数字化辅助技术在风景园林中的应用

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摘 要 风景园林数字化规划设计整个流程建立在数字化平台之上，强调的是科学的理论和方法。本文分析了我国风景园林数字化辅助设计现状及发展，开展数字技术辅助设计教学，设计成果具备相对的科学性和客观性，增强了设计者的空间想象力和艺术创造力。

关键词 风景园林 数字化辅助设计 参数化设计

中图分类号：TU986.2                                   文献标识码：A   DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.10.032

Abstract The whole process of digital planning and design of landscape gardens is based on the digital platform， emphasizing the theory and method of science. This paper analyzes the present situation and development of digital aided design of landscape gardens in China， and carries out teaching of digital aided design. The design results are relatively scientific and objective， and enhance the designers" spatial imagination and artistic creativity.

Keywords landscape gardens; digital aided design; parameterized design

風景园林数字技术辅助设计是依靠计算机的运算能力和图形能力，通过物理环境分析技术、GIS系统、BIM（Building information model，建筑信息模型）参数化设计，运算生成设计，科学分析和评价空间环境，产生的设计成果具有科学性、艺术性及社会价值，符合时代的新的艺术形式。风景园林数字化规划设计整个流程建立在数字化平台之上，强调的是科学的理论和方法。开展数字技术辅助设计教学，设计成果具备相对的科学性和客观性，增强了设计者的空间想象力和艺术创造力。随着计算机技术的飞速发展，未来是属于数字和信息的时代，数字化建造乃至数字化管理，在计算机的辅助下输出更具科学体验性的设计成果。

1 风景园林数字化技术现状

1.1 风景园林规划设计

风景园林规划设计的过程，是科学与艺术融合的过程，包括场地信息获取—场地影响因素分析—初步设计—设计讨论与修改—设计深化与表达，“它既需要对基地环境、周边交通、基地现状、区位、土壤、地形地貌、服务人群等客观要素进行综合解析、重构与表达，也需要产生不同的艺术形式去承载和叙述特定的场所语义与人文价值”。[1]

1.2 数字化辅助设计的优点

计算机辅助设计的智能化计算、场地基本条件分析，使设计的过程变得科学准确，便携式PC的出现，方便了设计师们移动制图，不再受场地的限制。在计算机上修改方案，还能节省绘图的时间和图纸的损耗，使园林设计真正做到了绿色、便捷、舒适。数字化辅助设计不同于传统的设计方法，计算机不仅辅助制图，还能准确科学地分析场地的基本条件，使设计过程更具科学性、逻辑性，打破了风景园林规划设计作为感性的艺术创作，依靠人的主观性和感官直觉的局面，平衡了风景园林的科学性和艺术性。提高了设计和绘图的效率，使设计者从方案设计到施工图制作成为可能。它也将改变以二维平面的施工图纸指导施工的传统方法，简化施工途径，凭借着数字模型和数据库，将施工变得更为精确、高效。

1.3 风景园林数学化辅助设计的行业现状

自20世纪90年代开始在设计行业运用数字技术以来，目前市面上的主流参数化软件如Rhino、Revit、Grasshopper、MAYA等基本围绕工业设计、建筑学和城市规划领域，为风景园林规划设计而生的软件少之又少。这对风景园林规划设计师们的工作极为不便。在风景园林规划设计中，设计师们需要有足够的信息来保证自己的规划设计是正确合理的。由于缺少针对风景园林规划设计的软件，设计师们必须花费大量的时间从海量的“软件库”里面获取自己所需要的信息，这使得他们必须花费大量的时间去学习和掌握这些软件的基本操作，增加了他们的工作量，提高了设计成本。而对于一部分不愿意花费时间去学习的设计师们来说，会由于缺少科学客观的分析，导致设计仍旧停留在感性层面，注重灵感式的设计方法，在设计的科学性和艺术性上着重于艺术而非科学。

目前人们已经认识到风景园林在数字技术上的不足，在国外，由德国安哈尔特应用技术大学举办的国际数字景观大会自2000年开始，每年五月或六月集合世界各地风景园林专业的学者共同探讨数字景观发展的成果和趋势。在中国，由东南大学建筑学院与全国高等学校风景园林学科专业指导委员会、中国风景园林学会信息委员会以及《中国园林》杂志社共同举办的数字景观国际研讨会自2013年开始，每两年举办一次，根据会议内容所编成的书籍反映了当代国际数字景观研究的最新成果。同时Landscape for Revit，Siteworks for Revit，Lands design for Rhino等插件的出现，也在逐步完善风景园林数字化辅助设计的平台。

1.4 我国风景园林数字化辅助设计的现状

早期由于条件限制，“风景园林的设计主要依靠语言和文字，通常设计者脑子里的风景园林意向通过口中言语和纸上笔墨在协作者之间交流传递”。[2]其具有工作任务多、耗费时间长、修改成本高、偏重艺术性等特点。随着时代的发展和技术的进步，涌现出了一大批为设计而生的软件。目前我国风景园林规划设计的基本程序有：用GIS做大尺度风景园林规划设计前期分析和设计依据，包括地形、地貌分析，坡度、坡向分析等，使用CAD绘制基础图纸，Sketchup、3DMax、Lumion等制作三维模型和效果图，Photoshop、Painter、Illustrator、Indesign等常用的二维绘图软件制作方案文本，以及PowerPoint、Word等汇报文本。集合多个软件的插件和模型库，设计师可以制作较为逼真的效果图和动画，Lumion导出的虚拟现实动画结合全息投影或VR设备，设计师和业主可以置身“未来”讨论设计方案。

计算机辅助分析与评价主要包括地理与规划信息分析、场地分析、植物景观配置分析、生态环境分析、空间层次分析、交通与活动分析、节能分析、结构性能分析、流体分析等;计算机生成设计主要包括计算机几何、群体智能、算法生成;参数化设计包括技术参数化设计、方法参数化设计;计算机辅助绘图包括CAD、PS、3DMAX、SU、BIM等等（如图1）。

目前我国风景园林数字化辅助设计较落后，虽然可以制作出身临其境的逼真动画，但其高昂的成本限制了发展，同时软件的交互性较差，设计依旧停留在人的感性层面，缺少准确的数据分析作为支撑，具有一定的主观性、随机性和模糊性。除了技术落后外，还与风景园林数字化辅助设计在国际上一直处于落后的国际大环境有关。

2 风景园林数字化辅助设计的发展

2.1 地理信息系统

地理信息系统通过计算机技术，利用空间分析网络数据对设计场地坡度、坡向、水文、三维等数据进行分析与统计，实现风景园林设计过程的数字化管理。由于GIS强大的数据处理和分析能力，在景观生态学及土地的适宜性分析中应用较为广泛，可实现对各类绿地、树木空间信息和属性信息的管理、查询和统计，为风景园林设计者在绿地规划、改造、设计及管理，植物保护等方面提供直观的空间数据分析。结合遥感和GPS定位，可为设计师在前期对场地进行分析时提供直观的地形地貌、场地资源现状以及场地影响因素等数据，为设计师后期的初步设计提供理论依据。

2.2 参数化设计

参数化设计的过程是将设计参数量化，每个参变量控制设计结果的表现性质，参变量发生改变，设计结果也发生改变。[3]参数化设计可用于城市设计、风景园林规划设计、建筑表皮的参数化分形研究等。参数化设计常被理解为“参数化建模”，如Rhino、Revit、Digital Project等软件，其中Rhino软件因其强大的曲面建模能力，可以用做风景园林地形的建模，通过修改参数来控制地形的起伏，可以在规划设计中节省出大量的时间。与设计师们的感性设计相比，参数化设计提升了设计本身的科学性，也使得模型修改更为方便，快捷。

2.3 我国数字化辅助设计的发展

随着数字信息时代的到来，我国的风景园林规划设计必须跟上时代，将数字化辅助技术运用到设计中去，同时也不应忽略我国古典园林的设计方法，传统文化与科学的造园技术相结合，将产生新的具有艺术美感的美学形式与建构逻辑。我国园林的发展与变革，浓缩了历朝历代的经济、政治和文化背景，代表了我国造园史上的最高成就，汲取古典园林中有创意的设计手法，才能更好地继承和发扬我国传统文化。而数字化辅助设计可以极大的减少工作量，缩短设计周期，令设计更精准，更便捷。如何平衡现代与古典、科学与艺术的天平，是我们必须要考虑的问题。风景园林课程体系主要包括计算机辅助分析与评价、计算机生成设计、参数化设计及计算机辅助绘图四大部分。

3 结语

风景园林规划设计利用地形、植物、建筑等造园要素通过一定的技术手段及艺术手法在有限的空间浓缩无限的自然景观，它包括地形塑造、植物搭配、人文历史、审美艺术、使用功能、生态环境等诸多方面。[4]数字化辅助设计的应用，必将带来新一轮的审美变革，它将融入复杂的，动态的景观元素，使以前的不可能变为可能。随着数字智能技术的发展，数字库及数字模型将成为风景园林、建筑、城市规划等领域指导设计及施工的更科学、高效的依据。但是风景园林规划设计不可能完全被参数化，数字化技术也永远无法取代设计师的大脑，[5]其中的许多要素诸如文化传承、社会变革、审美情趣就无法利用参数来衡量，而只能通过人的主观选择，将其注入到设计作品中去，才能有效地展现。

2017年湖南省普通高等学校教学改革研究项目（数字技术辅助下的风景园林规划设计教学模式探索与实践）

2018年第二批教育部产学合作协同育人创新项目（数字技术辅助下的园林工程设计教学模式創新及课程改革实践）

2017年吉首大学教学改革研究项目（数字技术辅助下的风景园林规划设计教学模式探索与实践）

参考文献

[1] 蔡凌豪.风景园林数字化规划设计概念谱系与流程图解[J].风景园林，2013（01）：48-57.

[2] 保罗·拉索.图解思考[M].邱贤丰，刘宇光，郭建青，等，译.北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3] 徐卫国.参数化设计与算法生形[J].世界建筑，2011（06）：110-111.

[4] 方豪.数字技术在风景园林设计中的应用[J].现代农业科技，2010（01）：240-241.

[5] 冯潇.瑞士苏黎世联邦理工学院风景园林数字化设计探索——以苏黎世联邦理工学院风景园林高级研修课程为例[J].中国园林，2015.31（11）：50-54.

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