數字景觀技術在風景園林學科中的應用分析

常家容，李桂芳，朱司甲

（1.桂林理工大學 旅游與風景園林學院，廣西 桂林 541000；2.廣西旅游產業研究院，廣西 桂林 541000）

0 引言

在快速城市化的時代，城市空間的迅速擴張以及自然土地的大量利用，自然生態受到一定的破壞，發展過程中忽視了自然生態以及大眾訴求等方面的反饋，從而引發了一系列城市環境問題。因此當下的發展，需要協調好自然生態、城市發展以及大眾訴求三者之間的關系，爭取和諧發展。

風景園林學科的發展歷程總的來說就是在追求藝術和科學相統一。隨著經濟的發展和數字時代的到來，數字景觀技術已然成為解決當下風景園林規劃設計中一些“疑難雜癥”的重要手段，這不僅改變了風景園林規劃設計傳統的工作運行機制，也在不斷拓寬風景園林學科的涉及范圍。由于數字科技的發展熱潮還在不斷加強，這將會成為未來發展的一大趨勢，因此風景園林學科嘗試利用數字景觀來解決一些面臨的復雜問題，以此來追求藝術與科學的良好統一。

通過相關研究發現，數字景觀技術已大力、全面融入風景園林學科當中，成為解決當下環境發展問題的一大有效方法，大幅度提升了景觀評價與分析的精準度，面對日益復雜的城市化景觀，風景園林人應積極推進基礎理論研究與技術手段的協同并舉，以期為數字化景觀建設做出風景園林學科的貢獻。

1 背景

20 世紀以來，隨著科學技術的不斷發展，計算機等數字信息技術得到了廣泛的推廣，也在很短時間內被大眾所接受，計算機數字技術幾乎充斥著整個生活環境。因此，目前亟需對已有的數字景觀技術進行系統性梳理，為后續解決風景園林學科存在問題提供路徑。

對于數字景觀的概念，目前尚無統一意見。數字景觀技術是借助3S 技術，基于Smart3DCapture、Pix4D 等軟件的三維實景模型和應用測量生態環境因子數據的儀器等途徑，從而進行數據采集和分析、方案模擬、數字化建造和績效評價的方法。數字景觀，就是將當前最尖端的數字科技運用到園林的設計之中，提供更加準確、方便的場地資料，方便日后的資料處理、場地的解析與規劃。數字景觀技術是計算機技術和網絡技術的有機融合，隨著計算機技術和網絡技術的迅速發展和不斷地滲入到風景園林的各個領域，使之步入了數字化的世界。

在習近平總書記關于推進互聯網、大數據、人工智能與實體經濟的深入融合的論述中指出了今后風景園林在發展方向上將會出現三種“融合”的發展格局。第一，“以山水為本、以信息為基礎”，以“融合”為出發點；第二，風景園林以信息技術和非技術相結合為基礎，是產業發展的縱向延伸，例如與醫療保健、餐飲等領域的結合；第三，基于互聯網、大數據和人工智能技術，結合人們對美好的居住要求，園林景觀設計成為一種科學化的藝術。所以，當前和今后的發展趨勢應該是將科學的數字景觀技術和藝術的景觀規劃設計有機地融合起來，從而促進新的網絡環境下的風景建筑學科的融合[1]。

黨的十九大在貫徹“綠色發展”理念的基礎上，提出了“以園林為中心”的城市綠化。近幾年，城市公園綠地、附屬綠地和古樹的數量不斷增加；在統計、查詢、管理等方面存在著諸如數據更新、傳輸和共享不夠快、數據管理相對封閉性、數據共享等問題；規劃、評估和監督工作缺乏科學性，多以手工監督和體驗監督為主。在人們對美好的居住要求日益增長的今天，城市綠化仍然存在很多不平衡和不健全的問題。厘清目前國內外數字景觀技術的發展狀況和發展方向，構建景觀數字化的數字景觀規劃數學模式，為今后多學科的集成打下堅實的理論依據[2]。

2 數字景觀技術研究緣起[3]

2.1 概念

目前，關于“數字景觀”的定義尚未形成一個完整的概念。從字面上說，就是通過多種數碼顯示技術和三維技術來模擬呈現的三維立體園林，或者通過多種數碼技術把傳統的園林、雕塑和水景進行模擬，結合文字、圖像、聲音、氣味、燈光等，構成一個可控的環境。

但是，筆者以上所說的只是“數字景觀”的一部分?！皵底志坝^”應該是指利用電腦技術，將地理信息系統、遙感和多媒體技術相結合。利用互聯網、人工智能、虛擬現實、模擬技術、多傳感技術等多種技術手段，對風景信息進行采集、監測、分析、模擬、創造和復制的過程。這種方式與技術，與以往用紙質、圖片或實物相結合的方式區分開來。數字景觀注重一種全新的、超越的、現代的，而數碼化則是運用于景觀的規劃與設計技術[4]。

從技術上講，“數字景觀”還不是一個全新的觀念，它是隨著電腦技術在園林中的運用而產生的，例如CAD 技術的幫助、利用數字攝像機采集到的景色圖像的數字化等。但是，它之所以成為一種專用術語，也許與世界數字景觀大會息息相關。

2.2 新技術應用的推動

隨著計算機技術的不斷發展，計算能力和處理速度不斷提高，物聯網、互聯網、遙感等各種應用軟件不斷涌現。GIS、3D 打印、可視化等技術也層出不窮。在現代信息技術的飛速發展下，數字景觀技術在城市規劃和設計中的應用日益受到重視。

3 研究進展

運用傳統的文獻計量方法，對數字景觀技術的發展進行了梳理。本文以Web of Science 核心合集和中國學術期刊全文數據庫為主要依據，對應檢索式分別是TOPIC（digital*）與TOPIC(technology)，TKA=“數字”，“TKA=“技術”，檢索日期為2022 年7 月。在排除掉非文獻的情況下，共獲得550 篇外文文獻，419 篇中文文獻。本文利用VOS Viewer 對關鍵字進行了共線性聚類分析。在聚類過程中，外文文獻的最小值是2，而中文文獻中的最小值是1[5]。

圖1 外文文獻關鍵詞聚類

圖2 中文文獻關鍵詞聚類

3.1 數字化環境信息采集[6]

數字景觀技術在風景園林學科中應用的主要方向是數字化信息采集與分析，這種方式是基于3D 建模、衛星遙感以及三維空間數據采集的綜合性方法實現的。至2010 年，衛星遙感、航拍、地理信息模型（GIS）等技術在風景園林學科中已經開始廣泛使用。眾多空間信息采集技術都被應用于對城市綠地、街頭、山體等空間進行精細化獲取，可以分析植被類別、長勢、土地利用、自然災害、土壤條件等一系列的信息，構建了實時監測系統，為后續提升場地的評估、檢驗、設計等效率都提供了客觀有效的途徑。

3.2 環境量化模擬與評價

科學技術的發展、計算機等電子設備的普及、各類軟件平臺的推出，都為環境分析與處理數據提供了優良便利的條件。GIS 在環境量化模擬與評價的過程中起到了舉足輕重的作用，對于數字景觀技術在風景園林領域的運用有著里程碑式的意義。在當今風景園林發展的一個大背景下，風景園林學科的研究范圍不斷擴大，從宏觀角度來說，數字景觀技術會給風景園林帶來巨大變革，極大可能會改變風景園林學科的整個研究規劃技術指標；從微觀角度來說，從研究方法上不斷深入，使得前期調研更加準確，讓人們對于環境狀況的了解更深一步，也更能順應當今的社會發展。

4 價值體現

數字景觀的價值體現于景觀規劃設計建造與管控全過程。在設計前的調研階段，遙感技術、航測技術、三維掃描技術等數據采集技術的發展，改變了傳統的調研與資料收集方式，提供了更為全面、客觀的數據資料，提升了調查研究的精確性，呈現了傳統調研方法難以收集的環境信息，為景觀設計提供了新的視角?；ヂ摼W的發展使得數據來源更廣泛、數據類型更多樣、數據樣本更豐富，比如OSM 開源地圖數據、城市POI數據等公眾數據的獲得成為可能。在上個世紀60 年代，出現了通過疊圖進行環境分析的方法，是西方分析和歸納的思維的體現。伴隨與數字技術的發展，疊圖等傳統的分析方法也依托于計算機進一步優化，數據的處理速度加快、效能提高。數據的分析與呈現也從二維平面走向三維空間，高程、坡度、坡向、日照、道路坡度、雨水徑流等空間數據分析和城市排水、人口密度、交通情況、城市容積率等數據可通過柱形圖、熱力圖等可視化方式呈現。前期數據采集和數據分析的更新與進步，為景觀規劃設計方案的生成提供了更豐富、更合理的數據支撐。方案的生成可通過多方案的模擬進行比較，以推敲與比選最佳方案。由此，景觀規劃設計方案的生成更具科學性與理性，為實現景觀設計的科學化奠定了基礎。對于設計成果的呈現而言，從手工模型、電腦建模到虛擬現實，直至施工環節以及最終的績效評估，數字技術與方法的運用，突破了傳統設計中表現手法、建設材料、施工人員與工具等限制，極大地釋放了景觀規劃設計師的創造才情[7]。

5 相較于傳統研究方法的優勢

通過上面的分析，總結得出數字景觀技術應用于風景園林學科相較于傳統研究方法有以下三點優勢[4]。

①精細化引導。以往的風景園林規劃設計局限于繪畫的技術以及建造方式，不僅會被設計師主觀的審美偏向和經驗所帶走，而且會出現一定設計與建造相分歧的局面。而現如今利用數字景觀技術參與進風景園林規劃設計，利用參數化設計，使用更加精確的數據，建立全程可控的設計體系，以此來推進風景園林的發展。

②滿足不同需求。傳統的對于大眾訴求的調研方式大都依賴于問卷、訪談、隨機走訪等形式，結論不具備普遍性，無法切實了解到公眾對于生活環境的真實感受，導致在設計過程中很大程度都是趨向于設計師自己的主觀臆斷和審美偏好，在設計完成后的最終成果無法真正與大眾共情，就會導致設計的場地使用率不高、管理不夠，甚至是荒廢。而現如今“以人為本”的設計理念深入人心，設計也更加注重大眾的身心健康以及內心訴求。在前期調研過程中，可以利用多種監測技術對大眾的行為偏好進行研究分析，為更為人性化的設計提供更為合理可靠的數據支撐。

③數據準確度高、可信度強。傳統的調研方法都是通過實地數據采集、現場觀測、調研采樣、實時錄像等方式進行場地調研，調研結果會由于天氣、外界等多種不確定因素導致出現誤差，數據的精確度不夠，有些情況也會摻雜調研人員的主觀判斷，對后續數據分析以及規劃設計產生一定的影響。而現如今利用GIS、GPS、RS 等軟件以及微氣候儀、傳感器、高程模擬器、模型構建、互聯網和物聯網等的共同協作，使得獲取的場地信息準確且更為精細，這些都是基于空間數據采集、三維模型建構，一比一還原原始場地，比人工收集調研更加具備可信度。

6 研究展望

現如今，數字景觀技術在我國風景園林學科中的運用主要是為了解決大眾訴求、生態協同以及設計實施一齊同步進行的問題，無論是在技術發展層面還是在實際運用層面，數字景觀技術在風景園林規劃設計的發展中都具有絕對的發展優勢。分析階段的技術支持以及實際操作過程中也能夠全程在線，保證規劃設計一條線串起來，按照邏輯體系完成設計目標。

數字時代的高潮才剛剛開始，數字景觀的一系列技術還會在實踐中更進一步，爭取能夠引導后續風景園林學科的發展方向，制定新的標準，逐漸實現風景園林設計的精準化、標準化。