(yùn)河文化帶景觀設(shè)計(jì)中的典型要素，可采用測(cè)繪、遙感技術(shù)、傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)水文數(shù)據(jù)。植物是大運(yùn)河文化帶景觀設(shè)計(jì)中的重要要素，對(duì)植物本身進(jìn)行測(cè)定分析，借助植物資源檢索數(shù)據(jù)庫(kù)和植物設(shè)計(jì)應(yīng)用數(shù)字模型進(jìn)行外部評(píng)價(jià)和分析，達(dá)到內(nèi)外綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。行為是大運(yùn)河文化帶景觀設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵要素，可以從已經(jīng)建成的環(huán)境行為和主體感知行為進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。已經(jīng)建成的環(huán)境行為分析，可結(jié)合問(wèn)卷星的潛在人群分析，確定該區(qū)域的設(shè)計(jì)定位、環(huán)境容量、交通通達(dá)性和服務(wù)人群，幫助確立空間規(guī)劃和道路選線。主體感知行為分析主要從五感、生理和心理3方面進(jìn)行，可借助眼動(dòng)儀、噪音頻譜分析儀、收縮壓和舒張壓及脈搏的平均數(shù)值、問(wèn)卷調(diào)查法等進(jìn)行量化分析。

4.2.3 徐州段大運(yùn)河文化帶景觀數(shù)字化設(shè)計(jì)

（1）徐州段大運(yùn)河文化帶景觀方案推敲設(shè)計(jì)。方案推敲設(shè)計(jì)主要基于對(duì)環(huán)境的地形、氣候、照度、功能等的反復(fù)分析驗(yàn)證推敲的過(guò)程設(shè)計(jì)。針對(duì)徐州段大運(yùn)河文化帶地形方案推敲，可以借助等高線地形圖、規(guī)則網(wǎng)格（Grid）、不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）[6]，梳理地形高度和地貌形態(tài)。其中GIS可以對(duì)場(chǎng)地的高程、坡度、坡向等進(jìn)行初步分析，SU可以基于等高線地圖標(biāo)高快速直觀地呈現(xiàn)出場(chǎng)地高程變化概況。關(guān)于徐州段大運(yùn)河文化帶微氣候的模擬可采用分布參數(shù)法CFD模型。對(duì)于徐州大運(yùn)河文化帶景觀功能分析，較大尺度的線性文化帶景觀可采用GIS和Lumion進(jìn)行出入口、道路和節(jié)點(diǎn)場(chǎng)地的計(jì)算和模擬，讓景觀規(guī)劃功能更科學(xué)、動(dòng)線、合理。

（2）徐州段大運(yùn)河文化帶景觀方案數(shù)字化設(shè)計(jì)。數(shù)字化設(shè)計(jì)在徐州段大運(yùn)河文化帶景觀方案中的體現(xiàn)，主要從兩方面入手。

一是利用參數(shù)化進(jìn)行設(shè)計(jì)。借助GIS、Grasshopper、Rhion、LIM等參數(shù)化軟件將景觀設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)結(jié)果等設(shè)計(jì)過(guò)程轉(zhuǎn)化為一種可以控制指定參變量規(guī)則的參數(shù)模型，任何一個(gè)參變量的變化都會(huì)影響設(shè)計(jì)結(jié)果。通過(guò)人機(jī)交互的方式實(shí)時(shí)體驗(yàn)景觀數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)情況，并加以分析和利用。由于該方法仍處于初期階段，所以需要設(shè)計(jì)師在大運(yùn)河文化帶建設(shè)中努力嘗試。例如，袁旸洋等借助ArcGIS對(duì)南京牛首山景區(qū)道路參數(shù)化風(fēng)景道路選線[7]。

二是進(jìn)行數(shù)字化輔助設(shè)計(jì)，借助CAD進(jìn)行二維圖形繪制，并運(yùn)用3D、SU、Lumion等建立三維模型。數(shù)字化設(shè)計(jì)能夠讓設(shè)計(jì)師在短時(shí)間內(nèi)，快速了解徐州段大運(yùn)河文化帶景觀的場(chǎng)所環(huán)境，輕松掌握參數(shù)化設(shè)計(jì)邏輯性、系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)思維，簡(jiǎn)單易操作的Revit、Archicad 參數(shù)化工具與 Grasshopper、Dynamo參數(shù)化軟件，構(gòu)建立體參數(shù)映射模型，幫助設(shè)計(jì)師更深層次地理解大運(yùn)河文化帶景觀現(xiàn)狀。

4.2.4 徐州段大運(yùn)河文化帶景觀場(chǎng)景模擬

徐州段大運(yùn)河文化帶景觀場(chǎng)景模擬可以采用建模加渲染、虛擬現(xiàn)實(shí)VR、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)AR及混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)MR等，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)形成的景觀參數(shù)化模型[8]，采用 3DsMax、Sketchup、Lumion 等三維建模技術(shù)進(jìn)行空間模擬，采用效果圖、動(dòng)畫、視頻等方式進(jìn)行虛擬展示，創(chuàng)造身臨其境的感覺(jué)，幫助非專業(yè)人員或?qū)＜依斫庠O(shè)計(jì)師的景觀規(guī)劃意圖，參與規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，為后期大運(yùn)河文化帶景觀建設(shè)決策提供直觀的參考。

4.3 創(chuàng)新立體多元的徐州段大運(yùn)河文化帶數(shù)字景觀建管

4.3.1 徐州段大運(yùn)河文化帶景觀數(shù)字化建設(shè)

基于景觀數(shù)字化4.0時(shí)代越來(lái)越多的景觀設(shè)計(jì)元素，可以通過(guò)3D打印、數(shù)控加工及數(shù)控建造等進(jìn)行智能建造。當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛的是3D打印技術(shù)在景觀小品、景觀橋、景觀雕塑等景觀元素中的應(yīng)用。例如，景觀小品的數(shù)字化建設(shè)可以采用CAD、3DsMax結(jié)合Grasshopper進(jìn)行軟件的參數(shù)化建模，然后利用激光切割機(jī)和3D打印等硬件數(shù)字工具建造。

4.3.2 徐州段大運(yùn)河文化帶景觀數(shù)字化管理

通過(guò)信息存儲(chǔ)技術(shù)可以建立系統(tǒng)性和實(shí)時(shí)性的大運(yùn)河文化帶景觀資源信息庫(kù)，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)形成的景觀參數(shù)化模型幫助設(shè)計(jì)師和城市規(guī)劃者較為快速有效獲取現(xiàn)狀資源信息。一方面，采集徐州段大運(yùn)河文化帶基礎(chǔ)資料，構(gòu)建大運(yùn)河文化帶景觀的數(shù)據(jù)庫(kù)；另一方面，引入景觀信息系統(tǒng)LIM，在充分了解徐州段大運(yùn)河文化帶景觀要素的基礎(chǔ)上，秉持系統(tǒng)論理念，結(jié)合參數(shù)化設(shè)計(jì)的景觀成果，研發(fā)適用于景觀行業(yè)的數(shù)字化軟件平臺(tái)，讓設(shè)計(jì)前期、中期及后期都能形成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化管理，可全程關(guān)注設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)的因變量，實(shí)時(shí)產(chǎn)出模擬設(shè)計(jì)效果且可控可調(diào)，便于提升徐州段大運(yùn)河文化帶景觀全過(guò)程管理。

5 結(jié)語(yǔ)

為積極響應(yīng)國(guó)家“數(shù)字中國(guó)”、徐州“數(shù)字城市”等政策和舉措，適應(yīng)新形勢(shì)、新要求，徐州段大運(yùn)河文化帶景觀通過(guò)引入數(shù)字技術(shù)，以期達(dá)到優(yōu)化人文景觀、傳播運(yùn)河文化、引領(lǐng)數(shù)字城市的優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)持保護(hù)優(yōu)先，深化內(nèi)涵挖掘，加強(qiáng)智慧活化，重點(diǎn)打造虛實(shí)交融的大運(yùn)河景觀，提升大運(yùn)河沿岸人文、生態(tài)、智慧風(fēng)景，讓千年運(yùn)河煥發(fā)新的時(shí)代生機(jī)。