物聯(lián)傳感技術(shù)在景觀空間中的應(yīng)用

【摘 要】將物聯(lián)傳感技術(shù)應(yīng)用在景觀空間中，可以有效的對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的生態(tài)服務(wù)功能檢測(cè)、建立動(dòng)態(tài)化與機(jī)理化的景觀信息模型、景觀大數(shù)據(jù)的收集等。本文將系統(tǒng)的分析物聯(lián)傳感技術(shù)在景觀空間中的應(yīng)用，為景觀設(shè)計(jì)研究提出新的路徑。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);物聯(lián)傳感技術(shù);景觀空間

1景觀空間的定義

“景觀”一詞最早出自于希伯來(lái)語(yǔ)圣經(jīng)舊約全書(shū)，指的是具有國(guó)王所羅門教堂、城堡和宮殿的耶路撒冷城美麗的全景。此時(shí)的“景觀”等同于風(fēng)景、景致、景象等。世紀(jì)初，現(xiàn)代地植物學(xué)和自然地理學(xué)的偉大先驅(qū)洪堡把“景觀”作為科學(xué)的地理學(xué)術(shù)語(yǔ)提了出來(lái)，并從此形成了作為“自然地域綜合體”代名詞的景觀的含義。這里的景觀在強(qiáng)調(diào)景觀地域整體性的同時(shí)，更強(qiáng)調(diào)景觀的綜合性，認(rèn)為景觀是由氣候、水文、土壤、植被等自然要素以及文化現(xiàn)象組成的地理綜合體，這個(gè)整體空間典型地重復(fù)在地表的一定地帶內(nèi)。國(guó)外學(xué)者Forman和Godron認(rèn)為景觀是由相互作用的生態(tài)系統(tǒng)鑲嵌構(gòu)成的，并以類似形式重復(fù)出現(xiàn)，具有高度空間異質(zhì)性的區(qū)域。之后，F(xiàn)orman進(jìn)一步定義景觀是在數(shù)千米的范圍內(nèi)以相似形式重復(fù)出現(xiàn)的一組生態(tài)系統(tǒng)的鑲嵌體，在更大尺度的區(qū)域中，景觀是互不重復(fù)且對(duì)比性強(qiáng)的基本構(gòu)成單元，它的主要特征是可辨識(shí)性、空間重復(fù)性和異質(zhì)性。肖篤寧在1997年提出了定義，綜合了歐洲和北美學(xué)者的觀點(diǎn)，并補(bǔ)充了景觀的美學(xué)價(jià)值觀，認(rèn)為“景觀是一個(gè)由不同單元鑲嵌而成，具有明顯視覺(jué)特征的地理實(shí)體它處在生態(tài)系統(tǒng)，大地理區(qū)域之下的中間尺度，具有經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和美學(xué)多重價(jià)值。”這一定義清楚地表述了景觀具有空間異質(zhì)性、地域性、可辨識(shí)性、可重復(fù)性和功能一致性等特征，又特別強(qiáng)調(diào)了景觀的尺度性和多功能性。綜上所述，景觀由不同空間單元鑲嵌而成，具有異質(zhì)性景觀是具有明顯形態(tài)特征與功能聯(lián)系的地理實(shí)體，其結(jié)構(gòu)與功能具有相關(guān)性和地域性景觀是具有一定自然和文化特征的地域空間實(shí)體，景觀具有明確的空間范圍和邊界，這個(gè)地域空間范圍是有特定的自然地理?xiàng)l件、地域文化特征以及它們之間的相互作用關(guān)系共同決定的景觀既是生物的棲息地，更是人類的生存環(huán)境景觀是處在生態(tài)系統(tǒng)之上、區(qū)域之下的中間尺度，具有尺度性景觀具有經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和文化的多重價(jià)值，表現(xiàn)為綜合性等。

2物聯(lián)傳感技術(shù)的研究現(xiàn)狀

2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)年代以后，國(guó)外關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的研究幵始萌芽，理論界投入大量的人力物力研究物聯(lián)網(wǎng)。美、日、英、法、德、俄等國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的核心技術(shù)有技術(shù)、傳感技術(shù)、M2M技術(shù)等，并把傳感器技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一。國(guó)外學(xué)者和企業(yè)界對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)研發(fā)主要集中在芯片、軟件、互聯(lián)網(wǎng)、高端應(yīng)用集成等領(lǐng)域。Atzoria，L等（2010）認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅受RFID、無(wú)線傳感等技術(shù)的影響，其發(fā)展還受不同領(lǐng)域知識(shí)、不同環(huán)境的影響，處理好這種復(fù)雜的情況，有利于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀

自1999年起，我國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)——無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用幵始研究，并在技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域已走在世界前列，與德國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)一起，成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定的主導(dǎo)國(guó)之一。國(guó)內(nèi)明確以“物聯(lián)網(wǎng)”命名的理論研究成果始于2003年、2004年在北京舉辦的第一、二屆與物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)席會(huì)和首屆中國(guó)國(guó)際與物聯(lián)網(wǎng)高層論壇。三次物聯(lián)網(wǎng)會(huì)議跟蹤了國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，把握了國(guó)家在發(fā)展EPC與RFID技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作以及市場(chǎng)推進(jìn)工作，并就相關(guān)技術(shù)、政府政策、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及相關(guān)法律法規(guī)等熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了深人細(xì)致的探討，形成了最早的理論成果。

目前，無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的理論研究其實(shí)都處于初始探索階段。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者結(jié)合國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，在國(guó)外相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上做了一定的歸納和定性分析，此方面理論研究有了很大的進(jìn)步。

3物聯(lián)傳感技術(shù)在景觀空間中的應(yīng)用

3.1綠色基礎(chǔ)設(shè)施的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能監(jiān)測(cè)

城市景觀空間作為綠色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)揮著供應(yīng)、調(diào)節(jié)、生產(chǎn)和文化4個(gè)方面的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，結(jié)合景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)踐與當(dāng)前成熟的傳感設(shè)備，可將其在線監(jiān)測(cè)需求依據(jù)其發(fā)揮的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能劃分為氣象環(huán)境、生態(tài)修復(fù)、雨洪管理、土壤健康、植物生長(zhǎng)、人群使用等多個(gè)方面。

3.2動(dòng)態(tài)化、機(jī)理化的景觀信息模型

景觀信息模型（LIM）關(guān)注解決景觀信息全生命周期（Life Cycle）不實(shí)時(shí)共享的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)將景觀設(shè)計(jì)各個(gè)階段、各個(gè)參與方的數(shù)據(jù)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)快速、高效地存儲(chǔ)、更新、查詢，并與參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能建造、后期維護(hù)管理深度銜接。當(dāng)前LIM技術(shù)推廣遇到的阻力，主要來(lái)自于其工作流程復(fù)雜、新軟件平臺(tái)接受度不高。針對(duì)這一問(wèn)題物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所提供的解決思路是將模型網(wǎng)頁(yè)化云端化，減少設(shè)計(jì)師學(xué)習(xí)使用LIM的成本。同時(shí)，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與LM結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)LM的動(dòng)態(tài)化，豐富LIM中政策、規(guī)劃、調(diào)研資料、方案設(shè)計(jì)、施工圖紙等靜態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一定程度上的教育、展示與管理功能。圖5中展示的是筆者在清華大學(xué)勝因院建立的，基于網(wǎng)頁(yè)平臺(tái)的景觀雨洪管理信息模型，其在線展示平臺(tái)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新勝因院雨水花園的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3.3景觀大數(shù)據(jù)的收集

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為景觀大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集創(chuàng)造了條件，通過(guò)風(fēng)景園林與軟件、計(jì)算機(jī)工程專業(yè)跨學(xué)科合作，可挖掘監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)定量化的景觀績(jī)效估評(píng)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）已廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)景下的環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)，這一方法本質(zhì)是通過(guò)自學(xué)習(xí)尋找目標(biāo)值與輸入變量之間的映射關(guān)系，即通過(guò)訓(xùn)練、驗(yàn)證、推理得到多個(gè)輸入變量與目標(biāo)值的擬合方程。層級(jí)化、模糊化特性使得AN在挖掘分析城市景觀這種復(fù)雜場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)關(guān)系，有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。風(fēng)景園林相關(guān)學(xué)科已廣泛利用ANN技術(shù)挖掘城市多種生態(tài)因子之間的關(guān)系，尋找有突出價(jià)值的生態(tài)因素。環(huán)境方面，齊建東等利用ANN分析城市綠地凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換 Net Ecosystem Exchange，ne）對(duì)多種環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系;鄒萍、楊文靜、韓磊等學(xué)者基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分等級(jí)評(píng)定。社會(huì)方面，周彬、馮鑫、邵春福等學(xué)者利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)城市空間品質(zhì)，評(píng)估居民對(duì)城市服務(wù)的滿意度;經(jīng)濟(jì)方面，Qaderi、Marzouk、李春華等國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用水質(zhì)數(shù)據(jù)，構(gòu)建AN模型預(yù)測(cè)水處理經(jīng)濟(jì)成本，用于水工程管理成本的控制。由此可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，為景觀數(shù)據(jù)的挖掘及多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供了便捷的數(shù)據(jù)集采集平臺(tái)，風(fēng)景園林學(xué)者將有更多機(jī)會(huì)去研究環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)類的景觀指標(biāo)要素之間的映射關(guān)系，并利用有定泛化能力的評(píng)價(jià)模型預(yù)測(cè)景觀未來(lái)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

4結(jié)語(yǔ)

隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，勢(shì)必對(duì)景觀專業(yè)的傳統(tǒng)研究領(lǐng)域帶來(lái)諸多變革。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的景觀設(shè)計(jì)師需要掌握更多的技能，當(dāng)景觀空間與新技術(shù)的結(jié)合，物聯(lián)網(wǎng)可以提供傳感器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)平臺(tái)等多種量化工具，使得景觀研究走向在線化、智慧化。

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作者簡(jiǎn)介：

任洪生，1997.8—，男，漢族，遼寧省大連人，大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，19級(jí)在讀研究生，碩士學(xué)位，專業(yè)：風(fēng)景園林，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐。