风景园林的数字景观进程

数字景观进程

 

摘要：数字景观理论、方法与技术极大地增强了景园规划设计的科学性与艺术表现力，在过去的近30年间经历了3个发展阶段：1.0时期以AutoCAD、3DS及VR的出现及其应用为代表，提升了景园规划设计工作的效能，将传统的手绘时代转变为全新的机绘时代，初步实现了景观的数字化；2.0时期3S、复杂空间建模与AR技术的运用推动了定量、定位与定性研究，极大提升了土地生态敏感性和建设适宜性评价、分级的精准性；3.0时期数字景观领域正在取得全面的突破，以数字孪生景观与XR等技术为引擎，实现了数字景观实时、动态、精准映射人居环境的生态与形态。由此，数字景观经历了伴生、共生与虚实相生的3个阶段。未来已来，随着万物互联、人工智能、多方案比选与优化技术的应用，数字景观理论、方法与技术必将迈入智慧景观新时代。

 

数字技术的发展拓展了人们认知外部世界的途径，数字景观的出现为风景园林提供了重塑学科思维逻辑的重要线索，促进了人居环境领域从基于经验的定性判断转为定量辅助定位与定性的研究决策，极大地推动了人居环境规划设计的科学化进程。运用前沿的数字化技术解决建成环境中的各类复杂问题，系统模拟和反映景观环境的生态与形态及其相互关系，为组构高效率的景观环境提供精准的路径与技术。

 

与传统不同，数字景观理论、方法与技术能够实现复杂的数据获取、认知分析、规划设计、方案比选、建造施工、运维管控过程的全流程数字化，从而减少了人为干预或者主观判断带来的误差，数字孪生技术更是通过过程全数字化重现了客观真实的景观环境及其变化，为实现智慧化的规划设计奠定了基础。从20世纪90年代至今，数字景观推动了人居环境研究与规划设计的变革，大抵经历了3个发展阶段(图1)。

 

系统梳理数字技术与风景园林的相互关系可以发现：第一阶段，数字化代替传统作图方式，更新了设计环境，开启了风景园林的数字化之门，数字技术与景观形成“伴生”关系；第二阶段，在数字技术的辅助下，设计师可以在动态连续的三维空间中开展景园规划设计工作，基于风景园林规划设计的多目标属性，形成了一系列专业化数字技术，数字技术与景观呈现“共生”关系；第三阶段，基于数字孪生技术，在映射景观环境生态与形态的同时还可以记录环境的变化过程，实现了客观景观环境与虚拟景观空间的同步，数字景观与客观环境进入“虚实相生”的新阶段，这标志着数字景观理论、方法与技术正在走向成熟。

 

1数字景观1.0时期及其特征

 

长期以来，规划设计类专业主要依赖经验积累与人工制图，其局限性与工作效能低下不言而喻。以AutoCAD、3DS、虚拟现实(VirtualReality，VR)为代表的一系列技术的出现及应用推动了早期数字景观研究与实践。CAD的引入开启了计算机辅助设计新时代，由此摆脱了手绘图纸单一比例作图的局限，使绘图过程更加精准化、高效化。不仅如此，3DS的运用将传统手绘三视、轴侧与透视图引向多视点、多维度与动态推敲设计表达。

 

1.1AutoCAD、3DS与VR的应用

 

20世纪90年代前后，随着计算机技术的应用，AutoCAD的应用开启了中国景园规划设计的计算机时代，“图层”的应用使得在数字化的环境中叠加和编辑竖向、道路、建构筑物、植被等要素(图2)十分便捷，实现了在同一“底图”上的多要素协同设计，提升了景园规划设计制图工作的效能。

 

3DS基于画法几何的计算机建模技术，以多维视点实现多角度、全方位的辅助设计，能够更加便捷地推敲设计方案，数字化的虚拟呈现技术初露头角。同时，计算机渲染技术的出现，创造了虚拟表现空间，也使设计的呈现方式更加丰富灵活。

 

VR的出现为要素与空间的虚拟呈现提供了可能，改变了以往通过单一视角与二维静态图纸表现景观空间的局限性，提升了景园规划设计的空间表现能力，也开启了沉浸感知之门，实现了简单的人机交互。

 

 

数字景观1.0时期，转变了传统的人工作图环境，在数字化的环境条件下进行制图，具有方便编辑、复制、存储等突出优势，标志着机绘时代的到来，同时实现了初步的数字化；在计算机软环境中实现二维与三维交互切换，方便设计方案推演与深化；渲染技术的出现使设计师的意图能够得到接近现实的呈现；更进一步的可视化与虚拟现实技术也使设计结果的表现途径走向多样化。

 

在这一时期，大抵基于对二、三维空间认知、分析，通过对优秀案例的学习、模仿及经验的积累，运用举一反三[1]的方式进行规划设计。虽然工具的革新转变了作图环境，但是全过程并未实现对于传统设计逻辑的更新，未能高效整合复杂的环境数据、衔接数字流，基于经验的设计仍是这一时期最基本的方法和途径。

这一阶段针对规划设计的数字化主要体现在二、三维制图与建模中，对于全流程设计环节中的定量化显然不足；各种软件之间兼容性问题亟待优化；对于场所的认知缺乏实时性与延续性，仍然依赖人工的判读。