CAD技術在景觀設計中的應用

孫經(jīng)倫

摘要：計算機輔助設計（CAD）已成為園林景觀設計人員的一項重要技術。CAD技術因其方便、富有創(chuàng)意和視覺沖擊力，在園林景觀設計過程中得到了廣泛的應用。該文基于景觀設計圖紙的分類、計算機繪圖和手工繪圖的優(yōu)點以及CAD技術的優(yōu)缺點，介紹了利用CAD技術進行景觀設計的主要步驟，包括建模、繪制和后處理，并闡述CAD在園林景觀設計中的應用。

關鍵詞：計算機輔助設計（CAD）;圖像處理;景觀設計;數(shù)字圖像;應用

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）04-0246-03

1概述

景觀設計通過改變地形、移植植物、修建建筑、裝飾道路等方式，在一定區(qū)域內創(chuàng)造自然和休閑環(huán)境。它是一門與人類生存環(huán)境密切相關的科學技術。景觀設計師通過各種設計圖被人們完全理解。設計師最初是手工繪制圖表的。隨著計算機技術的發(fā)展，計算機輔助景觀設計以其方便、省時的特點逐漸成為主流，而計算機繪制藍圖的數(shù)字圖像處理技術成為影響景觀設計圖紙質量的關鍵因素。CAD已成為園林景觀設計人員的一項重要技術。CAD技術因其方便、富有創(chuàng)意和視覺沖擊力，在園林景觀設計過程中得到了廣泛的應用。計算機輔助設計（CAD）技術由于其修改方便、繪圖快捷美觀的特點已成為景觀設計的主流技術。目前，應用于景觀設計的方法主要分為兩類：一類是GIS技術的應用;另一類是傳統(tǒng)圖像處理軟件的應用。前者多用于風景名勝區(qū)的規(guī)劃設計，可以生成真實的地形、景觀和背景，對地理數(shù)據(jù)進行管理和分析。而后者更廣泛地應用于園林規(guī)劃、立面圖、剖面圖和渲染中，能畫出更美的效果。本文基于景觀設計圖紙的分類、計算機繪圖和手工繪圖的優(yōu)點和主要繪圖軟件，闡述了CAD技術與其他景觀圖像處理中的關鍵技術，在各種景觀系統(tǒng)的建立、規(guī)劃和設計和渲染制作中應用及其特征，進而分析CAD在園林景觀設計中應用中優(yōu)勢。

2景觀設計圖像處理簡介

2.1景觀設計圖的分類

平面圖：平面圖是指在景觀設計范圍內，由水平方向正常投影產(chǎn)生的視圖，主要表現(xiàn)項目用地建筑面積、道路寬度及布局、綠化裝修、水體位置及類型、環(huán)境細部及設施位置、地面鋪裝等。擴圖是景觀設計中最為關鍵的設計方法之一，主要包括分析平面圖、環(huán)境平面圖、廠房布置圖等。

立面：景觀立面是指垂直于景觀設計表面的水平方向上的景觀。景觀立面主要表達起伏的高度變化和地形景觀設計內容如建筑、巖石、結構和素描等的詳細尺度和關系。

剖面圖：花園剖面圖是用假想的水平平面圖分割植物園后，移除切割部分的視圖。主要表現(xiàn)景觀設計范圍內的地形起伏、高程、水體寬度和深度的變化、圍合物的形狀、室內建筑物或構筑物的高度、屋頂形式、臺階高度等。

效果圖：效果圖主要是指透視圖，它是通過透視原理將三維形體轉化為二維形體的一種技法。效果圖可以在視覺上立體顯示所規(guī)劃的水平方案，以驗證其效果。透視圖給客戶直觀的感覺，便于溝通。

施工圖：施工圖是施工依據(jù)。詳細描述了施工工藝、材料工藝、內外形狀、結構等，文件必須符合國家建筑標準等相關圖紙和工藝標準。

2.2計算機圖形學與手繪圖的對比應用

設計是設計師試圖找出問題并解決問題的過程。在設計的早期，概念是模糊的、感性的，設計師具有很強的隨機性。他們用手繪草圖記下了這個有價值的想法。體現(xiàn)了設計方案優(yōu)化和設計概念交流的生動性和及時性。其缺點是勞動強度大，制作時間長，不易保存和修改。計算機圖形學解決了上述問題，產(chǎn)生了精細、高精度的圖形。利用計算機軟件進行圖像合成、圖像處理，可以產(chǎn)生手繪圖不匹配的特效。但長期單純的機械操作電腦很容易使設計模式僵化，沖銷設計創(chuàng)作過程的藝術性。

計算機圖形學和手工繪圖各有利弊。景觀設計應與景觀設計特點緊密結合，揚長避短。在分析平面圖中，手繪圖對確定設計方案有很大幫助。隨后的環(huán)境布局、剖切和渲染可以使計算機繪制出精確的底圖，然后在手繪上進行打磨、完善，然后將它們放入計算機進行最終的圖像處理。計算機繪圖由于其精確性等特點，對景觀建設具有重要意義。

2.3景觀圖像處理的主要軟件

AutoCAD（以下簡稱CAD）：美國Autodesk公司開發(fā)的AutoCAD是景觀設計的首選核心軟件。它具有強大的二維圖形編輯功能和強大的三維繪圖和實體造型功能。AutoCAD生成矢量圖，其主要特點是生成各種可編輯的直線、圓、文本和尺寸。它有許多其他編輯功能，如復制、修剪、鏡像和旋轉。主要用于繪制景觀平面圖、立面圖、剖面圖、施工圖等，使景觀圖形以線條為主。

3D Studio Max（以下簡稱3DMAX）：3DMAX是一款專業(yè)的3D動畫軟件，具有建模和渲染、動畫合成功能，豐富的模型、紋理、燈光和合成器。在三維造型中，路徑放樣、截面放樣變形、條帶造型功能可以彌補CAD的不足。對抽象雕塑造型時，結構多樣，功能較強;粒子系統(tǒng)在模擬噴泉、流水方面表現(xiàn)良好。

Photoshop（以下簡稱PS）：Photoshop廣泛采用的圖像處理軟件。它可以用來編輯3DMAX紋理，調整顏色和箔片氛圍。在示意圖階段，借用現(xiàn)有建筑、巖石、水和噴泉等材料縮短了提交時間。對于一般需求的場景可以粘貼，描繪現(xiàn)有的材質。該軟件通過對初步的渲染和植物、人物、交通工具、背景等進行綜合處理，可以得到最終的工作草圖。

其他相關軟件：除上述軟件外，還采用了地理信息系統(tǒng)（GIS）、CorelDraw、LANDCADD、3DLandscape、YLHCAD等軟件，這些軟件在某些方面具有一定的特點。

3景觀數(shù)字圖像處理

3.1建立圖庫系統(tǒng)

在制作景觀人物之前建立各種圖庫系統(tǒng)，最好是收集建立各種要素的圖庫系統(tǒng)，這對于快速、美觀地完成圖像處理具有重要意義。不同的軟件需要不同的圖集類型，根據(jù)山、石、植物、建筑、雕塑、素描等相關因素，可以建立不同的圖庫體系。此外，細化分類可以提高圖形處理效率。

CAD：CAD軟件可以獨立繪制各種樹木平面圖、立面圖、巖石圖、綠地路面造型或建筑結構的二維或三維圖形渲染，并保存為DWG格式。該文件可以自由插入任何CAD文件作為矢量圖塊。方便快捷。CAD也可以插入位圖，但由于自身的局限性，無法與矢量圖匹配。它與實際的矢量圖不匹配。除了圖塊材質，Atlas還有詳圖、材質空間、CAD模型等;3D：3D軟件圖集包括3D模型、3D燈光、3D材質、3D紋理映射等。更好的文件格式是mat。

PS：PS軟件圖集包括各種后期圖集（文件格式為tga、jpg等）、PS tiff過濾器和PS畫筆等。

GIS：GIS軟件圖集包括子圖存儲、線性庫、設計庫和顏色庫等。

3.2景觀規(guī)劃中的圖像處理

風景名勝區(qū)規(guī)劃中的圖像處理是指風景資源集中、環(huán)境優(yōu)美、具有一定規(guī)模和游覽條件，為游客提供休閑娛樂或科學文化活動的區(qū)域。由于區(qū)域尺度大，地形地貌復雜，圖紙中包含大量數(shù)據(jù)。風景名勝區(qū)規(guī)劃通常采用MAPGIS軟件結合RS技術完成。

底圖輸入：景區(qū)代表通過遙感技術得到的線形成的位圖，符號和顏色規(guī)劃的基礎圖更加形成。為了便于計算機識別，首先要對其進行數(shù)字化處理。其過程如下：在數(shù)字化儀表中打開MAPGIS系統(tǒng)圖形輸入，輸入點元素、根據(jù)設計要求設計的線元參數(shù)和比例尺。然后數(shù)字化元素。在這個過程中，基本的地圖元素如一般景點、景物范圍、公路、河流、風景名勝區(qū)等，可以直接數(shù)字化形成點、線文件。

如何使圖形更具表現(xiàn)力和實用性，這樣的圖形輸入是圖形顯示的最佳技術難點。以闊葉林景觀為例，在編輯系統(tǒng)中點擊“建立弧形三點”功能，實現(xiàn)以圓弧或半圓線顯示的闊葉林景觀對象線。具體方法是：選擇三個圓形函數(shù)后，沿景區(qū)周邊輸入一個密封圈，前后對接，大小不一，上下浮動。然后將所有的弧線連接成一條曲線，既達到了景觀設計的要求，又體現(xiàn)了森林的特點。

拓撲處理、色彩設計：為了營造特定的氛圍，圖像編輯后需要進行配色方案。將層壓后顏色完成的線條保存為文檔，可采用線條轉移圓弧功能并將其保存為曲面圖文檔。要使其自動填充顏色，可利用拓撲功能重建系統(tǒng)。然后根據(jù)景觀設計的標準選擇合適的色彩。如針葉林為深綠色，闊葉林為淺綠，表現(xiàn)出明顯的色彩層次和色調和諧的植物景觀特征。

圖像疊加：為了使自然景觀更加自然，景觀設計常用景觀照片的疊加方式。首先用CAD處理照片并保存為相應格式。然后在編輯菜單中找到圖像插入功能，根據(jù)照片的大小和參數(shù)插入照片。具有還原顯示功能，在編輯狀態(tài)下瀏覽圖片。

3.3城市綠地中各類平面、立面、剖面的處理

城市綠地中各種類型的平面、立面和剖面的處理這種類型的圖像可以用CAD軟件來完成。

矢量圖繪制：矢量圖繪制由CAD軟件完成。根據(jù)素描設計草圖的設計理念，確定各種元素的尺寸和相對位置關系。CAD軟件為景觀繪圖提供了“點”“線”“復制”“瞬間”“鏡像”等多種命令工具。在景觀設計中繪制園路時，首先將控制點繪制成點，然后用Pline命令連接，最后生成道路寬度。有了“插入”命令，我們可以直接將樹、巖石等插入到塊中，大大節(jié)省了繪圖時間。CAD軟件提供了圖層編輯功能，可以進行分區(qū)、道路鋪設、植物種植等，也可以單層或多層輸出。

圖形處理是通過開放式圖形處理軟件完成的。找到草原、瓦特、水景等相關實景圖片，在編輯菜單中選擇定義好的成像圖案，點擊打包按鈕，即可實現(xiàn)?？筛鶕?jù)需要分為若干層，為了便于操作，每個層都可以獨立編輯。一些具有一定高度的物體，如建筑物、樹木等，可以通過編輯來顯示圖層陰影，使圖形更加直觀。CAD軟件中大量的失真、模糊、紋理等濾波技術帶來了獨特的效果。平面、高程、剖面都是按比例尺繪制的，所以在確定最終海圖之前，要確保羅盤、比例尺等各部分的正確性和完整性。

3.4效果圖處理

建模：景觀渲染可在CAD軟件中進行。通過在三維軟件中添加一些修改命令，可以很容易地完成常見的草圖建筑、地面規(guī)劃、道路等。地形的建立可以在“地形”中用等高線進行。彎道生產(chǎn)很難處理。常用的方法是先采用相應命令，然后用投影插件創(chuàng)建曲面。水體僅用一個平面機構進行簡單處理。具有多種形狀和平面的植物的生成主要有兩種方式：一種是系統(tǒng)中的三維植物模型，另一種是創(chuàng)建厚度為“0”直角相交的“圖像框”，高度由“圖像框”決定。

材質：對象紋理顏色受所提供材料的影響。紋理的變化和材質參數(shù)的變化創(chuàng)造了幾乎所有的東西，如地面、墻壁、素描等，大部分景觀材質對象都可以通過“位圖”顯示，水體材質可以用“凹凸”和“框”精確顯示。

光線：光線對環(huán)境有整體的場景，可以顯示白天和夜晚的景物等多種效果。在白天環(huán)境下，環(huán)境照明通過模擬陽光的方式由“平行光”“光燈”和“天光”組成。而相機等效于另一個點，確定最終渲染類型。

渲染：當場景調到渲染階段時，可以通過相機渲染不同的視點圖像，采用相應格式進行渲染。這種格式有力地通過添加相應功能來消除圖像中的陰影。

后期效果處理：對于未完成的渲染，如植物、天空、角色等，需要在以后進行處理。效果圖是另一個客觀視圖透視效果的參考。在處理不同的材料時，除了考慮不同物體的位置、高度和尺寸外，還需要考慮整個畫面的光線、色調和風格的統(tǒng)一。

4 結束語

CAD應用于景觀圖像處理的發(fā)展前景較為廣闊。景觀建筑圖像處理技術的發(fā)展，減輕了設計師的勞動強度，保證了設計的順利進行，并提供了及時的修改。此外，電子文件的采用更便于通信、存儲和應用。但同時，CAD繪圖也存在著與手繪相比缺乏藝術性的缺陷。隨著圖形學的發(fā)展以及CAD技術的更新升級，此類問題可迎刃而解。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】