數(shù)字景觀技術(shù)在風(fēng)景園林學(xué)科中的應(yīng)用分析

常家容，李桂芳，朱司甲

（1.桂林理工大學(xué) 旅游與風(fēng)景園林學(xué)院，廣西 桂林 541000；2.廣西旅游產(chǎn)業(yè)研究院，廣西 桂林 541000）

0 引言

在快速城市化的時(shí)代，城市空間的迅速擴(kuò)張以及自然土地的大量利用，自然生態(tài)受到一定的破壞，發(fā)展過程中忽視了自然生態(tài)以及大眾訴求等方面的反饋，從而引發(fā)了一系列城市環(huán)境問題。因此當(dāng)下的發(fā)展，需要協(xié)調(diào)好自然生態(tài)、城市發(fā)展以及大眾訴求三者之間的關(guān)系，爭(zhēng)取和諧發(fā)展。

風(fēng)景園林學(xué)科的發(fā)展歷程總的來說就是在追求藝術(shù)和科學(xué)相統(tǒng)一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和數(shù)字時(shí)代的到來，數(shù)字景觀技術(shù)已然成為解決當(dāng)下風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中一些“疑難雜癥”的重要手段，這不僅改變了風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的工作運(yùn)行機(jī)制，也在不斷拓寬風(fēng)景園林學(xué)科的涉及范圍。由于數(shù)字科技的發(fā)展熱潮還在不斷加強(qiáng)，這將會(huì)成為未來發(fā)展的一大趨勢(shì)，因此風(fēng)景園林學(xué)科嘗試?yán)脭?shù)字景觀來解決一些面臨的復(fù)雜問題，以此來追求藝術(shù)與科學(xué)的良好統(tǒng)一。

通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字景觀技術(shù)已大力、全面融入風(fēng)景園林學(xué)科當(dāng)中，成為解決當(dāng)下環(huán)境發(fā)展問題的一大有效方法，大幅度提升了景觀評(píng)價(jià)與分析的精準(zhǔn)度，面對(duì)日益復(fù)雜的城市化景觀，風(fēng)景園林人應(yīng)積極推進(jìn)基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)手段的協(xié)同并舉，以期為數(shù)字化景觀建設(shè)做出風(fēng)景園林學(xué)科的貢獻(xiàn)。

1 背景

20 世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)等數(shù)字信息技術(shù)得到了廣泛的推廣，也在很短時(shí)間內(nèi)被大眾所接受，計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)幾乎充斥著整個(gè)生活環(huán)境。因此，目前亟需對(duì)已有的數(shù)字景觀技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性梳理，為后續(xù)解決風(fēng)景園林學(xué)科存在問題提供路徑。

對(duì)于數(shù)字景觀的概念，目前尚無(wú)統(tǒng)一意見。數(shù)字景觀技術(shù)是借助3S 技術(shù)，基于Smart3DCapture、Pix4D 等軟件的三維實(shí)景模型和應(yīng)用測(cè)量生態(tài)環(huán)境因子數(shù)據(jù)的儀器等途徑，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析、方案模擬、數(shù)字化建造和績(jī)效評(píng)價(jià)的方法。數(shù)字景觀，就是將當(dāng)前最尖端的數(shù)字科技運(yùn)用到園林的設(shè)計(jì)之中，提供更加準(zhǔn)確、方便的場(chǎng)地資料，方便日后的資料處理、場(chǎng)地的解析與規(guī)劃。數(shù)字景觀技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機(jī)融合，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和不斷地滲入到風(fēng)景園林的各個(gè)領(lǐng)域，使之步入了數(shù)字化的世界。

在習(xí)近平總書記關(guān)于推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深入融合的論述中指出了今后風(fēng)景園林在發(fā)展方向上將會(huì)出現(xiàn)三種“融合”的發(fā)展格局。第一，“以山水為本、以信息為基礎(chǔ)”，以“融合”為出發(fā)點(diǎn)；第二，風(fēng)景園林以信息技術(shù)和非技術(shù)相結(jié)合為基礎(chǔ)，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的縱向延伸，例如與醫(yī)療保健、餐飲等領(lǐng)域的結(jié)合；第三，基于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，結(jié)合人們對(duì)美好的居住要求，園林景觀設(shè)計(jì)成為一種科學(xué)化的藝術(shù)。所以，當(dāng)前和今后的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是將科學(xué)的數(shù)字景觀技術(shù)和藝術(shù)的景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)有機(jī)地融合起來，從而促進(jìn)新的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的風(fēng)景建筑學(xué)科的融合[1]。

黨的十九大在貫徹“綠色發(fā)展”理念的基礎(chǔ)上，提出了“以園林為中心”的城市綠化。近幾年，城市公園綠地、附屬綠地和古樹的數(shù)量不斷增加；在統(tǒng)計(jì)、查詢、管理等方面存在著諸如數(shù)據(jù)更新、傳輸和共享不夠快、數(shù)據(jù)管理相對(duì)封閉性、數(shù)據(jù)共享等問題；規(guī)劃、評(píng)估和監(jiān)督工作缺乏科學(xué)性，多以手工監(jiān)督和體驗(yàn)監(jiān)督為主。在人們對(duì)美好的居住要求日益增長(zhǎng)的今天，城市綠化仍然存在很多不平衡和不健全的問題。厘清目前國(guó)內(nèi)外數(shù)字景觀技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展方向，構(gòu)建景觀數(shù)字化的數(shù)字景觀規(guī)劃數(shù)學(xué)模式，為今后多學(xué)科的集成打下堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)[2]。

2 數(shù)字景觀技術(shù)研究緣起[3]

2.1 概念

目前，關(guān)于“數(shù)字景觀”的定義尚未形成一個(gè)完整的概念。從字面上說，就是通過多種數(shù)碼顯示技術(shù)和三維技術(shù)來模擬呈現(xiàn)的三維立體園林，或者通過多種數(shù)碼技術(shù)把傳統(tǒng)的園林、雕塑和水景進(jìn)行模擬，結(jié)合文字、圖像、聲音、氣味、燈光等，構(gòu)成一個(gè)可控的環(huán)境。

但是，筆者以上所說的只是“數(shù)字景觀”的一部分?！皵?shù)字景觀”應(yīng)該是指利用電腦技術(shù)，將地理信息系統(tǒng)、遙感和多媒體技術(shù)相結(jié)合。利用互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、模擬技術(shù)、多傳感技術(shù)等多種技術(shù)手段，對(duì)風(fēng)景信息進(jìn)行采集、監(jiān)測(cè)、分析、模擬、創(chuàng)造和復(fù)制的過程。這種方式與技術(shù)，與以往用紙質(zhì)、圖片或?qū)嵨锵嘟Y(jié)合的方式區(qū)分開來。數(shù)字景觀注重一種全新的、超越的、現(xiàn)代的，而數(shù)碼化則是運(yùn)用于景觀的規(guī)劃與設(shè)計(jì)技術(shù)[4]。

從技術(shù)上講，“數(shù)字景觀”還不是一個(gè)全新的觀念，它是隨著電腦技術(shù)在園林中的運(yùn)用而產(chǎn)生的，例如CAD 技術(shù)的幫助、利用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集到的景色圖像的數(shù)字化等。但是，它之所以成為一種專用術(shù)語(yǔ)，也許與世界數(shù)字景觀大會(huì)息息相關(guān)。

2.2 新技術(shù)應(yīng)用的推動(dòng)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算能力和處理速度不斷提高，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、遙感等各種應(yīng)用軟件不斷涌現(xiàn)。GIS、3D 打印、可視化等技術(shù)也層出不窮。在現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展下，數(shù)字景觀技術(shù)在城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益受到重視。

3 研究進(jìn)展

運(yùn)用傳統(tǒng)的文獻(xiàn)計(jì)量方法，對(duì)數(shù)字景觀技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了梳理。本文以Web of Science 核心合集和中國(guó)學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)為主要依據(jù)，對(duì)應(yīng)檢索式分別是TOPIC（digital*）與TOPIC(technology)，TKA=“數(shù)字”，“TKA=“技術(shù)”，檢索日期為2022 年7 月。在排除掉非文獻(xiàn)的情況下，共獲得550 篇外文文獻(xiàn)，419 篇中文文獻(xiàn)。本文利用VOS Viewer 對(duì)關(guān)鍵字進(jìn)行了共線性聚類分析。在聚類過程中，外文文獻(xiàn)的最小值是2，而中文文獻(xiàn)中的最小值是1[5]。

圖1 外文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類

圖2 中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類

3.1 數(shù)字化環(huán)境信息采集[6]

數(shù)字景觀技術(shù)在風(fēng)景園林學(xué)科中應(yīng)用的主要方向是數(shù)字化信息采集與分析，這種方式是基于3D 建模、衛(wèi)星遙感以及三維空間數(shù)據(jù)采集的綜合性方法實(shí)現(xiàn)的。至2010 年，衛(wèi)星遙感、航拍、地理信息模型（GIS）等技術(shù)在風(fēng)景園林學(xué)科中已經(jīng)開始廣泛使用。眾多空間信息采集技術(shù)都被應(yīng)用于對(duì)城市綠地、街頭、山體等空間進(jìn)行精細(xì)化獲取，可以分析植被類別、長(zhǎng)勢(shì)、土地利用、自然災(zāi)害、土壤條件等一系列的信息，構(gòu)建了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為后續(xù)提升場(chǎng)地的評(píng)估、檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)等效率都提供了客觀有效的途徑。

3.2 環(huán)境量化模擬與評(píng)價(jià)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的普及、各類軟件平臺(tái)的推出，都為環(huán)境分析與處理數(shù)據(jù)提供了優(yōu)良便利的條件。GIS 在環(huán)境量化模擬與評(píng)價(jià)的過程中起到了舉足輕重的作用，對(duì)于數(shù)字景觀技術(shù)在風(fēng)景園林領(lǐng)域的運(yùn)用有著里程碑式的意義。在當(dāng)今風(fēng)景園林發(fā)展的一個(gè)大背景下，風(fēng)景園林學(xué)科的研究范圍不斷擴(kuò)大，從宏觀角度來說，數(shù)字景觀技術(shù)會(huì)給風(fēng)景園林帶來巨大變革，極大可能會(huì)改變風(fēng)景園林學(xué)科的整個(gè)研究規(guī)劃技術(shù)指標(biāo)；從微觀角度來說，從研究方法上不斷深入，使得前期調(diào)研更加準(zhǔn)確，讓人們對(duì)于環(huán)境狀況的了解更深一步，也更能順應(yīng)當(dāng)今的社會(huì)發(fā)展。

4 價(jià)值體現(xiàn)

數(shù)字景觀的價(jià)值體現(xiàn)于景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)建造與管控全過程。在設(shè)計(jì)前的調(diào)研階段，遙感技術(shù)、航測(cè)技術(shù)、三維掃描技術(shù)等數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的調(diào)研與資料收集方式，提供了更為全面、客觀的數(shù)據(jù)資料，提升了調(diào)查研究的精確性，呈現(xiàn)了傳統(tǒng)調(diào)研方法難以收集的環(huán)境信息，為景觀設(shè)計(jì)提供了新的視角?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)來源更廣泛、數(shù)據(jù)類型更多樣、數(shù)據(jù)樣本更豐富，比如OSM 開源地圖數(shù)據(jù)、城市POI數(shù)據(jù)等公眾數(shù)據(jù)的獲得成為可能。在上個(gè)世紀(jì)60 年代，出現(xiàn)了通過疊圖進(jìn)行環(huán)境分析的方法，是西方分析和歸納的思維的體現(xiàn)。伴隨與數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，疊圖等傳統(tǒng)的分析方法也依托于計(jì)算機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化，數(shù)據(jù)的處理速度加快、效能提高。數(shù)據(jù)的分析與呈現(xiàn)也從二維平面走向三維空間，高程、坡度、坡向、日照、道路坡度、雨水徑流等空間數(shù)據(jù)分析和城市排水、人口密度、交通情況、城市容積率等數(shù)據(jù)可通過柱形圖、熱力圖等可視化方式呈現(xiàn)。前期數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析的更新與進(jìn)步，為景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的生成提供了更豐富、更合理的數(shù)據(jù)支撐。方案的生成可通過多方案的模擬進(jìn)行比較，以推敲與比選最佳方案。由此，景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的生成更具科學(xué)性與理性，為實(shí)現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)的科學(xué)化奠定了基礎(chǔ)。對(duì)于設(shè)計(jì)成果的呈現(xiàn)而言，從手工模型、電腦建模到虛擬現(xiàn)實(shí)，直至施工環(huán)節(jié)以及最終的績(jī)效評(píng)估，數(shù)字技術(shù)與方法的運(yùn)用，突破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)手法、建設(shè)材料、施工人員與工具等限制，極大地釋放了景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造才情[7]。

5 相較于傳統(tǒng)研究方法的優(yōu)勢(shì)

通過上面的分析，總結(jié)得出數(shù)字景觀技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)景園林學(xué)科相較于傳統(tǒng)研究方法有以下三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)[4]。

①精細(xì)化引導(dǎo)。以往的風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)局限于繪畫的技術(shù)以及建造方式，不僅會(huì)被設(shè)計(jì)師主觀的審美偏向和經(jīng)驗(yàn)所帶走，而且會(huì)出現(xiàn)一定設(shè)計(jì)與建造相分歧的局面。而現(xiàn)如今利用數(shù)字景觀技術(shù)參與進(jìn)風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)，使用更加精確的數(shù)據(jù)，建立全程可控的設(shè)計(jì)體系，以此來推進(jìn)風(fēng)景園林的發(fā)展。

②滿足不同需求。傳統(tǒng)的對(duì)于大眾訴求的調(diào)研方式大都依賴于問卷、訪談、隨機(jī)走訪等形式，結(jié)論不具備普遍性，無(wú)法切實(shí)了解到公眾對(duì)于生活環(huán)境的真實(shí)感受，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過程中很大程度都是趨向于設(shè)計(jì)師自己的主觀臆斷和審美偏好，在設(shè)計(jì)完成后的最終成果無(wú)法真正與大眾共情，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的場(chǎng)地使用率不高、管理不夠，甚至是荒廢。而現(xiàn)如今“以人為本”的設(shè)計(jì)理念深入人心，設(shè)計(jì)也更加注重大眾的身心健康以及內(nèi)心訴求。在前期調(diào)研過程中，可以利用多種監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)大眾的行為偏好進(jìn)行研究分析，為更為人性化的設(shè)計(jì)提供更為合理可靠的數(shù)據(jù)支撐。

③數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、可信度強(qiáng)。傳統(tǒng)的調(diào)研方法都是通過實(shí)地?cái)?shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、調(diào)研采樣、實(shí)時(shí)錄像等方式進(jìn)行場(chǎng)地調(diào)研，調(diào)研結(jié)果會(huì)由于天氣、外界等多種不確定因素導(dǎo)致出現(xiàn)誤差，數(shù)據(jù)的精確度不夠，有些情況也會(huì)摻雜調(diào)研人員的主觀判斷，對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)分析以及規(guī)劃設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定的影響。而現(xiàn)如今利用GIS、GPS、RS 等軟件以及微氣候儀、傳感器、高程模擬器、模型構(gòu)建、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等的共同協(xié)作，使得獲取的場(chǎng)地信息準(zhǔn)確且更為精細(xì)，這些都是基于空間數(shù)據(jù)采集、三維模型建構(gòu)，一比一還原原始場(chǎng)地，比人工收集調(diào)研更加具備可信度。

6 研究展望

現(xiàn)如今，數(shù)字景觀技術(shù)在我國(guó)風(fēng)景園林學(xué)科中的運(yùn)用主要是為了解決大眾訴求、生態(tài)協(xié)同以及設(shè)計(jì)實(shí)施一齊同步進(jìn)行的問題，無(wú)論是在技術(shù)發(fā)展層面還是在實(shí)際運(yùn)用層面，數(shù)字景觀技術(shù)在風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)的發(fā)展中都具有絕對(duì)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。分析階段的技術(shù)支持以及實(shí)際操作過程中也能夠全程在線，保證規(guī)劃設(shè)計(jì)一條線串起來，按照邏輯體系完成設(shè)計(jì)目標(biāo)。

數(shù)字時(shí)代的高潮才剛剛開始，數(shù)字景觀的一系列技術(shù)還會(huì)在實(shí)踐中更進(jìn)一步，爭(zhēng)取能夠引導(dǎo)后續(xù)風(fēng)景園林學(xué)科的發(fā)展方向，制定新的標(biāo)準(zhǔn)，逐漸實(shí)現(xiàn)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化。