數字輔助下的風景園林：2000—2020年中國數字景觀技術的運用與發展態勢研究

成 實

張瀟涵

謝華華

“數字景觀技術”指將數字技術與方法運用于風景園林專業研究與實踐中，驅動風景園林領域的理性發展。進入21世紀以來，現代風景園林學愈發關注“形態”與“生態”2個基本問題，并注重探析形態背后的內在規律，追求藝術與科學二者之間的統一[1]。2000年，隨著國際數字景觀技術大會的召開，“數字景觀技術”的運用與發展愈發普及[2]。為統籌實現人居環境多目標平衡發展及優化提升，專業人士開始嘗試通過數字技術手段解決風景園林環境所面臨的復雜問題，以真正實現藝術與科學的相互協調。

2000年起，“數字景觀技術”的相關運用與研究拓展便進入了迅速發展期，并隨著不同時期、地域、政策和社會發展需求的轉變，“數字景觀技術”的研究方向與運用途徑正面臨著多樣化發展的可能性。

回望“數字景觀技術”蓬勃發展的近20年，數字景觀技術經歷了怎樣的發展歷程？不同時期與地域下的學者研究關注的重點又有何區別及轉變？本文試圖通過對以往“數字景觀技術”運用與發展歷程的回溯，一方面厘清“數字景觀技術”的發展路徑與態勢；另一方面也為未來數字景觀技術在研究與實踐中的運用提供借鑒與思考。

1 中國風景園林領域“數字景觀技術”的發展歷程

本文聚焦近20年間中國數字景觀技術的發展歷程，以2000—2020年中國知網收錄的相關論文為研究樣本。為確保樣本覆蓋的全面性，本文采用了二次檢索的方式。以“數字景觀”和“技術”作為檢索關鍵詞，利用CiteSpace軟件對檢索結果進行初步分析，將所得出的“數字景觀技術”高頻詞匯作為檢索條件進行二次檢索，共計檢索出文獻15 177篇，包括學術期刊8 336篇，學位論文6 064篇及會議論文624篇等，作為本文最終的研究樣本。

從2000—2020年相關文獻的發文量來看，2006年發文量首次突破500篇，并于2016年進一步突破1 000篇。“數字景觀技術”的相關研究與運用始終保持著較高熱度，總體呈現出上升趨勢。因此，本文以7年為單位，綜合不同年份的年發文數量、重要理論、社會政策、學術活動與歷年研究熱點詞(圖1)，將近20年間“數字景觀技術”的發展歷程歸為3個階段：興起期、平穩期、蓬勃期，并對各階段下數字景觀技術的發展趨勢、動因及關注熱點展開具體探討。由此，發現“數字景觀技術”運用的普及和發展與社會需求、科學技術進步等息息相關。

圖1 數字景觀技術發展階段

1.1 階段一(興起期)：2000—2006年

自2000年起，隨著“人居環境科學”“園林城市”等核心理念的提出，我國風景園林領域開啟了對人居生態環境科學發展與建設的關注。與此同時，第一屆國際數字景觀技術大會于德國貝恩堡(Bernbug)召開，直接推動了數字技術在風景園林中的運用，正式拉開了“數字景觀技術”的發展帷幕。自此，我國“數字景觀技術”相關運用及研究的嘗試呈現出迅猛發展趨勢，相關論文數量較過往增長了7倍之多。從該階段凸顯的研究主題詞來看，景觀生態學理論與方法的運用及3S技術①的嘗試成為該階段學者的主要研究抓手，其中景觀空間格局、生態風險評價、森林景觀和城市綠地等是該階段的主要研究熱點。

這一時期下，“數字景觀技術”的相關運用與研究成果輸出仍以地理、林業、生態、環境等相關領域的學者為主。聚焦于風景園林領域，該階段高峻與俞孔堅分別于2000及2001年在《中國園林》雜志發表了《上海城市綠地景觀格局的分析研究》[3]和《敏感地段的景觀安全格局設計及地理信息系統應用──以北京香山滑雪場為例》[4]的文章，文中率先采用了ArcGIS等數字景觀技術手段。

1.2 階段二(平穩期)：2007—2013年

隨著“生態文明建設”“生態園林城市”“海綿城市”等戰略決策與發展理念的陸續提出，如何采用科學定量的分析手段促進城市生態環境的可持續發展，成為風景園林發展過程中的核心議題之一。隨著信息技術手段的快速發展，該階段風景園林領域中采用“數字景觀技術”的相關研究論文年發表量顯著增長，整體呈現出平穩發展的態勢，并在數據分析的算法運用上有所創新[5-6]。首屆中國數字景觀技術國際研討會于2013年在東南大學召開，進一步促使“數字景觀技術”的運用與發展在我國風景園林領域得到更為廣泛的關注，也為接下來“數字景觀技術”的廣泛普及夯實基礎。

1.3 階段三(蓬勃期)：2014—2020年

自2014年起，隨著城市發展訴求的轉變，“城市雙修”“公園城市”“鄉村振興”“健康中國”等一系列政策與理念不斷提出，強化了風景園林領域在人居環境建設過程中發揮的作用，為新型城鎮化發展提出了精細化、數字化的理想目標。同時，隨著大數據技術、傾斜攝影建模、人工智能等一系列數字技術與方法的廣泛運用，風景園林環境得以被精確地量化采集、分析及模擬，不僅為解決特定學科問題提供了幫助，也為相關研究提供了更加廣闊的平臺。因此，“數字景觀技術”在相關論文中的運用愈發普及，年發文量呈現快速增長態勢，并隨著研究關注熱點的愈發多元化，所采用的技術手段也不斷革新與拓展。

此階段數字景觀技術的研究范疇被不斷擴展，國內北京林業大學、清華大學、東南大學、同濟大學和南京林業大學等高校在“數字景觀技術”領域展開了諸多探索研究與實踐，其研究熱點包括但不限于城市雨洪管理、城市風景園林小氣候、健康療愈景觀和鄉村景觀[7-11]等城市快速發展過程中所面臨的現實環境問題。

2 數字景觀技術的發展規律及傳播特征

在厘清“數字景觀技術”沿革歷程的基礎上，進一步聚焦各領域研究所涉及的“數字景觀技術”在不同階段與不同地域的發展規律和傳播特征。仍以近20年間采用“數字景觀技術”的相關研究論文為樣本，利用python腳本編寫，對不同階段的論文作者及其研究機構等相關數據加以提取、清理，并利用百度地圖開放平臺得到對應的地理坐標數值，在ArcGIS平臺中將相應研究論文、機構數據落位至其對應的地理信息空間上；再以自然地理分區②為依據劃分出七大研究片區(圖2)，從而對“數字景觀技術”的發展及傳播特征展開研究。重點探討以下3個方面內容：1)不同階段下“數字景觀技術”在研究區位上的拓展規律；2)不同研究區位下所關注的技術運用熱點；3)不同階段下各研究區位關注熱點的演變態勢。

圖2 各研究分區的論文數量及機構統計

2.1 研究區位：不同階段下研究區位的拓展

首先，聚焦于不同階段下研究區位的拓展情況及規律，發現在近20年間，研究區位經歷了從“單核輻射”到“多核分布”的發展規律(圖3)。

圖3 各階段研究區位分布演變

1)階段一(興起期)：單核輻射。

該階段，華北地區是“數字景觀技術”運用研究的主要集中地，且高度聚集在北京及周邊地區，論文數量約占總數的35%，以中國科學院、北京林業大學、北京大學等機構的發文量居多。另外，東北、華南、華東、西南等地區皆有學者進行數字景觀技術的相關研究，范圍較廣且分布平均，共計約占總數的55%。

2)階段二(平穩期)：多點發展。

該階段，研究區位分布產生了較為明顯的變化，除華北區域表現出持續的研究熱度外，華東、華南及西南區域的東南大學、同濟大學、南京林業大學、華南理工大學、重慶大學等研究機構對于“數字景觀技術”的相關運用嘗試及研究探索亦有顯著提升，從發文數量來看，共占總數的46.7%，整體呈現出從東南沿海向中部地區擴散的研究發展趨勢。

3)階段三(蓬勃期)：多核分布。

該階段，“數字景觀技術”研究區位已形成“多核分布”的結構特征，且由于各研究區域間合作關系愈發緊密，使相關研究運用的覆蓋范圍進一步擴大，形成了華北、華東、華南及西南地區多核發展的趨勢。其中，華東地區逐漸成為“數字景觀技術”運用與研究的又一主要核心，總體規模大幅超過華北地區。

綜合而言，從研究區位的分布特征來看，“數字景觀技術”的研究與運用覆蓋范圍正不斷擴大，逐漸從“單核輻射”向“多核發展”轉變。究其原因，主要是各分區內研究機構的數量及其面臨的具體環境問題存在差異。但更為重要的是，因為“數字景觀技術”對于風景園林相關領域的研究有積極促進作用，可精準、有效地解決當下城市發展面臨的生態與形態問題，滿足人性化的高品質發展訴求，逐漸被各個地區廣泛關注及運用，故而演化為“多核分布”的發展模式。

2.2 研究熱點：各研究區位研究主題的共性與差異

為進一步解析各研究區域中“數字景觀技術”所運用的熱點方向，筆者對CiteSpace主題詞分析后所得到的972個詞語進行清理與篩選，歸納出頻次最高的五大研究主題：景觀格局、城市綠地、鄉村景觀、城市小氣候、景觀水文(表1)。再以上述研究主題作為分類依據，提取出各研究主題下所對應的論文成果，進而按照主題類別分別展開討論(圖4)，探析不同研究區域運用“數字景觀技術”解決了哪些熱點問題。

圖4 五大主題研究分布

從分析結果看，以北京市為代表的華北地區在各研究主題上均呈現出較高的數字景觀技術運用程度，與其相關研究機構分布數量較多存在直接關聯。而東北、華東、華南、西南、華中、西北六大研究區域，對不同研究主題的關注度則呈現出較大的差異性。

對于各研究主題而言，受前期快速城市化階段的影響，我國大部分城市面臨著城市生境破碎、城市熱島、城市內澇等發展問題。因此，“景觀格局”“城市小氣候”“景觀水文”3個主題成為各區域數字景觀技術研究所關注的共性議題，相關研究成果數量及地理分布較為均勻[12-14]；而華東、華南區域由于自然本底優勢，在城市建成環境中綠地空間占比較高、植被資源豐富，因此相關研究機構對于“城市綠地”“藍綠空間”的研究關注度較高，如東南大學、同濟大學、南京林業大學、重慶大學和華南理工大學等院校均持續關注綠地空間低影響開發、城市綠地可達性、綠地公平性、綠道網絡構建，以及城市綠地分布優化等[15-17]研究主題；華中地區、西南地區因其獨特的地域文化、自然地貌及村鎮特征，顯現出對“鄉村景觀”研究較高的關注度，如重慶大學、西南大學、四川農業大學和重慶師范大學等研究機構采用數字景觀技術對山地鄉村聚落景觀特征、格局變遷及優化展開了深入研究[18]。

2.3 研究態勢：不同階段下各研究區位關注熱點的轉變

基于上文總結的5個研究主題，以各主題中數字景觀技術的運用與研究拓展為視角，進一步探析不同階段下各研究區位研究熱點的轉變，對相關論文成果的研究區位和發文數量進行量化分析(圖5)。從3個階段發文數量的變化來看，“景觀格局”“鄉村景觀”2個方向的相關研究發展基本保持穩定，而“城市綠地”“城市小氣候”“景觀水文”3個方向的發文數量則顯著提高，表現出較高的研究熱度。從研究區位的分布與拓展規律來看，“景觀格局”“城市綠地”作為風景園林領域所關注的核心議題，一直以來都是各研究區域的共性關注熱點；反觀其余三大主題，受快速城市化進程、戰略發展規劃等因素的復合影響，在不同研究階段下各區位所關注的研究熱點與相應數字景觀技術的運用有著較為顯著的差異。由此，本文聚焦于“鄉村景觀”“城市小氣候”“景觀水文”三大主題的研究態勢加以詳解。

圖5 不同階段各主題研究區位分布

在“鄉村景觀”方向，不同研究階段中的研究成果對于數字景觀技術的運用呈現出顯著增長態勢，且表現出極強的地域性。在興起期(2000—2006年)，相關研究數量較少且分布零星，初步嘗試通過遙感影像解譯的手段解決鄉村景觀格局與土壤養分等問題[19]，以中國農業大學、四川農業大學等農業院校為研究機構的代表。發展至平穩期時，隨著中共中央、國務院印發的《中華人民共和國城鄉規劃法》(2008年1月1日起施行)等戰略規劃的陸續頒布，相關論文數量顯著提升且研究覆蓋面較廣，學者利用“數字景觀技術”探討鄉村中土地利用格局、聚落形態和景觀生態等多個方面的問題[20-22]，尤其華東、西南等傳統村落集聚的研究區域呈現出較高的研究熱度。直至《鄉村振興戰略規劃(2018—2022年)》的頒布，再度引起了各研究區位中不同研究機構的廣泛關注，研究者將高分辨率遙感、無人機航拍、激光點云等數字景觀技術融入鄉村的時空演變、遺產保護等研究議題[19，23]。

在“城市小氣候”方向，研究發文數量呈現出階段二至階段三的顯著遞增，且地理分布上形成由東南沿海城市向內陸擴展的趨勢。自2011年起，我國城鎮化率達到51.27%，說明我國正式進入快速城市化階段，由沿海至內陸的各城市建設強度及高層分布密度均顯著提升，造成我國氣候變暖的情況日益加重，所導致的城市環境問題也愈發凸顯，尤其是小尺度范圍的環境氣候與人居環境的關系更為嚴峻。隨著“十二五”規劃(2011—2015年)中提出的“積極應對全球氣候變化”這一發展目標，“數字景觀技術”在應對城市熱島問題的相關研究議題中發揮了突出作用，借助CFD、Ecotect等分析軟件探討城市氣候調節、風環境模擬等問題[24-26]，從宏觀層面對于城市熱環境相關影響因素(不透水面率、植被指數、水體指數等)的探討[27]，到微觀層面對于城市熱環境模擬及人的舒適度評價均有所涉及[28]。相關研究在華東、西南地區呈現出較高的研究熱度。

在“景觀水文”方向，不同階段下研究成果的區位分布呈現出明顯差異。早期論文中對于數字景觀技術的運用相對較少，多關注于大尺度下江河流域的水文特征，以及森林、草原、高原等特定自然區域中水文格局的動態變化等[29]。而發展至第二、三階段(即2007年以后)，“景觀水文”研究達到空前熱度，且研究輻射范圍更廣，主要由于兩方面因素：一方面，隨著遙感、GIS、SWAT模型等數字技術的普及，部分學者延續過往研究目標，采取新技術手段對于大尺度下的水文流域變化進行深入探析；另一方面，隨著國務院及住房和城鄉建設部陸續頒布《國務院關于加強城市基礎設施建設的意見》《海綿城市建設技術指南》等條例及指南，引發了學界對于城市雨洪問題及低影響開發(LID)管理策略的持續關注，各區域的研究機構結合自身地域發展過程中所面臨的雨洪問題進行研究探索，并延伸出相應的規劃設計理論和工程實踐方法[30-32]。

3 “數字景觀技術”發展規律探析

“數字景觀技術”的運用與研究拓展經歷了飛速發展的近20年，從單一學科領域的嘗試逐漸發展為多學科領域間的融合，逐漸擺脫了單一技術方法層面的嘗試，轉而形成了極具系統性的科學研究體系，這也與風景園林領域近20年的科學發展過程相契合。本文借助量化研究與定性研究相結合的方式，通過對檢索論文的研究主題、熱點方向及研究者的地理區位信息的深入挖掘，對近20年間“數字景觀技術”的相關運用嘗試及研究拓展加以數字化的系統梳理，并結合對于重點學術文獻的研判，形成對2000—2020年“數字景觀技術”發展歷程的總結，亦對于傳播及演變規律加以系統分析，將“數字景觀技術”領域研究的發展規律總結為以下3點。

3.1 研究發展途徑：網狀發展結構，院校間協同合作，跨學科趨勢明顯

縱觀近20年，發現“數字景觀技術”相關運用與研究從早期以華北地區為核心的點狀發展，逐漸向東南沿海及內部地區擴展，且研究機構及學者間的互動聯系逐漸加強，呈現出網絡狀的發展特征。目前已經逐漸形成約310所高校及研究機構參與并構建的“數字景觀技術”研究運用網絡，其中累積發文數量高于130篇的研究機構超過31所，覆蓋華北、華東、華南、西南、華中、東北、西北七大研究區域。近年來，隨著研究機構間的相互合作愈發緊密，為數字景觀技術的發展帶來了更多助力。其中，比較典型的是由中國科學院、北京林業大學等多所華北區域的研究機構所形成的研究聚核。研究網絡的形成不僅局限于國內研究機構，更逐漸向國外的相關研究機構拓展，當下蘇黎世聯邦理工學院、瑞士東部應用科技大學和米蘭理工大學等與清華大學、東南大學等國內院校之間的合作也更加頻繁。

綜合而言，“數字景觀技術”的相關技術運用與研究迅速擴張的核心原因主要源于2個方面：一方面，隨著信息技術的快速發展，分析手段與設備也隨之不斷提升及革新，學者踴躍嘗試借助相關技術手段更加科學、全面且精細化地解決風景園林領域現階段所面臨的復雜問題；另一方面，在跨學科研究的大趨勢下，隨著學術平臺的搭建及知識集聚，不同研究機構與學科間的協同創新和科創發展不斷加強，目前大量跨領域研究多集中于研究機構內部不同學院間的學術合作，通過發揮自身學科特長，建立起較強的合作關系，加速了數字景觀技術的運用普及與更新。

3.2 研究關注熱點：多元議題共生，戰略規劃引領，化解特定地域問題

在近20年的發展過程中，“數字景觀技術”還運用于更加多元的研究議題，除本文中所凝練的五大研究主題以外，所涉及的相關研究議題包括但不限于參數化建造、智慧園林管控等，呈現出對風景園林學科發展科學問題和學術前沿熱點的高度聚焦，并逐漸形成以軟件模擬和算法驅動的精細化研究趨勢。究其根本，不同研究議題對于“數字景觀技術”的嘗試及拓展主要關乎以下3個方面：1)不同階段下城市發展訴求和人民生活需求的轉變；2)不同地域特征的影響與相應發展機遇下的挑戰；3)研究機構的自身特色優勢與科研積累。

具體而言，在前期快速城市化進程下，城市氣候、生態環境、地域風貌等方面均面臨著更為艱巨且復雜的問題與挑戰，隨之，為應對種種問題，相應政策及規劃綱要陸續頒布，大幅推動著相關研究的發展速率及輻射范圍。除城市“景觀格局”“城市綠地”等共性議題以外，不同研究區域由于自身地域特征、自然生態稟賦、發展時序等方面的綜合影響，相關機構對于特定研究問題往往存在側重，需借助數字景觀技術手段對上述問題予以科學回應。例如，華東、華中、西南等地區作為傳統村落的聚集地，對于“鄉村景觀”的研究表現出持續的關注度，并隨著信息技術手段的發展，開始嘗試運用新興的數字景觀技術解決一直以來所面臨的傳統聚落問題。值得一提的是，近年間，部分學者將數字景觀技術手段與方法運用于古典園林研究中，試圖為傳統研究議題帶來全新的認知解讀。

3.3 研究發展態勢：持續迅猛前行，結合科技革新，應對階段發展

近20年間，“數字景觀技術”在相關研究中的運用與拓展呈現出迅速發展的態勢，不同區域對于各研究議題的側重呈現出一定差異，并針對所面臨的實際發展問題與訴求，各區域的研究關注重點也在不斷轉變。而促進“數字景觀技術”迅速發展的主要原因包括2個方面：一方面，相關學科的過往研究成果為“數字景觀技術”的發展提供了堅實的研究基礎，例如早期對于“鄉村景觀”“城市小氣候”“景觀水文”3個研究議題的關注多為農學、地理學、水利學等背景的相關學者，其研究中常采用數字技術與方法，為后續風景園林領域中相應研究議題的發展提供了研究思路及技術方法的借鑒；另一方面，隨著數字信息技術與手段的不斷革新，“數字景觀技術”的發展具備了更加多元的可能性。因此，“數字景觀技術”勢必成為未來風景園林領域研究與實踐最重要的途徑之一。

注：文中圖片均由作者繪制；地圖均引自國家基礎地理信息中心[審圖號：GS(2016)2923號，自然資源部監制]。

注釋：

①遙感技術(Remote Sensing，RS)、地理信息系統(Geography Information Systems，GIS)和全球定位系統(Global Positioning Systems，GPS)。

②七大地理分區：華東地區、華南地區、華北地區、華中地區、西南地區、西北地區、東北地區。