數(shù)字景觀技術(shù)在中國(guó)風(fēng)景園林領(lǐng)域的研究前瞻

張婕瓊，劉藝

青島市建筑設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份有限公司

前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，為更好地滿足公眾審美需求，提高獲得感、滿足感、幸福感，相關(guān)地區(qū)投入大量資源，進(jìn)行風(fēng)景園林景觀的規(guī)劃建設(shè)，旨在改善居住環(huán)境，增強(qiáng)區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力[1]。考慮到風(fēng)景園林對(duì)于美觀性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性的要求，越來(lái)越多的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，嘗試轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)方式，將數(shù)字景觀技術(shù)納入到設(shè)計(jì)活動(dòng)中，通過(guò)技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)景園林信息采集、監(jiān)測(cè)、分析、模擬、創(chuàng)造、再現(xiàn)等環(huán)節(jié)的全方位整合，推動(dòng)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

一、數(shù)字景觀技術(shù)概述

梳理數(shù)字景觀技術(shù)基本原理，細(xì)化技術(shù)構(gòu)成與使用場(chǎng)景，有助于設(shè)計(jì)人員形成正確的觀念認(rèn)知，準(zhǔn)確把握數(shù)字景觀技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，為后續(xù)其技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮與應(yīng)用。

數(shù)字景觀技術(shù)作為一種全新的技術(shù)模式，強(qiáng)調(diào)利用數(shù)字顯示技術(shù)、3D 技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)園藝、雕塑、水景等手法演示出來(lái)，形成一個(gè)可控的景觀空間。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為平臺(tái)，通過(guò)GIS 技術(shù)、遙感技術(shù)、遙測(cè)技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、傳感技術(shù)全方位運(yùn)用，搭建起數(shù)字化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)中風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的集約化、靈活化、高效化，推動(dòng)設(shè)計(jì)流程有效整合。例如，在數(shù)字景觀技術(shù)支持下，設(shè)計(jì)人員能夠更加綜合全面地處置主體數(shù)據(jù)與客體數(shù)據(jù)，真正將風(fēng)景園林融入到自然環(huán)境以及人為環(huán)境之中，體現(xiàn)風(fēng)景園林整體美感，消除設(shè)計(jì)盲區(qū)[2]。對(duì)于數(shù)字景觀中的主體數(shù)據(jù)，主要來(lái)源于公眾對(duì)風(fēng)景園林滿意度、期望值以及需求信息；對(duì)于數(shù)字景觀中的客體數(shù)據(jù)，主要來(lái)源于氣候、水文、植被、文化風(fēng)俗等，如圖1 所示。

圖1 數(shù)字景觀技術(shù)構(gòu)成示意圖

依托數(shù)字景觀技術(shù)的聯(lián)動(dòng)，設(shè)計(jì)人員可以更好地將人類行為活動(dòng)、風(fēng)景園林空間形態(tài)與生態(tài)與設(shè)計(jì)實(shí)踐聯(lián)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)景園林要素更好地滿足公眾心理訴求。通過(guò)對(duì)主體數(shù)據(jù)和客體數(shù)據(jù)開(kāi)展綜合性評(píng)估分析，設(shè)計(jì)人員可以在短時(shí)間內(nèi)，掌握風(fēng)景園林設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性要求，明確風(fēng)景園林設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為后續(xù)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作高質(zhì)量開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、數(shù)字景觀技術(shù)對(duì)中國(guó)風(fēng)景園林領(lǐng)域作用

數(shù)字景觀技術(shù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，對(duì)中國(guó)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)成效有著最為直接點(diǎn)影響。全方位總結(jié)過(guò)往經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)原有思維方式與工作理念的深刻轉(zhuǎn)換，使數(shù)字景觀技術(shù)合理化、高效化應(yīng)用。

（一）實(shí)現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)模擬的可視化

數(shù)字景觀技術(shù)在中國(guó)風(fēng)景園林中的應(yīng)用，有效延伸了景觀設(shè)計(jì)的時(shí)間跨度，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)模型的支持下，充分運(yùn)用景觀現(xiàn)象發(fā)展變化規(guī)律，模擬不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)園林景觀特點(diǎn)、變化過(guò)程，以此為契機(jī)，摸索風(fēng)景園林景觀變化規(guī)律，科學(xué)預(yù)測(cè)發(fā)展變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)園林景觀設(shè)計(jì)結(jié)果的模擬化，輔助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工企業(yè)以及業(yè)主單位進(jìn)行設(shè)計(jì)決策，增強(qiáng)園林風(fēng)景項(xiàng)目參與主體之間的協(xié)作聯(lián)動(dòng)能力[3]。例如，部分設(shè)計(jì)團(tuán)利用元胞自動(dòng)機(jī)、馬爾科夫模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)環(huán)境生態(tài)等復(fù)雜設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行模擬，從而將不同的設(shè)計(jì)參與，以更為直觀、更為全面的方式呈現(xiàn)出來(lái)，便于風(fēng)景園林項(xiàng)目有關(guān)參與主體，可以從各自專業(yè)領(lǐng)域出發(fā)，評(píng)估景觀設(shè)計(jì)方案的可行性，為后續(xù)開(kāi)發(fā)建設(shè)、保養(yǎng)維護(hù)等工作的有序開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）實(shí)現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)場(chǎng)景的可視化

數(shù)字景觀技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的輔助下，可以更為清晰表達(dá)出風(fēng)景園林設(shè)計(jì)意圖，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)元素充分運(yùn)用以及設(shè)計(jì)語(yǔ)言的延續(xù)，形成更具地方特色的風(fēng)景園林。具體來(lái)看，設(shè)計(jì)人員通過(guò)建模和渲染工具的使用，將傳統(tǒng)平面圖、鳥(niǎo)瞰圖設(shè)計(jì)場(chǎng)景表達(dá)方式轉(zhuǎn)化為立體式的呈現(xiàn)，并且能夠根據(jù)設(shè)計(jì)人員的基本要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)場(chǎng)景分割，實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)化和整體化的全局性把握，從而降低設(shè)計(jì)人員工作強(qiáng)度，在較短時(shí)間內(nèi)，可以針對(duì)性調(diào)整風(fēng)景園林景觀設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)園林風(fēng)景的科學(xué)設(shè)置。

（三）實(shí)現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)參與的可視化

數(shù)字景觀技術(shù)打破了傳統(tǒng)園林景觀設(shè)計(jì)局限，將更多主體納入到設(shè)計(jì)活動(dòng)中，通過(guò)多種力量有效參與，最大程度地保證景觀設(shè)計(jì)方案可行性與適應(yīng)性。從實(shí)際情況來(lái)看，數(shù)字景觀技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員通過(guò)使用GIS分析評(píng)估工具、數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型等，不斷拓寬設(shè)計(jì)渠道，以此為契機(jī)，優(yōu)化設(shè)計(jì)體系，完善設(shè)計(jì)機(jī)制，更好地服務(wù)于園林景觀設(shè)計(jì)工作。具體來(lái)看，風(fēng)景園林設(shè)計(jì)往往涉及多不同領(lǐng)域，為確保設(shè)計(jì)水平，排除干擾因素影響，設(shè)計(jì)人員在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)之前，借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析的方式，針對(duì)性地進(jìn)行主成分分析、層次分析、系統(tǒng)聚類分析、回歸分析、方差分析，借助數(shù)學(xué)模型的加入，輔助設(shè)計(jì)人員更好地處理風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案中自然要素與人文要素相互關(guān)系，完成兼容性判定，確保風(fēng)景園林設(shè)計(jì)語(yǔ)言的連續(xù)性、連貫性、一致，不斷提升風(fēng)景園林景觀的審美效果。

三、數(shù)字景觀技術(shù)在中國(guó)風(fēng)景園林中應(yīng)用路徑

數(shù)字景觀技術(shù)在中國(guó)風(fēng)景園林中的應(yīng)用，要求設(shè)計(jì)人員發(fā)揮主觀能動(dòng)性，遵循技術(shù)規(guī)律，通過(guò)系列方法舉措，持續(xù)推動(dòng)數(shù)字景觀技術(shù)的深度運(yùn)用。

（一）實(shí)現(xiàn)風(fēng)景設(shè)計(jì)思路快速調(diào)整

數(shù)字景觀技術(shù)作為全新的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)思路以及設(shè)計(jì)要求，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為確保其技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮，有效拓寬使用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)率先做好觀念認(rèn)知的調(diào)整，全方位理解數(shù)字景觀技術(shù)的技術(shù)特性，立足風(fēng)景園林設(shè)計(jì)對(duì)象和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行二者的有效融合，進(jìn)而加速設(shè)計(jì)機(jī)制全方位轉(zhuǎn)型。具體來(lái)看，設(shè)計(jì)人員在數(shù)字景觀技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，一方面要做好案例分析，從理論層面，明確數(shù)字景觀技術(shù)對(duì)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)帶來(lái)的革命性改變，有意識(shí)地進(jìn)行工作重心的調(diào)整，更加主動(dòng)地進(jìn)行數(shù)字景觀技術(shù)的運(yùn)用，驅(qū)動(dòng)原有工作方式轉(zhuǎn)型升級(jí)[4]。另一方面設(shè)計(jì)人員要做好經(jīng)驗(yàn)積累與技能更新，積極參與各項(xiàng)培訓(xùn)活動(dòng)，主動(dòng)進(jìn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，通過(guò)這種方式方法，增強(qiáng)設(shè)計(jì)人員對(duì)數(shù)字景觀技術(shù)熟悉程度，掌握數(shù)字景觀技術(shù)應(yīng)用技巧，更加科學(xué)地將數(shù)字景觀技術(shù)融入風(fēng)景園林設(shè)計(jì)活動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)GIS 技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等系列手段有效運(yùn)用。

（二）實(shí)現(xiàn)風(fēng)景園林?jǐn)?shù)據(jù)量化分析

為最大程度地提升風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案的兼容性，更好地協(xié)同園林景觀的開(kāi)發(fā)成本、維護(hù)支出以及美觀屬性，設(shè)計(jì)人員在景觀設(shè)計(jì)周期內(nèi)，要充分掌握各類數(shù)據(jù)，詳細(xì)論證風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案可行性，實(shí)現(xiàn)風(fēng)景園林的量化設(shè)計(jì)。在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中，主要依靠實(shí)地調(diào)研、人工勘測(cè)的方式，掌握相關(guān)區(qū)域自然環(huán)境有關(guān)數(shù)據(jù)，但這種數(shù)據(jù)采集方式，有著較強(qiáng)主觀性，數(shù)據(jù)結(jié)果容易受到個(gè)人情感因素影響，在很大程度上，影響了風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的量化分析能力，無(wú)形之中，造成了設(shè)計(jì)誤區(qū)，降低了風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案與區(qū)域自然環(huán)境、人文環(huán)境的兼容程度[5]。為應(yīng)對(duì)上述情況，確保風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的量化處理能力，設(shè)計(jì)人員在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，充分利用數(shù)字景觀技術(shù)，完成風(fēng)景園林設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的定向采集。具體來(lái)看，設(shè)計(jì)人員通過(guò)GIS 技術(shù)、機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的地形、地質(zhì)、水文、植被、人口密度等基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如圖2 所示。

圖2 風(fēng)景園林?jǐn)?shù)據(jù)采集表格

整個(gè)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員借助大數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)字信息技術(shù)、媒介景觀技術(shù)、數(shù)據(jù)輸入技術(shù)、三維模型等系列手段，更好地增強(qiáng)風(fēng)景園林?jǐn)?shù)據(jù)獲取能力，輔助設(shè)計(jì)人員修正設(shè)計(jì)方案，根據(jù)地形、地質(zhì)、植被等元素，調(diào)整風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案，增強(qiáng)數(shù)據(jù)獲取與處置能力。同時(shí)與傳統(tǒng)的調(diào)研獲取數(shù)據(jù)相比，設(shè)計(jì)人員通過(guò)多元化技術(shù)舉措，在計(jì)算機(jī)軟件、系統(tǒng)算法支持下，穩(wěn)步提升空間質(zhì)量評(píng)價(jià)能力，為后續(xù)景觀規(guī)劃、景觀選址等活動(dòng)高質(zhì)量開(kāi)展提供數(shù)據(jù)支持。為量化公眾對(duì)風(fēng)景園林的心理感受，設(shè)計(jì)人員利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，分析公眾情緒反應(yīng)，圍繞情緒特征，對(duì)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案作出調(diào)整。具體來(lái)看，借助VR 技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案與公眾之間可以更好地進(jìn)行互動(dòng)。技術(shù)具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員通過(guò)數(shù)字建模技術(shù)、三維掃描儀和全息相機(jī)，打造完整的數(shù)字模型，將風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案真實(shí)性與有效性更為全方位呈現(xiàn)出來(lái)。公眾在感受風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，提出可行性意見(jiàn)或建議，設(shè)計(jì)人員在獲取公眾心理感受后，可以針對(duì)性的對(duì)設(shè)計(jì)方案的細(xì)節(jié)作出調(diào)整，持續(xù)增強(qiáng)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)水平。

（三）實(shí)現(xiàn)風(fēng)景設(shè)計(jì)方法改進(jìn)創(chuàng)新

風(fēng)景園林景觀設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員要充分運(yùn)用技術(shù)手段，改進(jìn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。例如，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)各項(xiàng)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)作出采集、獲取以及共享，通過(guò)設(shè)計(jì)信息采集，輔助設(shè)計(jì)工作有序開(kāi)展，如圖3所示。

圖3 園林風(fēng)景設(shè)計(jì)要素分布空間

借助對(duì)空間要素、環(huán)境要素、文化要素的科學(xué)化應(yīng)用，風(fēng)景園林設(shè)計(jì)更為高效，更好地貼合公眾審美需求。

四、數(shù)字景觀技術(shù)在中國(guó)風(fēng)景園林領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

為更好地推動(dòng)數(shù)字景觀技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)向設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)、實(shí)踐優(yōu)勢(shì)的快速轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)人員立足風(fēng)景園林領(lǐng)域變化趨勢(shì)，積極探討數(shù)字景觀技術(shù)的發(fā)展前景，旨在把握數(shù)字景觀技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)機(jī)制有效布局。

經(jīng)過(guò)技術(shù)的成熟以及經(jīng)驗(yàn)的積累，數(shù)字景觀技術(shù)表現(xiàn)出更強(qiáng)的融入性、更大的可行性、更好的實(shí)用性，充分滿足現(xiàn)階段中國(guó)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)要求。具體來(lái)看，數(shù)字景觀技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中，要注重發(fā)掘技術(shù)要素，降低技術(shù)應(yīng)用時(shí)間成本，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在整個(gè)技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用過(guò)程中，要確保數(shù)字景觀技術(shù)有著更好地融入性，可以最大程度地增強(qiáng)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)效能。同時(shí)，中國(guó)風(fēng)景園林涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，為保證數(shù)字景觀技術(shù)應(yīng)用水平，需要通過(guò)合理的技術(shù)布局，管控技術(shù)使用難度，不斷增強(qiáng)技術(shù)實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)數(shù)字景觀技術(shù)合理化運(yùn)用。

5.結(jié)語(yǔ)

數(shù)字景觀技術(shù)作為中國(guó)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)規(guī)劃的輔助工具，不僅豐富了設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化了設(shè)計(jì)路徑，還極大拓寬了設(shè)計(jì)眼界，設(shè)計(jì)人員可以將更多藝術(shù)風(fēng)格、更多的審美訴求與更多的風(fēng)景要素進(jìn)行匹配，形成最優(yōu)化的中國(guó)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方案。