数字技术在风景园林中的应用研究
发布时间：2015-07-06 10:55
摘 要：结合数字技术的内容和特点,着重从资料收集、数据共享与信息交流、空间分析与信息提取、景观表达、景观评价、植物选择、动态监测与管理、远程设计、虚拟园林等方面扼要地介绍了数字技术在风景园林领域中的功能、作用和前景。此外，从应用角度简要谈了数字技术在风景园林若干应用领域中的功能和作用。最后，提出了我国当前在数字技术应用中存在的关键问题。
关键词：数字技术；风景园林；计算机辅助设计；遥感；全球定位系统；地理信息系统
1 数字技术在风景园林中的作用和功能
1.1 资料收集、数据共享与信息交流
应用多媒体技术和网络技术,各园林科学研究单位、高等院校、规划设计单位、园林生产单位之间,可以进行科学研究、规划设计、远程教学等方面的广泛交流与合作,包括在网络上实现信息目录检索与查询、风景园林信息发布、方案征集、网络会议、网上方案评审等。全国乃至全球风景园林领域内的网络用户都可以通过互联网实现风景园林信息的共享,这对于促进全球的风景园林业发展具有重要意义。
1.2 空间分析与信息提取
地理信息系统(gis)为风景园林专业人员提供了直观而理性的空间分析工具。通过gis对遥感技术(rs)、全球定位系统(gps)等收集的各种资料进行各种领域的信息提取分析,可以在风景评价和规划中建立所需的空间数据库,并可以对各种信息进行提取查询,可以将反映基地的各种景观要素信息进行统计,可以对各地图要素进行操作、编辑、提取和输出。
1.3 景观表达
运用电子信息数据形式来描述景观,主要有两种形式:一种是静态形式,一种是动态形式。
1.4 景观评价
采用“3s”技术，能够更客观地对景区的资源状况进行评价。
1.5 植物选择
园林设计师应具备选择适宜不同场合植物的能力。
1.6 动态监测与管理
利用不同时期的遥感图像,通过gis软件的叠加分析,可以对区域绿地变迁、城市绿地发展、风景园林建设进行动态监测,这对于营造大地景观,促进城市绿化,控制绿地流失,建设人居环境具有重要意义。
1.7 虚拟园林
1.8 远程设计、施工与管理
在将来,通过计算机网络及相关技术,园林设计师可以方便地进行千里之外的基地设计、施工与管理。
2 风景园林数字化的内容及方法
根据风景园林及其规划设计的特点,笔者认为风景园林数字化的内容应包括风景园林规划设计的数字化、风景园林实景的数字化——即风景园林实景的三维模拟以及风景园林规划设计的文字信息、风景园林的主题及景点介绍等相关信息的数字化三部分。具体内容及相应方法分别介绍如下:
2．1 风景园林规划设计的数字化
在设计工作实践中,人们需要对设计效果的可预见性,需要大量的表现图和信息化的资料来表达园林景观设计的意图,希望在未建成之前,就能看到其设计效果,及时地根据功能需要,艺术要求,环境条件等因素进行修改,以利领导或甲方对设计的方案提出建议和决策。数字化技术的飞速发展,计算机日益更新换代,给园林景观设计意图的表现,提供了一个能随时修改和展示空间。将数字化技术应用于园林景观的设计,很好地解决以前图纸修改困难,表达不直观,而到建成后又留下不少遗憾的难题。
2.1.1 建立数据库,现状信息采集
园林设计与建筑、市政设计相似,首先依据已有的地形图及数据库和信息化的资料,进行现状调查,现状信息采集,包括周边环境,历史文物、名胜古迹的现状信息进行采集,对已有的地形图及数据库和信息化的资料进行校核和充实,建立图样库。对现状信息采集,以前通常采用照相机拍照,再经扫描仪扫描后传给计算机(这样常会有部分信息损失) 。现在采用数码相机,把现状拍摄下来,效果立刻可见,不满意可以重拍(不会浪费胶片) ,采集下来的图片是以数据信息来存储的,可以直接传给计算机,减少了信息的损失。也可以采用数码录相机把现场录制下来,以计算机能识别的信息数据传给计算机,经刻录程序easycd等软件加工后,作为动画以真实再现的形式输出。
2.1.2 三维建模,显示立体效果
任何一种建筑设计都是为了满足某种物质和精神的功能需要,采用一定的物质手段来组织特定的空间。在该设计地段范围内,利用并改造天然山水地貌或人为地开辟山水地貌,结合植物的栽植和建筑的布置,构成一个供人们使用、居住和观赏、游憩的环境。我们将采集回来的现状信息,转成计算机信息后,作为背景或参考底图,由设计人员进行初步方案的设计,根据功能需要,艺术要求,环境条件等因素,勾勒出大致的设计意图(立意)。再由数字化制作人员,依据设计意图,将设计人员设计的autocad格式的二维图形,转成标准数据文件格式传给现代先进的三维造型软件3ds或3dsmax等软件,进行初步的三维粗胚模型制作,以寻求环境分布关系和空间分布关系,来确定设计的合理性,在艺术构图技法上考虑统一、变化、尺度、比例、均衡、对比等原则。同时,园林建筑和园林景观是一种占有时间空间,有形有色,以至有声有味的立体空间塑造,它较其它一般建筑设计更加需要意匠。意者立意,匠者技巧,通过数字化计算机虚拟现实技术,把立意表现出来,立意与多媒体计算机技术相结合,相辅相成。
2.1.3 设计反馈,确定空间关系
设计人员依据计算机虚拟现实技术得到的空间分布关系图,结合当地的周边环境、历史文物、名胜古迹进行深入的园林布局考虑,把周边环境插入计算机虚拟现实的透视图中,进行借景的考虑,进行尺度与比例的综合考虑。再考虑以功能的需要,艺术的要求,环境的条件等因素,经过综合思维产生出总的设计意图。
2.1.4 材质设定,增强艺术感染力
数字化制作人员依据设计人员修改后的意图,可以利用autocad软件包中嵌入的lisp语言,完成科学计算和数据分析及图形处理,也可以利用3ds或3dsmax等软件的二维造型2dshaper、三维造型3dlofter的功能,进行精确的三维建模工作,利用材质编辑器material的复合材质与贴图,进行彩质的赋予,进行色彩与质感的处理,考虑绿化景观的地域性(如福州的南国风光) ,分析园林空间的艺术感染力的关系。
2.1.5 后期处理,综合考虑
应用强大图像处理能力计算机的photoshop软件,进行图像后期处理,由彩色激光打印机将透视图输出。利用计算机软件的多种特殊滤镜功能,进行艺术效果的综合分析并及时地修改其艺术效果,同时园林景观的设计不仅是作为游赏的场所,还利用它来改善城镇的小气候条件,调整局部地区的气温、湿度、气流,以它来保护环境,绿化视觉,净化城市空气、减低城市噪音,抑制水质和土壤的污染,进行综合考虑,达到设计完美的境界。设计人员在确定效果图的同时也确定了图纸的设计,再配合设计规范的要求和计算机数据,依法设计,使该项目不仅具有艺术效果,而且合法合理。
2.1.6 投影汇报,声图文并茂
设计成果的投影汇报,应用计算机的投影仪,用世界通行的power point或author ware软件,进行现状信息、设计意念,功能分区,设计图、三维效果图、三维动画效果有机的合成。将声音、图片、动画以及地理数字化信息,进行剪接和编辑,制作出正确清楚地表达园林景观设计意图的投影汇报程序。另外,利用photoshop等软件支持多种web使用文件格式及互联网络homepage的功能,应用网络技术,通过intemet全球互联网,把设计完成的作品传到电话能通到的地方,实现不受地域影响的异地合作设计或委托设计。
2.2 风景园林实景的数字化——即风景园林的三维模拟
风景园林的三维模拟实际上是风景园林实景的一种图像化、图形化的表达方式。它应结合地理信息系统、全球定位系统、遥感等技术获取实地数据和遥感影像,采用可视化、虚拟现实技术(vr)、3dgis等计算机图形图像技术,将复杂的自然景观图形化。通过与internet、web的集成,链接声音、照片、遥感影像、视频动画等,使用户在三维虚拟风景园林中动态地、多视角地、全方位地、多层面地浏览和欣赏园内各景点,达到身临其境的感觉。此外,为了使风景园林的景观更加直观化,我们还可以使用数字高程模型(dem)对风景园林进行三维模拟,制作三维模型,从而全面、详尽地描述景观整体的美学特征和环境氛围等。这两种方式都是对风景园林实际景观进行的数字化,对于专家分析景观的格局和确定景观观光分区及旅游开发都有很大作用,从而做到优化和美化景观,发挥景观作为人类生存环境的生态、经济、美学价值。
2.3 风景园林规划设计的文字信息、风景园林的主题及景点介绍等相关信息的数字
风景园林规划设计的文字信息包括:每个案例规划与设计项目的基本情况、自然地理概况、社会经济条件等背景信息、风景资源调查及景观分析与评价、规划设计的指导思想、规划设计原则及风景园林规划设计说明书等;主题介绍,特别是专题性的风景园林,如纪念性风景园林、观光型风景园林的主题介绍;主要景点介绍,包括那些有充分代表性并且富有特色的景点介绍,如名树、名花、雕塑、喷泉、广场的介绍信息。我们必须对这些风景园林的相关信息进行全面的数字化及管理。首先,这些信息是风景园林各项内容中不可缺少的一个重要部分,我们必须对它进行数字化后加以保存并提供利用;其次,把这些信息数字化甚至同风景园林的三维模拟图形、图像一起提供上网后,无论是对于用户理解风景园林的规划设计思想还是对于用户在线游览风景园林来说都是非常重要的。
3 数字技术在风景园林中的应用现状
美国自60年代在风景规划专业领域用计算机来完成各种工作以来,许多大学、科学研究机构和设计事务所都在组织大批的人力、物力、财力致力于风景园林领域新技术的应用研究,包括专业软件的开发、专家系统的研制等,并已走在世界的前沿。近十余年来,致力于园林专业信息技术理论研究的一些国内学者已经在不同的领域取得了可喜进展,如刘滨谊建立的景观信息系统理论框架,俞孔坚建立的景观美学质量评价理论模型,赵涛构想的风景园林综合信息系统理论框架等。但是,我国当前现代信息技术在风景园林领域的应用程度依然很低。如今,园林工作者对计算机等新技术的应用大多还偏重于数据库的建立或者单纯的制图,数字技术在风景园林中的许多强大的功能却总是徘徊在应用的门槛之外。其原因除风景园林专业涉及面广泛、问题复杂之外,主要是因为社会各界(包括风景园林界)对该领域不够重视,未形成整体的技术应用与开发力量。随着经济全球化和全球环境的不断恶化,世人对土地的开发利用和生态环境的保护提出了更多更高的要求,特别是在大尺度空间土地利用中对资源调查、景观分析、环境保护、废弃土地利用以及城市建设等方面,因此,风景园林领域所面临的范围和问题的复杂程度也日趋扩大。
参考文献
［1］冯钟平.中国园林建筑［m］.清华大学出版社，1988.
［2］秦然. 风景园林的数字化研究［j］ .福建建筑，2001，（4）：27-30.
［3］曹有新. 园林景观设计数字化技术的应用［j］. 福建建筑，2002,（5）：20-28.
关键词：数字技术；风景园林；计算机辅助设计；遥感；全球定位系统；地理信息系统
1 数字技术在风景园林中的作用和功能
1.1 资料收集、数据共享与信息交流
应用多媒体技术和网络技术,各园林科学研究单位、高等院校、规划设计单位、园林生产单位之间,可以进行科学研究、规划设计、远程教学等方面的广泛交流与合作,包括在网络上实现信息目录检索与查询、风景园林信息发布、方案征集、网络会议、网上方案评审等。全国乃至全球风景园林领域内的网络用户都可以通过互联网实现风景园林信息的共享,这对于促进全球的风景园林业发展具有重要意义。
1.2 空间分析与信息提取
地理信息系统(gis)为风景园林专业人员提供了直观而理性的空间分析工具。通过gis对遥感技术(rs)、全球定位系统(gps)等收集的各种资料进行各种领域的信息提取分析,可以在风景评价和规划中建立所需的空间数据库,并可以对各种信息进行提取查询,可以将反映基地的各种景观要素信息进行统计,可以对各地图要素进行操作、编辑、提取和输出。
1.3 景观表达
运用电子信息数据形式来描述景观,主要有两种形式:一种是静态形式,一种是动态形式。
1.4 景观评价
采用“3s”技术，能够更客观地对景区的资源状况进行评价。
1.5 植物选择
园林设计师应具备选择适宜不同场合植物的能力。
1.6 动态监测与管理
利用不同时期的遥感图像,通过gis软件的叠加分析,可以对区域绿地变迁、城市绿地发展、风景园林建设进行动态监测,这对于营造大地景观,促进城市绿化,控制绿地流失,建设人居环境具有重要意义。
1.7 虚拟园林
1.8 远程设计、施工与管理
在将来,通过计算机网络及相关技术,园林设计师可以方便地进行千里之外的基地设计、施工与管理。
2 风景园林数字化的内容及方法
根据风景园林及其规划设计的特点,笔者认为风景园林数字化的内容应包括风景园林规划设计的数字化、风景园林实景的数字化——即风景园林实景的三维模拟以及风景园林规划设计的文字信息、风景园林的主题及景点介绍等相关信息的数字化三部分。具体内容及相应方法分别介绍如下:
2．1 风景园林规划设计的数字化
在设计工作实践中,人们需要对设计效果的可预见性,需要大量的表现图和信息化的资料来表达园林景观设计的意图,希望在未建成之前,就能看到其设计效果,及时地根据功能需要,艺术要求,环境条件等因素进行修改,以利领导或甲方对设计的方案提出建议和决策。数字化技术的飞速发展,计算机日益更新换代,给园林景观设计意图的表现,提供了一个能随时修改和展示空间。将数字化技术应用于园林景观的设计,很好地解决以前图纸修改困难,表达不直观,而到建成后又留下不少遗憾的难题。
2.1.1 建立数据库,现状信息采集
园林设计与建筑、市政设计相似,首先依据已有的地形图及数据库和信息化的资料,进行现状调查,现状信息采集,包括周边环境,历史文物、名胜古迹的现状信息进行采集,对已有的地形图及数据库和信息化的资料进行校核和充实,建立图样库。对现状信息采集,以前通常采用照相机拍照,再经扫描仪扫描后传给计算机(这样常会有部分信息损失) 。现在采用数码相机,把现状拍摄下来,效果立刻可见,不满意可以重拍(不会浪费胶片) ,采集下来的图片是以数据信息来存储的,可以直接传给计算机,减少了信息的损失。也可以采用数码录相机把现场录制下来,以计算机能识别的信息数据传给计算机,经刻录程序easycd等软件加工后,作为动画以真实再现的形式输出。
2.1.2 三维建模,显示立体效果
任何一种建筑设计都是为了满足某种物质和精神的功能需要,采用一定的物质手段来组织特定的空间。在该设计地段范围内,利用并改造天然山水地貌或人为地开辟山水地貌,结合植物的栽植和建筑的布置,构成一个供人们使用、居住和观赏、游憩的环境。我们将采集回来的现状信息,转成计算机信息后,作为背景或参考底图,由设计人员进行初步方案的设计,根据功能需要,艺术要求,环境条件等因素,勾勒出大致的设计意图(立意)。再由数字化制作人员,依据设计意图,将设计人员设计的autocad格式的二维图形,转成标准数据文件格式传给现代先进的三维造型软件3ds或3dsmax等软件,进行初步的三维粗胚模型制作,以寻求环境分布关系和空间分布关系,来确定设计的合理性,在艺术构图技法上考虑统一、变化、尺度、比例、均衡、对比等原则。同时,园林建筑和园林景观是一种占有时间空间,有形有色,以至有声有味的立体空间塑造,它较其它一般建筑设计更加需要意匠。意者立意,匠者技巧,通过数字化计算机虚拟现实技术,把立意表现出来,立意与多媒体计算机技术相结合,相辅相成。
2.1.3 设计反馈,确定空间关系
设计人员依据计算机虚拟现实技术得到的空间分布关系图,结合当地的周边环境、历史文物、名胜古迹进行深入的园林布局考虑,把周边环境插入计算机虚拟现实的透视图中,进行借景的考虑,进行尺度与比例的综合考虑。再考虑以功能的需要,艺术的要求,环境的条件等因素,经过综合思维产生出总的设计意图。
2.1.4 材质设定,增强艺术感染力
数字化制作人员依据设计人员修改后的意图,可以利用autocad软件包中嵌入的lisp语言,完成科学计算和数据分析及图形处理,也可以利用3ds或3dsmax等软件的二维造型2dshaper、三维造型3dlofter的功能,进行精确的三维建模工作,利用材质编辑器material的复合材质与贴图,进行彩质的赋予,进行色彩与质感的处理,考虑绿化景观的地域性(如福州的南国风光) ,分析园林空间的艺术感染力的关系。
2.1.5 后期处理,综合考虑
应用强大图像处理能力计算机的photoshop软件,进行图像后期处理,由彩色激光打印机将透视图输出。利用计算机软件的多种特殊滤镜功能,进行艺术效果的综合分析并及时地修改其艺术效果,同时园林景观的设计不仅是作为游赏的场所,还利用它来改善城镇的小气候条件,调整局部地区的气温、湿度、气流,以它来保护环境,绿化视觉,净化城市空气、减低城市噪音,抑制水质和土壤的污染,进行综合考虑,达到设计完美的境界。设计人员在确定效果图的同时也确定了图纸的设计,再配合设计规范的要求和计算机数据,依法设计,使该项目不仅具有艺术效果,而且合法合理。
2.1.6 投影汇报,声图文并茂
设计成果的投影汇报,应用计算机的投影仪,用世界通行的power point或author ware软件,进行现状信息、设计意念,功能分区,设计图、三维效果图、三维动画效果有机的合成。将声音、图片、动画以及地理数字化信息,进行剪接和编辑,制作出正确清楚地表达园林景观设计意图的投影汇报程序。另外,利用photoshop等软件支持多种web使用文件格式及互联网络homepage的功能,应用网络技术,通过intemet全球互联网,把设计完成的作品传到电话能通到的地方,实现不受地域影响的异地合作设计或委托设计。
2.2 风景园林实景的数字化——即风景园林的三维模拟
风景园林的三维模拟实际上是风景园林实景的一种图像化、图形化的表达方式。它应结合地理信息系统、全球定位系统、遥感等技术获取实地数据和遥感影像,采用可视化、虚拟现实技术(vr)、3dgis等计算机图形图像技术,将复杂的自然景观图形化。通过与internet、web的集成,链接声音、照片、遥感影像、视频动画等,使用户在三维虚拟风景园林中动态地、多视角地、全方位地、多层面地浏览和欣赏园内各景点,达到身临其境的感觉。此外,为了使风景园林的景观更加直观化,我们还可以使用数字高程模型(dem)对风景园林进行三维模拟,制作三维模型,从而全面、详尽地描述景观整体的美学特征和环境氛围等。这两种方式都是对风景园林实际景观进行的数字化,对于专家分析景观的格局和确定景观观光分区及旅游开发都有很大作用,从而做到优化和美化景观,发挥景观作为人类生存环境的生态、经济、美学价值。
2.3 风景园林规划设计的文字信息、风景园林的主题及景点介绍等相关信息的数字
风景园林规划设计的文字信息包括:每个案例规划与设计项目的基本情况、自然地理概况、社会经济条件等背景信息、风景资源调查及景观分析与评价、规划设计的指导思想、规划设计原则及风景园林规划设计说明书等;主题介绍,特别是专题性的风景园林,如纪念性风景园林、观光型风景园林的主题介绍;主要景点介绍,包括那些有充分代表性并且富有特色的景点介绍,如名树、名花、雕塑、喷泉、广场的介绍信息。我们必须对这些风景园林的相关信息进行全面的数字化及管理。首先,这些信息是风景园林各项内容中不可缺少的一个重要部分,我们必须对它进行数字化后加以保存并提供利用;其次,把这些信息数字化甚至同风景园林的三维模拟图形、图像一起提供上网后,无论是对于用户理解风景园林的规划设计思想还是对于用户在线游览风景园林来说都是非常重要的。
3 数字技术在风景园林中的应用现状
美国自60年代在风景规划专业领域用计算机来完成各种工作以来,许多大学、科学研究机构和设计事务所都在组织大批的人力、物力、财力致力于风景园林领域新技术的应用研究,包括专业软件的开发、专家系统的研制等,并已走在世界的前沿。近十余年来,致力于园林专业信息技术理论研究的一些国内学者已经在不同的领域取得了可喜进展,如刘滨谊建立的景观信息系统理论框架,俞孔坚建立的景观美学质量评价理论模型,赵涛构想的风景园林综合信息系统理论框架等。但是,我国当前现代信息技术在风景园林领域的应用程度依然很低。如今,园林工作者对计算机等新技术的应用大多还偏重于数据库的建立或者单纯的制图,数字技术在风景园林中的许多强大的功能却总是徘徊在应用的门槛之外。其原因除风景园林专业涉及面广泛、问题复杂之外,主要是因为社会各界(包括风景园林界)对该领域不够重视,未形成整体的技术应用与开发力量。随着经济全球化和全球环境的不断恶化,世人对土地的开发利用和生态环境的保护提出了更多更高的要求,特别是在大尺度空间土地利用中对资源调查、景观分析、环境保护、废弃土地利用以及城市建设等方面,因此,风景园林领域所面临的范围和问题的复杂程度也日趋扩大。
参考文献
［1］冯钟平.中国园林建筑［m］.清华大学出版社，1988.
［2］秦然. 风景园林的数字化研究［j］ .福建建筑，2001，（4）：27-30.
［3］曹有新. 园林景观设计数字化技术的应用［j］. 福建建筑，2002,（5）：20-28.
上一篇：网络环境下自主学习的实践与思考
下一篇：教师教育网络课程的设计策略