數字技術在景觀設計可視化領域的應用

關鍵詞：景觀設計；數字化；可視化；地理信息系統；無人機技術；數字三

引言

在景觀設計的發展過程中，人們持續致力于研究創新，并努力提升方案展示的效果與方法。從最初手繪的草圖和精細圖紙，再到信息化時代各種軟件如AutoCAD、SketchUp、Lumion 等，這些工具為設計方案的可視化提供了更為豐富和高效的手段。例如，ContextCapture 在的設計的初期階段場地分析中發揮著重要作用，而LU 則在設計后期的方案展示階段將設計的構思和內容轉化為直觀的可視化形式。通過這些數字化、可視化設計的應用，共同促進了設計工作的便捷性、現實感和清晰度。

一、研究背景及意義

現代風景園林設計是一個復雜龐大的學科，其涉及到多種學科的技術和不同的設計方法，本項目旨在利用數字技術對紹興市越城區諸葛山廣場可視化、地化設計，創建一個集傳統園林美學與現代廣場規劃于一體的公共空間。

在杭州富陽有一東梓關村，全村以本土地域所蘊含的獨特文化和富陽的風景作為背景，用將中國傳統山水畫中的意境融入村莊的設計之中，連續起伏的屋面與村民日常的生活場景、富陽美麗的山水美景相互交融，一同構建出一幅新時代的“富春山居圖”。正如計成在《園冶》一書中提到的“巧于因借，精在體宜”，鄉村景觀空間建設，要保留其原有風貌，切忌千篇一律，設計團隊對項目有了更深一步的理解，在對紹興市越城區諸葛山廣場設計時，采用了數字可視化手段設計，使設計能更好地服務于居民，使居民們詩意的棲居在這美麗鄉村之中。

在紹興市越城區諸葛山廣場設計初期，為提高設計方案的設計可視化程度和溝通效率，項目團隊計劃采用Context Capture（下文簡稱“CC”）這一三維數字立體重建軟件，可視化的模擬和展示場地現狀的詳細布局與環境特征。同時，Lumion（下文簡稱“LU”）用于渲染制作高質量的視覺效果圖和動畫，以真實的模擬光線、材質和季節變化，清晰傳達設計意象圖和預期成果。ArcGis（下文簡稱“Gis”）能夠高效地將地理信息以可視化的圖表展示出來。在本次課題中，項目團隊使用Gis 分析了場地所在地的坡度、坡向、高程等信息，對場地的地理特征和所在環境做深入了解。利用CC 的高精度場地建模和展示大規模的地形數據為項目團隊的設計提供了一個直觀的三維地形模型。通過這個模型，設計師可以清晰地識別地形特征、高差變化以及潛在的視線分析等關鍵信息。

二、在場地前期分析階段Gis與CC的應用

在設計領域，前期選址與場地分析扮演著至關重要的角色，它是決策的基石，為后續的設計工作奠定堅實的基礎。

在本次課題的選址過程中項目團隊主要從地形起伏、山體坡度、山體坡度、水文環境、景觀情況幾個方面進行考慮。

傳統的選址需要去往多個目標場地通過卷尺、激光測距儀、測高儀等工具在被測場地中選擇數個目標點，測量出高度、坡度等信息，再經由地圖上標點描線而成。這種測量方法費時費力，需要耗費大量的時間和費用。因此，本次課題中創新性的使用了Gis 和CC 進行可視化的分析。

通過Gis，可以將各種地理數據信息通過圖表的方式可視化的表達出來[1]。在本次課題項目中項目團隊使用“地理空間數據云”網站，選擇空間位置位于“浙江省－紹興市－越城區”的“GDEMV3 30M”分辨率的數字高程數據。選取從2019 年到2024 年5 年的數據，并按照每年4張下載覆蓋場地的數字影像。在Gis中添加2019年的數據，使用“鑲嵌”工具將4 張圖像拼合，得到紹興市底圖。隨后打開“全國五級行政區劃查詢與下載”網站，選擇2021 年浙江省紹興市越城區富盛鎮，下載其對應的“SHP”矢量文件。將文件導入Gis，在底圖上使用“裁剪”工具，將富盛鎮的矢量形態從底圖上裁剪下，通過“ArcToolbox”“柵格表面”“山體陰影”“坡度”“坡向”“等值線”等進行運算。得到等高線圖、坡度圖、坡向圖等具備分析性的富盛鎮地形，如圖1。

通過這些分析圖，項目團隊分析了富盛鎮諸葛山附近的適合規劃設計諸葛山廣場的場地最終選擇了北緯29.922N，東經120.749E 的諸葛山北麓的一塊平坦的場地作為設計選址。

在本次課題中，項目團隊通過無人機技術對場地及其周邊環境進行詳盡的勘察測繪，以獲取高精度的空間和地理數據，將這些數據導入至CC 軟件中，將實景轉換成可供分析的可視化場景模型，從而為設計提供數據支撐。在本次課題的勘察測繪中，項目團隊分為外業和內業作業組。外業組使用“大疆MINI 4 PRO”無人機在北緯29.922N、東經120.749E 的諸葛山廣場進行航拍。飛行前，通過“DJIFly”軟件定位拍攝場地并設置164 個航點，航點高度為50m，全局速度2.5m/s，定時拍攝間隔2s。拍攝時，機載攝像機焦距設為30mm，等效焦距24mm，并將云臺向下偏轉-35°，以實現穩定的正射攝影。由于電池續航限制，飛行控制員共更換電池6 次，最終獲得分辨率為4032×2268、96dpi 的航拍正射圖片2580 張。

拍攝完成后， 內業組使用搭載Intel Core i9 11 代處理器、NVIDIA GeForce RTX 3070 GPU 和46GB 內存的華碩ROG 幻16 筆記本進行CC 渲染。所有圖片導入Lightroom（Lrc），利用GPS 和高度信息校準地理位置，與天地圖的參考坐標對比。校準過程中發現，正射圖像的高度信息常高于實際飛行高度，特別是在每次更換電池后的飛行中，誤差甚至超過100m。此高度偏差對內業建模產生了嚴重影響。

由于未能及時發現高度誤差問題，空中三角測量生成的模型預覽中出現海平面偏移和模型分層等錯誤（見圖2 和圖3）。隨后，項目團隊分析得出，誤差源于“DJI MINI 4 PRO”在不同起飛點使用相對航高，而絕對高度變化導致了數據偏差。為糾正此問題，內業組統一處理所有照片，手動修正定位信息，并重新導入CC。完成空中三角測量后，創建新項目并生成點云草圖，確認無錯位或分層后裁剪，最終獲得東西長386m、南北寬288m、面積為111168 ㎡（11.2ha）的矩形場地。基于計算機內存使用上限，切片設置為11 塊，單塊目標RAM 使用量為33GB。最終系統經過26 小時36 分23 秒的自動建模，生成諸葛山廣場現狀三維重建影像。

在GIS 與CC 技術的支持下，項目團隊實現了對廣場空間布局的多維度、全方位分析，超越了傳統平面圖和有限現場考察的局限。借助CC 的輔助，項目團隊在設計決策中實現了科學化和精細化，確保每一項設計元素兼具功能性與美觀性。

三、在設計中期階段SU的應用

在諸葛山廣場的規劃與設計中，項目團隊采用了SketchUp（下文簡稱“SU”）這一可視化的三維建模軟件，以此來精確的構建廣場的具體形態和布局。在中國鄉村進行在地化實踐時，項目團隊應該構建一個面向未來的發展觀，通過藝術和文化的介入來促進鄉村的轉型與發展。設計與生態之間的關系，是一個相輔相成、相互推動的動態過程。設計能夠通過創新思維和實踐手段，直接影響環境生態的發展，而良好的生態環境同樣反作用于設計，為其注入新的活力與可能性。在此基礎上，本項目的規劃策略不僅包括對現有場地的整合與改造，還著重考慮了其輻射村落的可持續發展。因此，本項目提出了建設“綠色生態空間”的概念，并將其作為核心要素融入到廣場的規劃之中，旨在創造一個以自然植被、水體、地形等自然要素為主，結合人工設施，為人們提供休閑、游憩、運動、教育等多種功能的開放廣場空間。這些空間不僅美化了環境，提升了生活品質，還對改善鄉村微氣候、增加生物多樣性、凈化空氣和水體等方面具有重要作用。

除了傳統的直線型坡道，項目還設計了折線形等多種形式的無障礙坡道，以適應不同地形和景觀需求，連接廣場各處。此外，在臺階的設計上，項目團隊也在SU 建模時充分考慮到了無障礙通行的需求。項目中坡道的設計不僅解決了項目中的地形高差問題，還融入了周邊的環境中。

為了更準確地表達設計意圖并提供直觀的視覺效果，項目團隊將SU 的建模精度與LU 的渲染表現力相結合。在SU 中，項目團隊精細地雕刻出廣場的每一個細節，確保設計的精確性和可行性；而在LU 中，項目團隊則通過逼真的光照、材質和環境效果，將這些靜態模型轉化為更為直觀更貼近現實的場景，使得廣場的設計效果得以生動呈現。

四、LU對模型的可視化展示

LU 作為一款三維實時渲染軟件，內置了豐富多樣的植物庫和貼圖庫，這些高質量的素材資源極大簡化了項目團隊的設計流程，無需額外耗時搜尋外部素材，即可快速完成場景的搭建與美化。由圖4、圖5 可以看出，LU 素材庫數據量較大、植物元素種類繁多，能夠滿足用戶完美設計的需求。

諸葛山廣場模型的渲染過程中，項目團隊采用了LU 進行操作。對諸葛山廣場模型進行仿真實驗，在完成材質、植物等設置之后進行圖像生成，項目組定位在1.6m 的高度，處于一個滿足大部分人群的人視點位置，然后可以通過“攝像機”保存視角，通過項目組多次對比分析后，發現針對諸葛山廣場的渲染，運用現實效果，曝光度0.6，色溫0.4，著色0.2，超廣數量21.4% 為效果最佳。

通過LU 與SU 的緊密結合，項目團隊不僅大幅縮減了設計工作的總時長，還實現了對當地地形、傳統民居以及周圍景觀的全方位精準展示。

這種高保真的可視化成果，使規劃者和建造者能夠更加直觀地理解地形地貌，為后續的施工提供了極大便利。同時，LU 渲染出的一系列高質量景觀和室內效果圖，以及傳統村落民居的全景立體化展示，都在較短的時間內呈現出了令人印象深刻的視覺效果，這對于深化設計理解、提升項目品質具有重要意義。

五、諸葛山廣場在LU軟件中的視覺呈現

LU 作為一款三維可視化軟件，其在模擬現實世界方面展現出了非凡的能力。它能夠精確再現自然光環境，無論是太陽高懸時的明媚投影，還是月夜下的柔和光輝，都能以細膩的陰影和高動態范圍（HDR）光照技術呈現。在材料質感的表現上，LU 提供了豐富的紋理庫，涵蓋了石材、木材、金屬等多種材質，每一種都能以逼真的細節和反射效果展現其獨特的表面特性。此外，LU 對于建筑造型的立體感和色彩的真實還原度同樣出色，使得每一個設計元素都能在虛擬空間中栩栩如生。

（一）入口的詩意序章

諸葛山廣場的新中式風格設計是一次對傳統與現代、自然與人文、靜謐與活力的完美融合。通過北面主入口進入諸葛山廣場，首先映入眼簾的是精心設計的片墻與廊道組合，如圖6 所示，它們不僅起到了導向作用，還增加了空間層次感。從北面主入口開始，眼前的景致猶如層層遞進，框景的框洞設計，以窗洞為框形，美景置于其中，形成一幅融合自然美、建筑美的立體畫卷。目的在于引導人在特定的位置觀賞風景，移步易景，每一步都有新的發現。

（二）多元路徑的探索

穿過片墻后，眼前展現的是廣場的多元路徑選擇，無論是直奔諸葛山入山口的快捷通道，還是沿著廊架體驗高處視角，每條路線都富含獨特韻味。在穿過片墻構筑后，會有多條路徑選擇，可以經過中心廣場，也是最快到達諸葛山入山口的地方，也可以通過廊架，來體驗一場高處的穿梭。

諸葛山廣場核心部分設有寬敞的中心廣場，便于集散，此外，一條清澈的河流貫穿廣場，增添了幾分動態美感，也成為了廣場的一大亮點。為了便利游客，中心位置特別設置了游客服務中心，這里視野開闊，不僅能全方位欣賞到廣場的美景，還能享受到周到的服務，包括信息查詢、休息小憩等功能。

考慮到諸葛山廣場坐落于山腳下，環境得天獨厚，安靜宜人，故在廣場內增設了民宿與茶室，為渴望遠離都市喧囂的游客提供了完美的休憩之所。這里的時間仿佛放慢了節奏，讓人們能在忙碌之余找尋一片寧靜。

（三）水邊的親密對話

沿河而建的親水平臺，則為廣場平添了幾分靈動氣息。在這里，可以盡情接近流水，感受水的柔情與力量，體驗與自然的親密接觸。親水性不單單指從活動角度講的接近水或接觸水，而是具有更深層次的含義，即人們與水在心里層面上的親近。親水平臺上，涼亭錯落，供人休憩；棧道曲折，引人深思。每當夕陽西下，光影交錯間，水面泛起金色光澤，構成一幅令人心曠神怡的畫面。諸葛山廣場巧妙地結合了自然景觀與人文情懷，每一個角落都透露著對美的追求以及對游客體驗的深切關懷。

（四）創新型場地分層處理

通過片墻廊道，諸葛山廣場無不展示著中國傳統文化魅力、促進文化交流、提升社區活力的重要平臺。園冶中所描述“雖由人作，宛自天開”。旨在園林設計中，要注重整體的布局和設計，根據園林的功能、使用者的需求、周圍環境的特點等因素，讓設計與自然環境相融合，達到渾然天成的效果，產生如中國山水畫般的意境美。在諸葛山廣場的設計中，項目團隊采取了一種創新的場地分層處理策略，如圖7，整個廣場的布局依據地形的自然起伏，巧妙構建出了地面、半空乃至高空3 個維度的立體空間網絡。地面區域，尊重原有地貌，設計了一系列順其自然的地景步道，既保持了地形的連續性和完整性，又方便游人自由穿梭。這些步道靈活地圍繞著各類功能區，將構筑物與自然環境有機融合形成了獨有的韻味。這不僅是一次建筑設計的創新，更是一次對傳統文化的傳承與發揚，對現代生活品質的提升與探索。

空中層面則是項目團隊的創新之一，以一系列高架廊道為主線，橫跨各主要節點，形成連貫的空中行走系統。這些廊道不僅拓寬了游覽范圍，又給予植物和當地原有的動物以生長活動的空間，為游人提供了前所未有的俯瞰視角，同時融入生態可持續性與人性化設計原則，讓人與自然環境得以和諧共處，互不干擾。

（五）文化與生活的交匯

在諸葛山廣場的設計中，LU 與SU 的結合不僅為項目團隊提供了高精度的三維建模展示，更重要的是，它通過視聽觸嗅等多感官的同步體驗，營造出強烈的沉浸感、交互感和想象力，使觀者仿佛置身于真實的環境之中。這種沉浸式的體驗對于這片閑置土地的振興與活化，以及傳統習俗文化的傳承具有不可估量的價值。讓諸葛山文化得以在現代社會中煥發新生，同時也為游客和居民提供了一個親近自然、體驗當地特色文化的平臺。

綜上所述，LU 在諸葛山廣場設計中的應用，不僅提升了設計的可視化水平和用戶體驗，還為文化的傳承和發展提供了新的可能性。項目團隊堅信，通過這種數字技術的運用，諸葛山廣場將成為一個融合傳統與現代、安全與美麗的典范，為推動當地的美麗鄉村建設注入持久的活力。

六、拓展應用：智慧鄉村的景觀規劃與運維管理

隨著技術的不斷進步，數字化技術的應用不僅僅局限于單一項目的改造設計，更能夠擴展到整個智慧鄉村的景觀規劃與運維管理中。在這一領域，它們的潛力得到了進一步的挖掘和拓展。

項目團隊設想構建一個基于LU的智慧鄉村景觀規劃一體化平臺。該平臺將整合鄉村地理信息系統GIS、遙感技術、大數據分析等先進手段，實現對鄉村景觀資源的全面感知與動態監測。設計師和規劃者可以在平臺上進行多尺度的景觀規劃，從鄉村總體規劃到具體街區、公園的設計，都能實現無縫銜接和協同工作。通過LU 的高保真渲染和動態模擬功能，平臺能夠實時展示規劃效果，讓決策者和公眾能夠直觀感受到未來的鄉村面貌。

在智慧鄉村的景觀規劃與運維管理中，可持續發展是一個核心議題。通過CC 與LU 的聯合應用，項目團隊可以建立一套完善的可持續發展評估與監測體系。該體系將涵蓋生態環境、社會經濟、文化遺產等多個方面，通過數據分析和可視化展示，評估鄉村景觀建設對可持續發展的貢獻程度。同時，體系還將定期發布評估報告和監測數據，為政府、企業和公眾提供科學、客觀的參考依據。

結語

CC 與LU 等可視化設計軟件的聯合應用為鄉村的風景園林建設和鄉村景觀的在地化建設帶來了前所未有的便利。項目團隊運用這些軟件，使諸葛山廣場改造項目在可視化呈現、數據驅動設計優化、可持續性評估以及公眾參與等方面取得了顯著成效，成功地將紹興諸葛山廣場的改造設計方案以高度可視化和互動性的方式呈現出來。這一過程不僅提高了設計效率和質量，還增強了設計的可理解性和可接受度，使當地居民和游客可以像荷爾德林和海德格爾諸人所倡導的一般“詩意地棲居”在諸葛山周邊。

在未來，通過構建一體化平臺、實現智能化升級、深化公眾參與和建立可持續發展評估體系等措施，項目團隊將為鄉村景觀建設注入更加系統化和前瞻性的思維。這不僅提升了設計的效率與智能化水平，更為實現城鄉融合發展和生態文明建設奠定了堅實基礎。風景園林設計作為跨學科融合的創造性前沿領域，不僅承載著空間美學的表達，還肩負著社會責任和生態倫理的使命。它通過創新性設計思維和技術手段，將人類的文化訴求與自然環境的共生發展深度融合。展望未來，智慧鄉村建設中的數字化、可視化設計方法將超越技術手段的范疇，演變為一種人文與科技共榮的實踐路徑，為實現共同富裕、綠色發展和鄉村全面振興提供了可持續的理論支撐與實踐范式。風景園林學科唯有堅持理論與實踐的互動、創新與責任的平衡，方能在助力美麗鄉村乃至美麗中國建設的偉大進程中創造出經得起時間和社會檢驗的卓越成果。