數(shù)字化技術(shù)在園林景觀設(shè)計(jì)中的運(yùn)用探討

陳倩文

（廣州園林建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)景園林景觀設(shè)計(jì)期間廣泛應(yīng)用到犀牛、grosshopper、可視化VR 景觀等諸多軟件，使得設(shè)計(jì)工作更加系統(tǒng)、全面且真實(shí)、美觀。隨著園林景觀設(shè)計(jì)難度的增大，設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷提高數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用水平，提高風(fēng)景園林景觀設(shè)計(jì)的科學(xué)性、藝術(shù)性水平。

1 園林景觀設(shè)計(jì)中存在的問題

受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想與技術(shù)等因素的影響下，設(shè)計(jì)人員在開展園林景觀設(shè)計(jì)工作期間，主要通過語(yǔ)言、繪圖軟件等方式，單方面?zhèn)鬟f自己的造園思想，由于文字表述、手繪圖案等方式過于單一，因而園林景觀設(shè)計(jì)工作受到了較大的限制與約束。首先，信息、數(shù)據(jù)不能及時(shí)的共享和交流。在以往的園林景觀設(shè)計(jì)過程中，受到文字、草圖等方面的局限，使得信息交流溝通的方式太過單調(diào)，并很難進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，進(jìn)而導(dǎo)致了設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的效率大大降低。同時(shí)，紙面化的信息在時(shí)間、空間方面存在著較大的局限性，溝通渠道相對(duì)單一、閉塞。其次，資料、數(shù)據(jù)的完整性較差。園林景觀設(shè)計(jì)期間涉及民俗、地形以及人文環(huán)境等方面的知識(shí)與理論，因而設(shè)計(jì)工作對(duì)于基礎(chǔ)性資料的需求量較大。采用傳統(tǒng)的資料收集方式，很難掌握全面、及時(shí)、準(zhǔn)確的信息。由于資料的不完善，使得設(shè)計(jì)效果大打折扣。此外，設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)際效果存在較大的偏差。以往受到軟件等因素的限制，園林景觀設(shè)計(jì)主要借助二維平面圖進(jìn)行方案展示，使得設(shè)計(jì)方案與實(shí)際效果之間有著很大的偏差。另外，園林景觀設(shè)計(jì)尚未形成系統(tǒng)性的評(píng)價(jià)與管理體系[1]。這主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)項(xiàng)目在具體實(shí)施過程中缺乏有效的監(jiān)督，不同部門的人員沒有做好協(xié)調(diào)、溝通等工作。

2 園林景觀設(shè)計(jì)期間數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的重要意義

2.1 提高園林景觀設(shè)計(jì)水平

園林景觀設(shè)計(jì)需要結(jié)合該地區(qū)特定的建設(shè)、發(fā)展需求，綜合應(yīng)用工程技術(shù)、園林藝術(shù)以及美學(xué)等理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)區(qū)域的地形改造與植物配置、種植，并開展建筑景觀塑造，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人、自然與環(huán)境、建筑的和諧、協(xié)調(diào)發(fā)展，同時(shí)為附近的居民提供良好、優(yōu)美的生活環(huán)境與休閑娛樂空間。由此可以看出，園林景觀設(shè)計(jì)具有顯著的綜合性特征，通過設(shè)計(jì)元素、技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境的改造。這一過程中，借助數(shù)字化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同要素的整合，并使得景觀與周圍環(huán)境、地域資源等因素有機(jī)的結(jié)合在一起。此外，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，還能提高直觀、形象、立體的展示效果，使得園林景觀設(shè)計(jì)更具可操作性、適宜性與科學(xué)性。

2.2 提升園林景觀設(shè)計(jì)效率

首先，在數(shù)據(jù)信息的收集、分析以及處理、利用等方面，數(shù)字化技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢(shì)。其次，在進(jìn)行園林景觀設(shè)計(jì)方案的編制以及施工圖的設(shè)計(jì)等方面，數(shù)字化技術(shù)能夠提供強(qiáng)大的信息數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)而顯著提升園林景觀設(shè)計(jì)效率。比如，通過應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，可以借助虛擬仿真的形式，全面展示園林景觀設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)人員結(jié)合立體圖的展示結(jié)果，并遵循園林景觀設(shè)計(jì)的基本原則與要求，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)園林景觀施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)劃與調(diào)整。如此一來，不僅減少了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與更新時(shí)間，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)信息共享[2]。此外，借助數(shù)字化技術(shù)，還能使建設(shè)方、施工方更加清晰的了解設(shè)計(jì)人員的意圖，進(jìn)而減少施工期間遇到的問題。

2.3 改善景觀設(shè)計(jì)服務(wù)水平

一方面，園林景觀設(shè)計(jì)期間，可以利用數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，并在基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)景觀設(shè)計(jì)數(shù)字化管理。因而，能夠有效節(jié)約園林景觀設(shè)計(jì)方案所用的時(shí)間，并且能夠減少設(shè)計(jì)圖紙整理、存儲(chǔ)工作所消耗的時(shí)間。另一方面，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，還能避免紙質(zhì)圖紙損壞、丟失所產(chǎn)生的弊端。除此之外，通過開展數(shù)字化管理工作，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)資料的查詢和反復(fù)利用，這對(duì)于園林景觀工程相關(guān)文化資源的保護(hù)有著重要的意義。最后，借助于已建成的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以為園林景觀的后續(xù)開發(fā)、設(shè)計(jì)、施工提供幫助。同時(shí)，對(duì)于已建成的園林景觀，在開展維修、改造等工作時(shí)，也能提供幫助。圖1 為數(shù)字化風(fēng)景園林景觀設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)。

圖1 數(shù)字化風(fēng)景園林景觀設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)

3 園林景觀設(shè)計(jì)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)研究

3.1 建立完善的數(shù)據(jù)庫(kù)

對(duì)于園林景觀設(shè)計(jì)而言，有著較強(qiáng)的專業(yè)性、系統(tǒng)性、復(fù)雜性。首先，在設(shè)計(jì)工作開始之前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開展全面的調(diào)查，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)結(jié)果，對(duì)實(shí)際場(chǎng)地情況做出深入的了解。其次，收集園林景觀相關(guān)數(shù)據(jù)、信息，進(jìn)而為后續(xù)設(shè)計(jì)工作的開展做好準(zhǔn)備。實(shí)際調(diào)查、勘察環(huán)節(jié)中，所采集到信息較多，且信息的種類多種多樣。例如，勘察信息包括實(shí)地水文、地貌信息，還包括人文、歷史文化等方面的信息，信息收集對(duì)設(shè)計(jì)工作有著直接的影響。尤其是人文信息，其組成內(nèi)容較為復(fù)雜、多樣，比如當(dāng)?shù)氐臍v史面貌、風(fēng)景名勝以及宗教信仰等信息，對(duì)于設(shè)計(jì)工作有著直接的關(guān)聯(lián)。收集到的信息主要以照片、視頻的形式存在。鑒于此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，通過數(shù)字化工具做好信息收集的全面性、細(xì)致性[3]。同時(shí)，還要以收集到的信息為基礎(chǔ)，比如，建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)、管理與查閱，進(jìn)而為后續(xù)的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

3.2 制作三維效果圖

借助數(shù)字化技術(shù)，可以進(jìn)行三維效果圖的制作。在此期間，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)實(shí)的要素進(jìn)行形象化模擬。對(duì)于三維效果圖而言，不僅需要對(duì)原有信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，同時(shí)還要融入設(shè)計(jì)人員的理念，將附近的自然環(huán)境、人文以及地形、水文等因素融合在一起，借助專業(yè)軟件提高三維效果圖的設(shè)計(jì)效果。其一，利用可視化的圖像，展現(xiàn)出現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的自然景觀。其二，三維建模過程中，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)把采集到的信息轉(zhuǎn)化為背景。其三，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)相關(guān)的功能要求、藝術(shù)美感等因素，提出初步設(shè)計(jì)方案。其四，借助數(shù)字化技術(shù)，將其轉(zhuǎn)化成為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)文件格式。之后，通過三維圖制作軟件的應(yīng)用建立相應(yīng)的三維模型。這一過程中，要嚴(yán)格遵循統(tǒng)一、對(duì)比以及變化、比例等原則，加強(qiáng)藝術(shù)構(gòu)圖技法的應(yīng)用。

3.3 注重設(shè)計(jì)反饋與材質(zhì)的設(shè)定

首先，設(shè)計(jì)人員需要利用數(shù)字化技術(shù)，繪制空間分布圖。結(jié)合園林景觀周圍的人文環(huán)境、歷史古跡等因素，做好園林景觀布局設(shè)計(jì)，并把環(huán)境插入透視圖中，對(duì)借景、比例、尺度等要素做出綜合分析。如此一來，便可以進(jìn)一步明確總設(shè)計(jì)意圖。其次，參與園林景觀數(shù)字化制作的人員，應(yīng)當(dāng)結(jié)合修改后的設(shè)計(jì)意圖，通過利用二維模型軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、圖像處理。采用三維制作軟件，實(shí)現(xiàn)三維建模[4]，并賦予模型相應(yīng)的材質(zhì)、顏色，以提高園林景觀設(shè)計(jì)工作的藝術(shù)效果。

3.4 做好布局規(guī)劃和模型渲染

一方面，在利用數(shù)字化技術(shù)開展園林景觀的設(shè)計(jì)工作期間，使用的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)當(dāng)具有豐富的植物類型，這對(duì)于設(shè)計(jì)人員開展植物配置、功能區(qū)域植物規(guī)劃等設(shè)計(jì)有著重要的幫助。設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合不同地區(qū)的實(shí)際氣候環(huán)境情況，并對(duì)植物種類、植物習(xí)性等因素做出分析，最終選用混植、孤植以及列植等不同的設(shè)計(jì)方式，提高園林景觀的設(shè)計(jì)效果。除此之外，利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行景觀模型參數(shù)的自動(dòng)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)園林景觀的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，比如水池、建筑小品以及石階、假山的應(yīng)用與規(guī)劃（圖2）。另一方面，應(yīng)做好模型渲染工作。借助三維數(shù)字技術(shù)進(jìn)行建模不是設(shè)計(jì)的最終目的，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在此基礎(chǔ)上對(duì)三維模型進(jìn)行渲染，確保模型在整體方面能夠與真實(shí)情境更加接近。具體設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)當(dāng)對(duì)園林景觀設(shè)計(jì)圖應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行完善，合理選用模型材質(zhì)，對(duì)模型周圍環(huán)境做好渲染。例如，可以通過調(diào)整光照對(duì)比度的方式，展先園林的燈光效果。在此期間，可以借助相關(guān)的數(shù)字化軟件，通過建立實(shí)景模型，可以更好的和客戶進(jìn)行溝通，并為后續(xù)的施工打下基礎(chǔ)。

圖2 園林景觀設(shè)計(jì)中水池、假山的應(yīng)用

3.5 LIM 風(fēng)景園林信息模型設(shè)計(jì)

LIM（Landscape Information Modeling）主要是指風(fēng)景園林信息模型，最初是由Harvard 大學(xué)Ervin 教授提出。通過LIM 技術(shù)的應(yīng)用，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)施物理、功能特性的數(shù)字表達(dá)。同時(shí)，還能提高知識(shí)資源的共享水平，可以為全生命周期的所有決策提供可靠的信息依據(jù)。另一方面，設(shè)計(jì)方、建設(shè)方以及施工方能夠通過平臺(tái)插入、提取、更新和修改信息，進(jìn)而提高協(xié)同工作的效果。借助LIM 平臺(tái)，能夠?qū)θ芷趦?nèi)的信息進(jìn)行輸入、更新、提取以及校核、管理，該平臺(tái)是BIM 技術(shù)的景觀數(shù)字技術(shù)的拓展。在開展園林景觀設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)借助LIM 技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目立地環(huán)境的再現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)狀地形、水系、植被以及道路、建筑等要素進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)。其次，借助LIM 技術(shù)強(qiáng)化設(shè)計(jì)成果的表現(xiàn)，比如效果圖的渲染、實(shí)體模型的建造，同時(shí)還可進(jìn)行視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)等。此外，利用LIM 技術(shù)進(jìn)行環(huán)境過程的模擬與預(yù)測(cè)，例如對(duì)土壤侵蝕、水文過程或植被演替過程的定量模擬等[5]。

3.6 VR 虛擬空間建模

通過VR 虛擬空間建模技術(shù)的應(yīng)用，建設(shè)方可以進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)中全方位的體驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等領(lǐng)域研究工作的不斷深入，為建構(gòu)風(fēng)景園林環(huán)境中人群行為心理與空間特征的關(guān)聯(lián)提供了人機(jī)交互平臺(tái)。在開展園林景觀設(shè)計(jì)時(shí)，借助VR 虛擬空間建模技術(shù)，可以從時(shí)間、交互、視覺以及音效等方面，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)景園林環(huán)境的全方位研究，同時(shí)也改變了公眾、專業(yè)人員對(duì)于環(huán)境感知的途徑。此外，借助VR 技術(shù)的應(yīng)用，并利用三維掃描儀、全息相機(jī)等設(shè)施，能夠?qū)⒂扇祟愋袨椤C(jī)器驅(qū)動(dòng)所激發(fā)的模型變化，及時(shí)的反饋到數(shù)字模型環(huán)境中，以增強(qiáng)設(shè)計(jì)的有效性、真實(shí)性（圖3）。

圖3 VR 效果

4 結(jié)語(yǔ)

在園林景觀設(shè)計(jì)工作期間要加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，將設(shè)計(jì)理念更加直觀的展現(xiàn)給建設(shè)方、施工方。作為設(shè)計(jì)人員，要加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的研究與應(yīng)用，尤其要熟練操作各類設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)而提高園林景觀設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量與效果。