現代景觀設計中的人工智能應用探究

杜隆隆

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司）

1 引言

現代景觀設計在社會經濟持續發展背景下孕育而生，也是居民生活訴求的體現形式?？v觀現狀，諸如兒童樂園、健身廣場等均逐步具有現代化特征，彰顯出以人為本的理念，對于提高居民生活質量而言具有促進作用。在現代景觀設計中，因技術或知識儲備量等原因的影響會使得景觀在最終呈現效果中很難達到預期結果，但應用人工智能技術則能有效避免上述情況。

2 人工智能與現代景觀設計的關系

人工智能技術發展迅猛，其在工藝生產、交通運營等領域均取得廣泛應用，將其引入現代景觀設計中，能夠給既有問題的解決提供可靠的技術支持。現代景觀設計是一項系統性的工作，具有專業性強的特點，但部分設計人員在專業水平方面存在缺陷，難以全面滿足設計需求。而通過人工智能技術的運用，能夠客觀對待問題、有效解決問題。以智能照明設計為例，在融入人工智能技術后，可以感知現場光環境特點，適時調整照明光色、照度等參數，給居民營造舒適的照明體驗環境，除了滿足基礎的照明功能需求外，還可達到放松身心的效果，而這恰好與現代景觀設計的人性化理念相符。因此，人工智能與現代景觀設計并非呈獨立存在的關系，實際上前者對后者具有促進作用，而后者的需求則能夠帶動前者的發展。

3 人工智能在現代景觀中應用的必要性

3.1 現代景觀設計理念滯后性

縱觀現狀，我國現代景觀設計普遍停留在對典型項目進行模仿的階段，缺乏創新點，對人性化理念和環保理念的重視程度明顯不足。不同城市均有其獨特的歷史底蘊和城市人文魅力，而此類元素并未在現代景觀設計中得到充分的彰顯，更多的是千篇一律的基調，同質化問題極為明顯。近幾年，人工智能技術的出現為景觀設計提供了新思路，但是在實際應用中尚未凸顯出這一優勢，尤其是設計人員理念仍固守舊的城規，并沒有真正意識到人工智能在景觀設計中的優勢。以舊理念設計的景觀已逐漸無法滿足人們的生活需求，因而人工智能應用于景觀設計迫在眉睫。例如可利用人工智能技術修建音樂噴泉或實現智能灌溉，既能豐富人們的生活需求又能滿足人們的精神需求。

3.2 人工智能技術的應用率偏低

現代景觀設計倡導對前沿技術的應用，體現在植物學、節能技術、信息技術等層面，因此需由多個專業領域的人才參與設計工作。但設計人員的綜合水平良莠不齊，專業技術難以得到有效的應用，從而影響到景觀的設計品質。并且，景觀施工技術也未取得突破式發展，盡管形成科學的設計方案，但在實際踐行過程中最終效果與設計目標存在顯著的差異，阻礙了現代景觀事業的發展進程。

3.3 設計方案與實際環境的契合程度不足

現代景觀設計具有很強的地域性，不同地區在氣候環境、地形地勢、人文底蘊等方面均存在差異，因此需遵循因地制宜的原則，切實調整設計手法，提高設計方案與實際環境的相適。但部分現代景觀設計工作中未考慮到項目所在地的實際情況，雖然形成完善的設計方案，但合理性欠佳，與實際建設環境相矛盾，嚴重抑制景觀的作用。例如智能化照明系統的應用，在解決光污染問題的前提下還緩解了人們的心理壓力，幫助人們實現人與自然和諧發展的訴求。

4 現代景觀中的智能照明系統設計

在傳統的景觀設計領域，普遍側重的是功能性照明需求，對互動性和可變性方面的考慮略有不足。而通過人工智能技術的運用，可以根據現場光照強度、溫濕度等環境因子適時調整燈光，形成與實際環境相協調的燈光組合照明方案，營造良好的視覺體驗。配套智能感應系統，其內置的傳感器等裝置可及時感知環境特征，并自動對燈光的顏色和強度等參數做出調整，增強了燈光照明的互動性和趣味性，創建極具樂趣的景觀環境，以便在景觀內鍛煉或放松的人們可釋放情緒、舒緩心情（見圖1）。

圖1 某激光秀現場圖

4.1 經緯度控制儀器及時間控制儀器的應用

以地區經緯度變化特點為立足點，按科學的方法估測時間變化，在此基礎上實現現代景觀的智能化目標。以微電腦為核心，可作為智能控制單元而使用。經緯儀融入的是主流的計算機控制技術，采集信息，判斷一年四季的變化規律，在運行算法后確定具體的日出、日落時間，除了以日為單位在特定時間開關燈外，還可根據季節的變化規律逐日調整，省去了人工定期調節的繁瑣操作，與自然環境的適應性更好。經緯度控制儀所配套的技術較為成熟，可在各類嚴寒、炎熱的極端環境中穩定使用，而對電力資源的需求量較低，具有顯著的生態環境效益，也正好與現代景觀的節能環保設計理念相符。

4.2 GPRS （General packet radio service，通用無線分組業務）無線景觀照明遠程監控設備的應用

通過監控設備的運行，可自動采集項目范圍內各照明燈具的工作數據，以此為依據，對燈具用電功率等相關裝置的各方面運行特性作出較準確的判斷。在某項設備出現故障后，可根據監控數據展開故障分析，精準鎖定故障源，以便維護人員采取針對性的處理措施，縮短故障修復時間。

4.3 基于人工智能的景觀設計實例分析

4.3.1 以北京天安門的照明系統為例

天安門的照明系統充分彰顯出和諧統一設計理念的魅力，其除了覆蓋廣場外，還兼顧天安門延長線的各重點區，構成以廣場為基點，以長安街等為視覺引導線的立體化照明系統。其中，東單大街因歷史底蘊濃厚而被稱為“貴族街”，在照明設計中對過街橋橋體采取優化措施，于該處佩戴“皇冠”，同時在橋體扶手兩側交替布設LED 偏配光洗墻燈，形成錯落有致的燈光布局形式，且能夠與周邊環境融為一體，達到相輔相成的效果。而出于提高燈光利用率、減少資源消耗的目的，特對照明燈具進行優化，采取低功率LED 光源和導光板相結合的方式，可滿足照明功能、節能環保的雙重要求。于北京天安門廣場而言，其場地具有平坦和開闊的特點，因此在智能照明監控系統中應用的是經緯度控制器，該裝置以單片機智能控制技術為核心，在確定天安門的具體經緯度后，將數值輸入系統內，控制器自動運行，結合地球自轉和公轉的規律，經計算后準確確定每天的日出和日落的時間，根據該時間節點及時開啟或關閉路燈。硬件組成簡單，功能的實用性較強。從軟件角度來看，踐行的是模塊化設計理念，可有條不紊地控制模塊的運行，可降低故障發生概率，有效保證照明的控制質量。

4.3.2 以徐州市百果園的照明系統為例

在徐州百果園項目的燈光照明系統設計工作中，則以空間結構和觀賞者的活動特征為立足點，協調燈光與環境的關系，實際照明效果顯著。以滿足照明功能需求為基礎目標，合理優化燈光布局，充分關注到各階段的景觀特色。在百果園的照明系統設計工作中，設計人員還將照明對象的屬性作為重點考慮對象，并未采取大面積的光色，而是巧妙融合多種光色，控制其面積和照明形式，形成富有情緒化特征的色調。節能環保效益也較為顯著，光量、燈光的布局均遵循適中的原則，在不影響正常照明效果和景觀價值的前提下精簡燈具配置，以減少在照明系統方面的電力資源投入，所應用的產品均具有高光效、低諧波的特點。應用較為廣泛的有LED 燈，其表現出高光效、大功率的特性，相比于傳統燈具而言，無論在照明效果還是節能環保方面均具有更顯著的應用效果，可以充分發揮出有限資源的利用價值，達到資源效益最大化的目標。徐州百果園項目總占地面積20hm2，面積相對較大，為全面顧及主次區域的照明需求，采用的是GPRS 無線景觀燈遠程監控系統，能夠實現自動控制功能，同時管理者也可根據需求采取手動控制模式，靈活性較強。

5 現代景觀的智能灌溉設計

灌溉系統在傳感器等配套裝置的支持下可感知植物的溫度和濕度，再根據環境因子展開自動化分析，判斷植物是否存在缺水的狀況，若確有存在則自動啟動灌溉裝置，為植物提供適量的水分。智能灌溉系統的實現主要得益于傳感器技術和自動控制技術等，其共同組成技術體系，采用噴灌、滴灌等方式。關于智能灌溉系統的組成，如圖2 所示。

圖2 智能灌溉控制系統原理圖

5.1 人工灌溉系統

在現代景觀系統的組成中，噴灌具有舉足輕重的地位，在設計工作中應充分考慮到此項內容。通過人工智能的引導下，可以改變人工噴灌的模式，保證此項工作具有較高的智能化水平。

①在項目區域內布設攝像頭，全面兼顧區域內各處的情況，同時定期拍攝土壤表層圖片，攝像裝置對接控制中心，為分析和管理工作的開展提供具有參考價值的信息。根據土壤顏色會隨著濕度變化而改變的特點，可以明確土壤的濕度情況。

②通過計算機軟件展開分析，根據圖像對土壤的顏色做出判斷，若濕度不足則灑水，以保證土壤濕度可始終維持在合理的區間內，給植物的生長提供良好的環境。

噴灌系統智能啟停的實現機制在于。利用攝像頭采集現場圖像，計算機軟件對其做出判斷，在運行預設的算法后確定土壤的具體含水量，再根據所得結果做出噴灌決策，包含噴灌覆蓋范圍、噴灌量等。此外，考慮到操作的便捷性要求，通過控制臺的界面完整呈現出圖像信息，以提高人機交互水平，給管理人員提供便捷化服務。還可根據實際情況切換為手動控制模式，其有助于增強噴灌作業的靈活性，能夠更好地滿足景觀的管理需求。

5.2 太陽能灌溉系統

太陽能是極具環保特性的可再生能源，通過對太陽能的采集與應用，起用地下水等具有使用價值的水資源，將其用于灌溉。配置太陽能板，在高效收集能量后帶動電泵運行，使其抽取周邊的水源，再將其轉入儲水缸內保管，若存在需求時則及時用于灌溉。遇降雨天氣時，雨水探測器可感知到實際天氣狀況，此時不具備太陽能灌溉系統運行的條件，則及時將其關閉。從應用場景來看，太陽能灌溉系統常見于無自來水供應條件的偏遠區域，在太陽能的推動作用下合理利用地下水和溪水等周邊的水資源，以滿足景觀的灌溉需求。

6 現代景觀中智能水景的設計

水景是景觀中的點睛之筆，因此也需作為現代景觀設計的重點內容進行考慮。此方面的設計效果將直接對現代景觀的整體品質帶來影響，在設計中應重視技術的創新。在傳統設計方法中，普遍采取的是設置假山的方式，輔以流動性較差的水流，雖然其能夠創造小型水景，但缺乏靈動性和持續性，往往在經過一段時間的使用后便被關停。此外，在應用此類設計方法后，后續的維護工作量普遍較大，成本投入較高。究其原因，與傳統設計中數據缺乏完善性、施工技術水平偏低等方面有關。在引入人工智能技術后，能夠給水景設計創造更豐富的契機，例如音樂噴泉，在整個噴泉在程序控制噴泉的基礎上加入了音樂控制系統，計算機通過對音頻及MIDI 信號的識別，進行譯碼和編碼，最終將信號輸出到控制系統，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步，從而達到噴泉水型、燈光及色彩的變化與音樂情緒的完美結合，使噴泉表演更加生動更加富有內涵及體現水的藝術（見圖3）。

圖3 某音樂噴泉圖

7 結語

綜上所述，現代景觀設計在理念、方法、技術應用等方面尚有諸多不足之處，導致景觀的設計效果難以滿足人們日益增長的精神需求，矛盾突出。通過人工智能技術的運用，例如虛擬現實技術和增強現實技術可給設計工作提供技術支撐，在技術的驅動作用下喚醒景觀的活力，深度變革傳統管理方法，協調好各類景觀元素，豐富審美價值和生態環境價值。