基于風景園林信息模型（LIM）的可視化設計

鐘昌洋

（西南交通大學建筑學院，四川 成都 611756）

0 引言

進入21 世紀以來，為更好地改善人居環境質量、保持人與自然的平衡關系，大量從業者嘗試將數字化技術與風景園林設計結合。在與風景園林行業息息相關的建筑行業中，建筑信息模型（BIM）的應用已經非常普遍，相較而言，風景園林行業在數字化技術的應用水平上還較為低下。由于LIM 技術是開展可視化設計的一種重要手段，因此風景園林行業要實現可視化表達的專業需求，亟需開發與自身高度配套的LIM 操作與管理平臺。

1 LIM 概述

1.1 LIM 的定義

風景園林信息模型（landscape information modeling,LIM），其被概括為一種信息數據在風景園林項目的全生命周期內進行無損傳遞的、可視化的、多方協同的、實時高效的數字平臺[1]（圖1）。實際上，LIM 應該被視為一個持續的過程，一種可自行組織的解決方案，而不是特定的軟件集合。與以往的設計工作流程相比，采用LIM 技術可以真正實現對信息數據的高度集約化管控與利用[2]。

圖1 LIM 全生命周期管理流程（作者自繪）

20 世紀70 年代，建筑信息模型（BIM）的概念首先出現，并逐漸成為開展建筑工程項目的重要技術手段，相較于建筑設計豐富的剛性元素，風景園林設計則更注重土壤、水體、植物等柔性元素的組合，為了彌補BIM 技術在風景園林設計各維度上專業性功能的缺失，LIM 技術就應運而生了。

1.2 LIM 的運用方向

LIM 運用的主要方向大致可以總結為4 點：①信息參數化，通過參數化建模技術在LIM 平臺中建立模型的參數映射關系，從而使用編程語言輔助規劃設計；②設計可視化，通過LIM 技術將風景園林設計從扁平化的二維尺度向立體化的高維尺度進行延伸，借此可以更為直觀地表達設計構思與效果；③信息協同化，以風景園林信息模型數據庫為基礎，依據各項專業標準，在項目參與人士的操作下，各部門可同步更新信息數據，實現信息的即時共享；④全生命周期化，運用LIM技術可以集成項目不同階段的信息數據，從而實現風景園林項目全周期的協同管理。

2 結合LIM 的可視化設計

2.1 設計思路

通過LIM 平臺，利用參數化方法進行景觀信息三維模型的構建，乃至更高維度上過程化模型的建立，從而可以達到設計中的可視化，以便用于幫助理解景觀表現。

業界普遍認可基于LIM 的可視化設計具有兩層含義，第一層含義是人機交互，即項目參與人員與計算機之間的信息交流，通過信息數據的可視化轉達，晦澀的計算機語言轉化為更直觀的形式；第二層含義是同項目中跨專業人員的信息交流，即通過可視化表達打破專業壁壘，實現合作效率的提升。

2.2 相關設計軟件

在LIM 技術的操作層面上，針對AutoCAD 和Civil 3D 等只能實現基礎建模需求的軟件，業內也研發出一些補充其高階功能的插件，借助這類插件的輔助，從業者運用基礎軟件同樣能進行類似于LIM 設計的相關操作。例如，Land F/X 插件就可以在SketchUp 和CAD 這兩款基礎軟件間交替使用。

綜合功能較為全面的LIM 相關軟件主要包括Vectorworks、ArchiCAD 和Revit3 種，Revit 和Vectorworks 等一般作為LIM 的核心軟件運用，其中Vectorworks的風景園林類插件最為成熟，相關數據庫也最為豐富。

3 案例分析

3.1 成都市興隆湖獨角獸島啟動區

3.1.1 項目概況

興隆湖獨角獸島坐落于四川省成都市興隆湖的東側，規劃用地面積約67.1hm2畝。其中啟動區位于獨角獸島的西北方向，主建筑展覽館占地1.2hm2畝，周邊綠地占地約2.3hm2畝[3]。

3.1.2 設計策略

（1）地形設計。針對地下空間與道路、濱水區域的高差問題，方案最后結合柔軟的藝術地形進行化解。設計師運用Rhino 和Grasshopper 調整地形曲線后，再使用Revit 進行核對，調整局部的地形問題。

（2）跌水塑造。考慮到跌水直面建筑，設計師利用LIM 快速對接BIM 建構的共享信息平臺，獲取建筑外立面的圖案參數信息，采用與建筑同樣的參數化設計模式，設計表層形態[3]，并且和建筑外立面花紋圖案配合融洽。

（3）流水設計。設計師運用參數化的精細調控，使得流水花園內水景的流水層可以保持薄且均勻的動態平衡狀態，營造出靈動晶瑩的整體效果。

3.1.3 小結

在可視化設計方面，這個方案最大的亮點就是通過LIM 平臺進行三維建模、造型提取與水流動態化模擬，完成了較高精度的藝術地形和兩種水體景觀塑造。方案的缺陷在于植物景觀的可視化表達依舊停留在二維層面，設計人員使用CAD 進行出圖表現。這是由于成都地區植物數據庫的內容缺失，限于工期短暫，如若臨時補充植物模型庫，另將消耗大量的時間和人力[4]。

3.2 北京市通州區云景公園

3.2.1 項目概況

云景公園坐落于通州區梨園漁場附近，除了提供基本的游憩服務，其在片區內還具有重要的生態價值，整體規劃面積約25.7hm2。

3.2.2 設計策略

（1）地形設計。導入Civil 3D 進行等高線的初步設計，建立起伏的曲面地形并結合其他地形數據進行多次調整，最后以水位線為基準將水面疊加上模型，得到精準化設計的地形地貌。

（2）道路設計。應用Civil 3D 通過道路“中軸線、縱斷面、橫斷面”三要素生成道路模型[5]，并在Civil 3D 中對設計進行實時校核。

（3）建筑與構筑設計。運用Revit 對項目中的園林構筑物單獨進行建模，其中反復出現的小品組件則考慮使用系統族進行建模[5]。

3.2.3 小結

在可視化設計層面，云景公園的地形和道路等都通過參數化方法進行可視化模型的塑造，根據生成的模型進行有效的調整，設計的細節表現力很強。但由于項目工期和預算限制，方案中的水體模型沒有進行動態化模擬，無法考慮到不同季節水位變化和不同區域水流變化的差異。

4 LIM 在可視化設計中的應用現狀

4.1 優勢分析

4.1.1 簡化設計難度

在風景園林項目設計中，材料類型、施工方式、植物搭配等各方面的思路都在持續變化，復雜多樣的信息很難被有效整合利用，單純進行圖紙設計的方式已經越來越難滿足設計深度的需求。通過建立起多維的可視化場景，相關人員可以利用LIM 技術與構件形成互動與反饋，提高設計效率。

4.1.2 便于交流溝通

在以往的項目工程中，設計師、工程師、業主等不同人群間進行溝通交流，都是通過傳統的圖紙示意或是語言表達，專業堡壘往往帶來大量信息差。LIM 技術可通過相關軟件的漫游系統進行虛擬漫游，使得項目的建筑、景觀、結構、水電等各方面都能得到直觀的展現，有效解決了多維信息的表達難度問題。

4.1.3 能夠及時進行檢測

在LIM 平臺上進行設計工作，可以及時進行校對比照，如園林小品尺度是否合宜、功能布局是否滿足設計需求等，從而對設計漏洞或缺失進行調整。此外，借助LIM 技術還可以在電腦上進行效果模擬，制定工程樣板設計方案，便于后期業主與施工單位對成本和材料進行控制[6]。

4.2 劣勢分析

4.2.1 動態模型表達不足

目前的LIM 技術在一些景觀元素的表達和動態過程模擬上還存在不足，如水流、植物、陽光等要素。事實上，水流潮汐的漲落、植物的生長和季相的變化等，都會對景觀效果，以及與其他要素的相互關系造成很大影響[7]，因此未來LIM 在四維化方面的發展，應該考慮更好地展現景觀元素在時間維度上的動態變化。

4.2.2 體驗感不理想

目前可視化場景展現依舊局限在效果圖渲染和較基礎的自由漫游模擬（Iumion/Revit）之中，在提倡參與性設計的大背景下，項目往往號召業主也加入設計過程中來，然而現有的可視化場景展示對他們來講還較為粗糙。

5 發展趨勢

5.1 可視化場景優化

基于LIM 的可視化設計能夠通過構建清晰明了的模擬場景來展現設計理念，這種表達方式對普通大眾非常友好，尤其是運用在一些公建項目中，更加強調廣大公眾的可參與性，體現社會公平。要進一步優化可視化場景的表達能力，結合虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR）是一個值得考慮的方向。LIM 與VR 的結合尚在理論階段，但是建筑設計中BIM 與VR 的結合已經有了實踐的案例以供參考，如美國德州的“i-yard2.0”太陽能實驗住宅項目。

要使得可視化設計的發展趨勢成為現實，需要攻克標準化方面問題。不同參與方、不同軟件等組分的信息集成與共享是LIM 應用的前提，也是LIM 的可視化設計發揮效用的最大推動力之一。

5.2 風景園林過程模擬

風景園林過程模擬是基于對景觀現象與發展規律的認識，借助計算機軟件、數學模型模擬不同時間點的景觀以及景觀變化過程[8]，從而探究景觀現象在時間序列上的演化規律，便于進行下一步的預測分析。在動態化模擬方面，其他領域近年來已經出現多種數學模型的應用，例如，蔡凌豪、李博帆等用Ecotect、Vasari 模擬太陽輻射、日照軌跡等對場地的影響[9-10]，而流體動力學模型（CFD）則被良好地應用于城市風環境模擬[11]。LIM作為一個多軟件協調工作的平臺，可以考慮將這些軟件兼容進來。

6 結語

LIM 作為數字景觀概念引導下快速發展的新技術理念，已經展現出在風景園林可視化設計這一領域良好的適用性和長遠的發展空間。但是由于當下LIM 技術從BIM 技術中獨立時間較短、理論支撐較少、實踐案例欠缺，因此基于LIM 的可視化設計在風景園林行業中還沒有得到普及。

就現狀而言，國內使用LIM 技術輔助可視化設計所體現的優勢包括簡化工序、便于溝通、及時檢測3 個方面；而其所暴露的劣勢包括動態表達欠佳、體驗感不足兩個方面。針對該項技術的現狀表現，分析未來發展需求，筆者提出基于LIM 的可視化設計在可視化場景優化、風景園林過程模擬兩個層面上的發展趨勢展望。

總體來說，無論是理論的深化研究還是設計的廣泛應用，基于LIM 的可視化設計還有很長的路需要探索，但隨著信息化與風景園林的不斷交叉，未來這項技術無疑會更好地服務于業內的工作開展。