城市生態景觀環保數字化輔助設計研究

宋 攀，韋 華

(西安航空職業技術學院，陜西 閻良 710089)

20世紀60年代發布的《設計結合自然》為城市生態景觀規劃建設提供了強有力的理論基礎，為生態環境與人類之間的關系提供了基礎理論與設計方法。目前，國內城市生態景觀設計備受傳統古園林直接影響，但是由于人們的審美差異，針對城市生態景觀建設有了各種爭議。在城市生態景觀設計中，適應時代發展要求，以數字化輔助設計，均衡藝術性與科技性，促使城市生態景觀藝術性與科技性最大限度地滿足人們的個性化需求，有機結合數字化輔助設計是現代化城市生態景觀環保設計的重中之重[1]。

1 設計流程分析

目前城市生態景觀環保數字化輔助設計依舊處于起始階段，雖然已有大量優質設計機構開始積極關注該領域，然而城市生態景觀環保設計過程仍以傳統設計方法為主，數字化輔助設計方法只是輔助。當前傳統城市生態景觀環保設計方法并未將數字化輔助設計方法全生命周期應用于城市生態景觀環保設計整個過程，全生命周期數字化輔助設計需將數字化思想轉換為完整的數字化設計策略，應用于城市生態景觀環保設計全角度[2]。

城市生態景觀環保數字化輔助設計方法十分重視科學性，側重于項目理性分析與科學整合層面，以準確高效的數字化輔助設計方法，構建科學合理的城市生態景觀環保數字化輔助設計流程，從而全面呈現項目可量化與不可量化元素，發展為研究對象，適度分析與理性定性、定量，轉變為主觀設計與參數化設計過程中具備實用價值的數字化信息，以此實現方案設計與全方位評價[3]。城市生態景觀環保數字化輔助設計流程具體如圖1所示。

圖1 城市生態景觀環保數字化輔助設計流程Fig.1 Landscape architecture digital assistant design process

2 設計方法分析

2.1 數字化設計方法

在城市生態景觀環保數字化輔助設計過程中，采用以傳統設計方法為主、參數化為輔的數字化設計方法。其中，傳統設計方法蘊藏著巨大實際價值，即蘊含著博大精深的文化內涵，代表著古代文明與城市生態景觀環保建設進程[4]。因此，在城市生態景觀環保現代化設計過程中，還應吸收傳統設計方法的有價值部分，以繼承發揚我國傳統文化。在數字化輔助設計中，還需引進參數化為輔的設計方法，這主要是由于在現代化城市生態景觀環保設計中依然會采用現代化技術與設計方案，這樣才能完善并優化城市生態景觀環保數字化輔助設計方法。

2.2 數字化設計方法

在城市生態景觀環保數字化輔助設計中，應采用以參數化建設為主、傳統設計方法為輔的數字化設計方法[5]。在具體設計過程中，需做參數化分析，構建參數化模型，既要保持建筑物及其參數化模型與城市生態景觀環保數字化模型的同步構建，又要以參數化構建為設計關鍵部分，同時有機結合傳統設計方法。在以參數化建設為主、傳統設計為輔的數字化設計防范中，應吸收傳統設計優秀部分，以此為參考依據，才可保留城市生態景觀環保設計連續性與效果統一性，還可充分體現城市生態景觀環保現代化與文化延續性，從而凸顯城市生態景觀環保獨特性與特色，彰顯城市生態景觀環保設計的科學、合理性。

2.3 參數化設計體系與流程

參數化設計主張邏輯性的描述關系的思想方法，是認識事物本質的思維模式。城市生態景觀環保數字化輔助設計中，參數化設計的關鍵在于尋找景觀參數，并基于項目場地背景、業主要求、功能分析定位，由參數化設計思維層面提取景觀參數，設置景觀元素生成原則，并選擇合適的數字化輔助設計軟件平臺，通過算法編程建立參數化邏輯模型，以調整景觀參數取值范圍，獲取量化指標與景觀設計方案，在多方協調對比分析后確立最終設計方案。

城市生態景觀環保數字化輔助設計過程的參數關系構建，便于設計人員了解景觀系統所隱藏的規律性深層邏輯結構與空間秩序，以此設計出可呈現場所性的景觀。城市生態景觀環保數字化輔助設計過程并非單純將項目數據信息應用于分析，而是將具備地理信息數字化方式的數據進行導入、分析、繪圖。所以參數化方法與城市生態景觀環保設計本質特性相符，是有機整合全部景觀元素，以此生成集成科學性、藝術性、文化性、社會性的園林景觀。

城市生態景觀環保數字化輔助設計的參數化設計體系具體見表1。城市生態景觀環保數字化輔助設計中，將設計語言轉變為景觀空間平面語言，基于坐標、高程、矢量空間特征設定或轉換成可量化指標，即項目場地綠化覆蓋率、水體比例、景觀容量等，在實際操作時，以統計方法獲取指標數據，以指導參數取值范圍。城市生態景觀環保數字化輔助設計的參數化設計流程具體見表2。

表1 參數化設計體系Tab.1 Parametric design system

表2 參數化設計流程Tab.2 Parametric design process

3 設計方法實踐

3.1 項目概況

以T市郊野公園為例，由林地、耕地、水域、濕地、農業、自然村落共同構成，具備生態建設、休閑旅游等多元化功能，屬于開放性景觀環境空間，被稱之為未來城市“綠色的肺”，倍受社會各界高度關注，是城市環境綠化的有效推動力。郊野公園既能改善城市生態環境、保持生態平衡，又能為城市居民提供戶外活動場地，保障城市生態經濟發展。

3.2 主題設計

以生態優先實現可持續發展。基于有機結合規劃定位，科學合理保護利用自然資源，改善生態狀況，完善并構建自然生態體系，以滿足城市生態景觀設計需求，并實現生物植物多樣性，切實保障生態環境健康可持續性，從而豐富郊野生產生活，確保生態安全；因地制宜與以人為本，緊繞人文歷史與自然風貌，整合水文特色與自然風光，填挖修整水域邊界，保留自然生態村落、生態林地、水系濕地，打造與大自然和諧相處的自然美。郊野公園構建對于整個城市綠地景觀系統建設、自然生態系統恢復、節能與自然資源科學利用等發揮著有效的推動作用[6]。

3.3 功能布局

城市生態景觀環保項目場地的景觀不能局限于視覺感受，還需根據實際情況有效解決交通、周圍關系、功能、生態等多方面相關問題，并充分挖掘隱匿于當前形勢的社會、歷史、文化、意識形態等因素的本質內容，切實結合城市生態景觀環保美學與景觀生態學，針對場地進行客觀分析與量化評估，以推動人與景觀和諧相處[7]。

設計結構具體為以農田為核心，以水面打造湖面核心；基于獨流減河的濱水帶與高速公路防護林帶；于基地范圍之內打造水環；精武文化區、濕地景觀區、田園風光區、水網密林區、生態療養區。

3.4 水系設計

城市生態景觀環保設計項目場地的游覽與建設用地都屬于可利用土地，需針對既有破壞場地開展生態設計，以此滿足游客游覽需要[8]。相比建設用地，游覽用地的景觀功能布局更加靈活，對于生態環境的影響較小，生態環保特征更為顯著，而且具備一定的用地適應性因子，景觀功能的分區設計通常會考慮場地高程、地形坡度、水系、制高點可視化區域、植被狀態等環境要素，以實現可游覽用地的適宜性分析。項目場地水系為坡地地表匯水線，區域范圍內地表匯水量比較大，植被生長較好，可生成天然景觀廊道，比較適合游覽觀光，構建水系緩沖帶加以保持并充分合理利用，促使其切身發揮生態優勢。游覽用地設施建設相對簡單，河網水系設置約80 m緩沖帶。其中，不適合大型配套設施建設，主要以植被保育為主，作為景觀廊道更加適合游覽觀賞，步道或者棧道可穿插布置于林地，對于自然植被的影響可忽略不計，坡地整個范圍均適合游覽觀光。

項目場地水域設計包含5大不同區域，不同水域的功能觀賞性存在一定差異，即游玩性、觀賞性、專屬性、生產性等。其中，河道以蛇形排布，嚴格控制河道寬度，兩側栽植水生植物與耐澇耐鹽耐堿喬灌木；河道放坡主張打造自然淳樸、有助于植物與水禽棲息的生態空間；濕地周圍針對各個季節具體狀態開展相應的觀賞活動；突破傳統魚塘設置，基于自然形態呈現，以確保漁業正常生產，增加空間趣味性，在漁業生產時融入一些商業活動，以獲取一定經濟收益。

3.5 生態設計

城市生態景觀環保設計由項目場地自然生態條件為出發點，通過分析地形、道路、林地、水文、濕地等生態模塊，高程、坡度、坡向等垂直豎向分析與水廊道、生態敏感性分析等，以構成基質、廊道、多模塊生態安全系統。基于此，開展生態空間控制分析，科學劃分生態緩沖區、生態保護區、引導建設區等，以獲取項目場地景觀分區整體框架，并計算各功能區生態容量，明確生態設計目標[9]。

項目場地基于景觀的水適應性生態基礎設施建設，以自然的生態技術設計水源保護與涵養、地下水回補、改善生態環境、土地凈化等水適應性生態過程。采取下滲、調蓄、凈化、回用等措施，利用透水鋪裝、植草溝、儲水池等生態管理模式，其中，下滲即透水鋪裝通過快速下滲清理徑流污染物，并補充地下水；凈化即以植草溝輔助生態滯留洼地，指引雨水具體走向，以削減洪峰流量，滯留時沉淀大顆粒物；調蓄即采集上游海綿措施雨水，以循環凈化；回用即蓄水池提供廁所或者綠地等循環用水。利用新型材料，以實現集約化生態服務系統，科學有效控制徑流污染，改善生態環境，多元化植物類型，從而打造生態居住環境。城市生態景觀環保項目場地設計的水生態因子屬于生態景觀的主要敏感因子，因此，需構建水安全與水環境保護的水生態設計系統，基于雨洪管理，增加排洪渠等設施，防止場地內部發生洪澇災害。基于源頭控制、污水減排、凈化修復思路，增加生態濕地處理設施，避免點源與面源污染，以實現水體環境全面保護。同時，雨洪需通過區域內水資源節約與科學合理利用，以水系與濕地為載體建設帶狀綠地，構建生態系統彼此關聯的生態廊道，沿項目場地周圍構建防護綠帶，構成生態屏障。此外，還需構建覆蓋范圍廣泛的綠廊系統，以建設多層次生態網絡格局與生態景觀框架。項目場地雨洪管理體系具體[10-12]如圖2所示。

圖2 項目場地雨洪管理體系Fig.2 Stormwater management system of the project site

基于項目場地生態特性，以保護、修復、重建手法構建相適應的景觀生態安全體系，利用生態技術、生態經濟等貫徹實施景觀環境生態指標，促使景觀構成集成功能、生態、用地，達到恢復自然水系、濕地、公共綠地等的生態效能，建設基于水系與綠色環保網絡的框架復合生態系統。以項目場地的綠化種植，發揮溫度調節、防風防塵、降噪環保等作用，追求綠色節能，資源循環利用。就濕地范圍，引水淹沒低地，并存蓄雨水，引進水生動植物，過濾地表排水，以恢復河道生態，同時大力發展生態農業，嚴格控制水產養殖，以自然食物鏈種養殖。

城市生態景觀環保設計的項目場地植物屬于十分關鍵的自然風景資源，自然植被覆蓋范圍既能凈化空氣和水體，又能改善景觀環境的小氣候，還能保持水土，保障植物自然更新與演變。

3.6 植物配置

城市生態景觀環保設計的植物種植，既要保護項目場地生態植被，又要重視改造恢復植物景觀，基于既有植被與景觀需要，有機結合林地改造措施，做到因地制宜，縮減土方，以保護土壤、保護原生自然景觀[10]。同時，全面考慮日照、溫度、濕度、土壤等，基于既有植物種植，通過植物季節性變化與顏色搭配，生成穩定的自然生態植物群落。其中，植物類型選擇時，需對其生存環境進行綜合考慮，盡可能選擇當地植物，以發揮其生態適應性與抗逆性，從而保障植物群落穩定性與持久性，以利于人工種植植被與自然植被的高度融合，通過地理信息系統空間分析功能，詳細分析項目場地坡度、高程、水文，進而為植物景觀種植奠定堅實的科學依據。

植物景觀設計配置流程具體[13-17]如圖3所示。

圖3 植物設計配置流程Fig.3 Plant design configuration flow

項目場地中的植被基礎較好，主要以當地樹木類型為主，生態的穩定性良好，既有林地作為重點保護區域，發揮著綠化帶的自然生態效用。觀賞瀏覽區域可就植被生長特征，選擇低成本速生樹木以迅速覆蓋綠化，可配置季節性變化與色彩搭配植物，以促使植物在不同季節產生不同狀態與景觀層次。在項目場地特色景觀功能場所四周交互種植一些大冠幅植物，以遮陰避陽，并種植花期不同的植物，以營造優美環境氛圍。文化娛樂區域的景觀建筑可切實根據建筑設置垂直綠化帶，以發揮其生態功能。植物種植可以與人文景觀相配合，以此烘托景觀效果與環境氛圍，可基于喬木劃分區域，從而弱化建筑對于自然環境造成的視覺影響。

在項目場地改造時，需保護既有自然生態環境，適當處理施工與保護間的密切關聯，以此確保項目場地的可持續穩定發展。林地保護緩沖帶的生物類型各式各樣，生態穩定性良好，在景觀環境空間中位于項目場地用地與周圍環境分隔帶，加以保護既能夠避免項目場地周圍區域影響其他用地，保護并隔離，能夠作為生態屏障調節場地小氣候。項目場地的地形波動較大，植被生長健康，可生成自然景觀廊道，構建生態緩沖帶可加以保護，基于河網接觸緩沖帶，從而顯著提升生態環保作用，而且植物還可涵養水源與保持水土。

4 結論

在人居環境日趨復雜化的現代化社會，生態環境逐步惡化，城市生態景觀環保設計行業應承擔此艱巨任務，但是受多因素共同作用，城市生態景觀環保數字化進程一直無法緊跟時代潮流。對此，城市生態景觀環保設計行業應基于生態環保角度，多元化數字化輔助設計方法，以把握未來城市生態景觀環保設計的話語權。本文提出了城市生態景觀環保數字化輔助設計方法，并進行了實踐應用研究，發現數字化輔助設計方法擁有良好的發展前景，可在很大程度上提升城市生態景觀環保設計的科學合理性與藝術性，還可提高設計與繪圖效率、質量，并通過科學與藝術結合產生新邏輯、新動態。