绿地智慧化及其在苏州古典园林中的应用

王之峥， 朱 颖

（苏州科技大学 建筑与城市规划学院，江苏 苏州 215011）

2009 年，IBM 公司提出“智慧城市”理念[1-3]，利用数字城市与物联网和云计算等信息技术来辅助决策者高效地管理城市各项功能[1]，以实现更加协调发展和更适合人生活的城市发展形态[4]。 智慧城市已经成为了各学科领域一种新兴的发展趋势，相关学者将智慧理念引入到各个专业领域，“智慧规划”、“智慧社区”、“智慧环保”等相继提出[5-9]，并探索其内涵及实施路径。

绿地作为城市重要的基础设施，其智慧化建设也是智慧城市的重要部分[10-11]。 当前，针对绿地智慧化的研究已从多方面深入开展。 郭湧[12]和肖微[13]等运用地理信息技术建立数据可视化信息系统，实现了绿地智慧化规划。 成玉宁[14]、刘颂[15]等通过建立雨洪管控信息模型，监控、模拟园林绿地的雨洪管控效能，提高园林雨洪管理水平。 赵洁[16]和李永均[17]引用智慧城市的理念及技术，构建信息管理系统，提高了园林绿地管理能力。除了相关研究之外，我国已有城市结合智慧城市理念，运用信息技术开展了园林绿地智慧化建设，实现了系统化和全民化的绿地管理[18]。 古典园林是城市绿地重要的组成部分，也是重要的物质遗产，随着社会经济的发展，古典园林的保护和利用已经面临更多的挑战，绿地智慧化建设能够为古典园林的保护与利用提供更有效的方法与途径。 当前城市绿地领域探讨绿地智慧化建设还处于初始阶段，对绿地如何开展系统的智慧化建设还没有清晰的框架。 本文基于智慧城市理念，思考绿地智慧化系统的构成内容，并以苏州古典园林智慧化建设为例，探讨系统梳理修复改造、风险监控、综合管理等方面的智慧化实现途径，希望为绿地智慧化的建设提供相关的参考和启发。

1 绿地智慧化内涵及系统构成

1.1 绿地智慧化内涵

绿地智慧化是基于智慧城市理念，利用先进信息技术手段，对海量复杂的即时数据进行有效的收集和整理，对绿地发展各阶段中的问题做出系统、动态及高效的分析、预测、评估并做出响应策略，同时更强调全民参与的建设机制，提高绿地建设的科学性。

1.2 绿地智慧化的系统构成

绿地智慧化系统是由感控系统、交互系统，以及相应的技术人员和制度体系的政策保障等四个方面构成（见图1）。 其中感控系统通过建设基础设施、采集基础数据、研发信息技术为交互系统提供数据与信息技术支持；交互系统是通过对基础设施进行检查维护，能够提高感控系统的安全性与有效性，二者相互促进，共同构成信息系统的核心部分。

图1 绿地智慧化系统构成基本框架

1.2.1 绿地智慧化的感控系统

感控系统是指以城市绿地为载体，以信息技术为手段，主要包含基础设施、互联网系统的构建，是智慧绿地的基础。 通过传感器、视频设备和监测仪器等基础设施，对城市绿地各项指标进行实时的监测与采集；通过全面覆盖的互联网将收集到的数据传输到数据库中。 感控系统通过借助数据，对绿地的智慧化建设过程有更直观、全面的感知和把控，为之后的信息共享、决策分析提供数据基础。

1.2.2 绿地智慧化的交互系统

交互系统以数据信息为内容，利用互联网络与信息技术建立实时、共享、安全的交互平台，主要由绿地综合数据库、信息分析系统及交互平台组成。 绿地综合数据库主要是对感控系统所采集的数据进行分类存储、共享和处理，便于使用者有针对性及高效地对数据进行查询和分析；信息分析系统是指由多种信息处理软件组成的数据可视化分析系统，具有准确、敏捷、高效等特点；交互平台则包含不同服务对象的交互平台、不同建设阶段的信息交互平台，促进不同人群在绿地智慧化建设不同阶段中的信息交流和协同工作。

1.2.3 绿地智慧化的技术人员、制度体系保障

绿地智慧化需要完善相关技术人员的保障，包含基础设施的维护人员、信息技术的开发人员、信息数据的管理和分析人员以及绿地运营管理者等各类人员，以此为提高绿地智慧化的综合能力，进而为绿地建设提供更好地服务。

绿地智慧化还需要完善社会权利运行和保障信息安全的相关制度体系以及制定符合国家及行业需求的绿地信息化标准规范体系，建立全民参与的管理模式，保证绿地管理服务以人为本，提高公共服务能力，实现资源的高效利用。

从图13和图14可以看出，原创比与两个产出指标都呈近似负相关关系，说明设计师原创性的大小与个人产出质量之间没有必然联系。亦有可能原创的作用并未体现在设计师的个人产出上，他们需要通过协作来体现价值(协作是保护原创人员提高其积极性的必要手段)。

2 苏州古典园林概况

苏州，以古典园林扬名世界。 经过上千年的积累，苏州拥有数量可观的古典园林，在城市发展过程中，由于多种原因，大量的古典园林衰败、破损。 为保护和利用前人遗留的宝贵物质财富，经过不断地修复，截止到2016 年底，面向公众开放的苏州古典园林已经达到二十多处。随着苏州快速发展建设，苏州古典园林都承担了不同程度的压力，主要表现在：一是修缮复原难，在岁月变迁中古典园林受自然风化，特别是砖木结构的建筑损毁尤为严重，传统保护方式对园林的损坏因素及程度难以鉴别，且修复方式与古建营造的做法不相符，使一批古典园林难以恢复其原貌。 二是环境治理难，城市的快速发展带来的环境风险与古典园林保护的矛盾日益突出，水体、病虫害、古树名木等环境要素的治理呈滞后状态。 三是管理压力剧增，对客流量高峰、游客聚集空间难以及时确认并采取针对性地协调措施，对园林管理超负荷运行，特别是园林要素、公共设施及游客安全造成巨大压力。

通过结合基础地理信息库及园林绿地数据信息，建立古典园林动态信息系统，能够有效地实现园林、绿化等管理部门之间信息交互，在古典园林修复改造、风险监控以及综合管理等方面提供及时、准确的数据。

3 苏州古典园林智慧化的实现途径

智慧化系统是园林智慧化建设的核心内容，苏州古典园林智慧化的信息采集对象主要分为三个方面：第一是园林的环境要素，通过监测采集园林中山、水、石、屋、木等环境要素，针对其使用现状及危险症状构建专题数据库；第二是园林空间特征，监测内容包含园林（书画中）的空间布局、形态以及意象特征，通过构建空间模型实现数据可视化；第三是园林使用功能现状，主要针对园林使用要素管理数据，通过这些基础数据的采集为园林智慧化建设提供针对性、实用性强的科学依据。

在绿地智慧化信息系统的指导下，园林智慧化实现途径可以分为相辅相成的三个方面：修复改造智慧化、风险监控智慧化和综合管理智慧化，三者通过信息共享互相协同提高，同时也能将积累的可靠经验和存在的问题反馈给绿地智慧信息系统，使其实现自我完善（见图2）。

图2 古典园林智慧化实现途径

3.1 构建场地空间信息系统，实现古典园林修复改造智慧化

古典园林修复改造可通过采集园林环境要素及空间特征的数据信息，并运用地理信息技术构建场地三维信息系统，为园林保护和开发建设提供科学的可视化数据分析，并在园林复原、修缮、开发改造三个层面实现智慧化（见表1）。

表1 绿地修复改造智慧化的实现途径

古典园林复原依据主要来源于其中的环境要素受前人诗词画作，其复原困难主要源于古人视觉经验和审美方式等主观因素的影响。 苏州在进行可园、怡园、留园曲溪楼、拙政园及其住宅三厅的复原过程中，运用VR 技术、三维建模技术等信息技术，以突出园林环境要素与空间特征为核心，采集现实园林与前人诗集画作中的环境要素，构建数字化空间模型（见图3），对与画作一致的静态场景进行数据分析，并将空间模型与园记中的游园路线进行动态模拟分析，实现空间数据量化和视线的可视化，合理判断环境要素变化对园林空间布局、意象表达的影响，从而提高对园林空间布局及园林空间序列组织复原的科学性和准确性，为园林复原提供科学依据，也有助于继承与弘扬园林空间和意境的生发之道[19]。

图3 拙政园空间复原模型（图片来源：http://www.ylj.suzhou.gov.cn/）

苏州率先通过使用三维激光扫描仪、无人机测量技术等信息化测绘手段，对拙政园、留园、网师园、遂园[22]等古典园林的地形地貌、建筑、植物、水体和山石等环境要素进行数字化跟踪检测，并构建要素数据库与三维空间模型（见图4）[20]作为古典园林“DNA”数据库，形成智慧化修缮系统，确保环境要素即使遭毁，也能按原样修复。 在虎丘塔的保护修缮过程中，智慧系统通过采集建筑要素及使用现状数据，构建三维模型对塔体倾斜进行有效预测，当建筑受非自然因素而导致变形时，管理者结合人工分析与数据模型自动研判，探明受损原因，并依据智慧系统“DNA”数据库提供的数据，实施修缮或修复，最终实现“原法式、原结构、原材料、原工艺”的智慧化修缮。

图4 遂园三维空间模型

苏州对拙政园、虎丘等园林开发改造过程中，通过GPS、勘测仪器及等智能终端设施，实时采集园林要素数据、空间规模，构建园林空间信息系统对海量信息数据进行整理和分析，使规划者快速掌握园林使用现状以及周边用地情况，并通过园林信息网站共享信息和采集反馈渠道，形成了园林开发改造智慧系统，通过分析园林空间容量与使用功能，提出合理的开发策略，为拙政园李宅恢复、虎丘老街改建提供了科学的数据支持。 智慧化的园林建设也使公众更积极地参与到了园林修复改造中，园林发展模式也正在从传统的由政府主导转变强调公众广泛参与的新模式，真正做到规划“以人为本”。

3.2 构建风险监控预警信息系统，实现古典园林风险监控智慧化

风险监控可通过运用新型信息技术手段构建绿地平时、灾时、灾后的一体化风险监控预警信息系统，对园林水体、建筑陈设、古树名木、生物病虫害等环境要素及风险指标进行数据采集、及时预警和动态跟踪监控，量化分析使用现状及风险隐患，提高园林抗风险能力、风险承受能力以及灾后恢复能力（见表2）。

目前，我国及苏州市都在对拙政园、留园等古典园林的古树名木、水体、建筑进行监测预警系统平台的建设，以水体治理为例，苏州在拙政园、网师园、艺圃等古典园林都进行了园林水体监测，长期跟踪检测水体分布、周边管网径流水体透明度及污染情况等指标，构建水质污染监控系统及时地对数据进行整合分析和模拟评估，定量分析水体动态情况，根据管理者设置的安全阈值进行水污染预警和污染原因分析，协助管理者及时、准确地获悉污染原因、污染范围并及时作出水质治理和优化决策[21]。同时，智慧化监控系统通过分析监测数据，调整优化影响园林水质的指标，进行分级预警，提高日常监控的针对性和高效性，实现系统的自我提升[22]。在水体恢复过程中，还将针对主要污染原因进行重点跟踪监控，避免二次污染，提高水质治理效率和水平，实现“全面监控—科学分析—提前预警—后期跟踪”的智慧化建设。

表2 绿地风险监控智慧化的实现途径

3.3 构建智慧管理信息系统，实现古典园林综合管理智慧化

通过基础设施采集园林照明、保洁设施及停车场等使用功能的实时基础数据，并通过新型信息技术构建绿地综合管理信息系统，以园林使用功能管理为核心，对各个具体环节与内容进行分类管理，并根据管理者、游客和社会公众的不同需求对数据信息进行分类和发布，为不同服务对象提供更加便捷、针对性强的绿地管理信息，管理者通过系统反馈信息进行统筹管理，游客通过公示平台规划停车、游览路线，社会公众通过信息透明化的信息平台进行监督，真正体现集全民智慧的“智慧化”（见表3）。

表3 绿地综合管理智慧化的实现途径

苏州在拙政园、留园、网师园等多处构建园林容量管理系统，运用信息技术通过视频设备、传感器等基础设备动态监控园林日常管理、使用功能现状及周边环境的基础数据，并根据园林空间容量分析其容量承载极限，便于管理者准确掌握容量情况并采取相应措施来缓和人流；同时，园林信息公示平台向游客发布各园林的实时容量信息，并协助规划游园路线，不仅有效地协调各园林流量，也使游客获得更舒适的游园体验[23]。

4 结语

苏州古典园林的智慧化建设还需要不断深入，进一步促进各阶段中不同建设内容的协同合作，例如加强园林开发与园林容量管理系统的协作关系，通过分析环境容量与各园林人流量关系，为园林保护与建设提供科学依据。绿地智慧化不局限于单一技术或平台的使用，而是整合多方的优势；也不局限于某一特定的阶段，而是融合在绿地发展的全过程；更不再由政府主导，而是强调全民参与，较之传统的绿地发展模式更为科学化、高效化和全民化，从而提高绿地的建设水平与管理质量。 绿地智慧化还需要更多关于绿地相关指标的定量研究为之提供进一步的模型建立相应依据，也需要从更多学科角度对绿地智慧化作进一步的研究。 总之，智慧城市在城市绿地建设中的作用将愈加广泛，实现“绿地智慧化”的目标需要付出更多的努力，促进我国城市绿地建设事业向前迈进。