基于BIM技术应用的园林设计初探

何炜

摘 要：随着国内环境保护意识的逐渐增强，使越来越多的园林景观出现在城市之中，园林设计工作也愈发受到人们重视.先进科学技术的应用，为园林设计工作提供了强大的技术支持，尤其是BIM技术的应用，使园林设计工作变得更加数字化、信息化、科学化、合理化.鉴于此，本文在对BIM技术进行相关介绍的基础上，阐述了园林设计的相关概念，在此基础上深入探讨了BIM技术在园林设计工作中的应用，以期能够为园林设计工作提供合理的建议.

关键词：BIM技术;园林设计;技术应用

中图分类号：TU986.2  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2020）06-0074-05

引言

进入21世纪，现代科学技术的发展与进步，在很大程度上改变了人們的生产生活方式，国家经济变得日益繁荣的同时，各行各业也相继采用了现代化信息技术进行生产与管理.在土木工程建设中，BIM技术的应运而生使工作难度大幅降低的同时，使工作效率也得到了稳定提高.我国城市建筑建设开始逐步走向集约型方向发展，BIM技术在其发展中起到了不可代替的作用.不过，因园林设计工作是主观性比较复杂和繁琐的，这也造成园林设计工作仍旧尚未有效应用BIM技术.不过，随着BIM技术的不断深化应用，势必会使园林设计BIM应用的全面可行性得到很大提高，从而使园林行业的发展迎来一个崭新的局面.

1 BIM技术概述

BIM是英文缩写，其全称是Building Information Modelin，美国Autodesk公司在2002年率先提出，BIM技术开始在建筑行业中获得应用，到目前为止，BIM技术在土木工程领域中的应用时间已经有近20年.在BIM技术应用发展的近20年中，美国率先制定了BIM技术标准，并且在美国一座艺术中心的建设中进行了应用实践.BIM技术在美国艺术中心建设中的应用，使艺术中心原先的成本预算大大降低，并且节约了1000万美元左右的建设资金[1].该技术的出现，为土木工程领域掀起了一场全新的技术革命，从而使工程施工从以往的CAD二维绘图设计正逐渐转变为通过计算机来构建信息模型进行设计.

我国最早使用BIM技术的是中国香港.早在2009年，中国香港就成立了香港BIM学会，BIM技术的应用进入全面推广的最初阶段.2009年11月，香港房屋署发布了BIM应用标准，BIM技术受到了中国香港政府的高度重视，并决定2015年起所有新建建筑项目都应用BIM技术.BIM技术在我国内地建筑行业也形成了一股热潮，政府相关部门、各行业协会与专家、设计单位、施工企业、科研院校都开始重视并推广BIM技术，BIM技术进入一个蓬勃上升的发展阶段[2].近些年来在国内，BIM技术应用于上海国家会展中心、珠海歌剧院、北京凤凰传媒中心、天津117大厦、苏州中南中心等多个地方的地标性建筑;也同时应用于港珠澳大桥、沪通长江大桥、武襄十铁路、深圳梅观高速公路等多个地方的大型交通工程;大量实践案例表明，通过BIM技术的应用，能够使工程项目成本节约10%至30%.

BIM技术的重点是通过运用计算机创立1比1虚拟的项目工程实例三维模型，用计算机辅助设计和数字化技术手段，为这个三维模型提供整体的、精确的与实际情况1比1的建筑工程信息库.信息库包含项目工程构件的几何信息、类型属性和状态信息.这也使BIM技术在土木工程领域中有巨大的实践应用优势.BIM技术对建筑机理、地理、力学及物理等多门学科进行了系统性的整合，并在极大程度上推动了土木工程领域的技术变革.对于BIM技术而言，其关键作用体现在能够通过计算机模拟建设并全面缩短工程项目的建设周期，显著提升项目工程的生产效率、施工质量、运营管理、成本控制.之所以BIM技术能够发挥该作用，是因为BIM技术应用了计算机建筑信息模拟技术，实现了对项目工程设计资源的高效整合，通过BIM技术进行规划设计图纸，并且还能为建筑人员的修改提供很大便利，尤其是在调研工程场地环境方面能够得到有效的应用.通过计算机来处理大数据，可实现对工程施工环境的真实模拟，并提前发现施工过程中存在的问题，进而可实现对该问题的针对性解决，有效避免了施工过程中出现返工现象，同时也有助于更好地监督与评估工程的施工质量.此外，BIM技术还能实现对工程数据的自动化记录，以便于工程的后期维护与其他类似工程的建设.

2 园林设计中的相关概念

在对园林设计中BIM技术的应用进行深入探讨时，除了要对BIM技术的相关板块进行明确以外，更重要的是能够全面了解和深入分析园林的设计特点，只有这样才能实现对两者的高效结合运用.对于风景园林设计工作来说，其自身便是一门学科，其发展历史更是长达三千余年，并且风景园林设计工作还涉及诸多领域的专业化知识，如地理地质学、生物科学、土壤学等.园林设计需要具备一定的自然环境条件，在此基础上还要确保园林的设计功能得到有效满足，并对经济条件、艺术布局以及人文审美等进行高效结合，这样所设计出的园林景观才能达到预期的效果.园林景观设计除了要对植被装饰进行有机结合以外，更重要的是能够对地形地貌进行有效的利用，并通过道路的布置，打造一个具有休憩、娱乐功能的场所.就目前我国在园林建设的发展速度来看，相比于其他发达国家还较为缓慢，这是因为园林的设计具有非常明显的学科特点，而且园林建设周期持续时间较长，许多方面都需要进行深入的考虑和斟酌，因此使得园林的设计难度较大.

随着科技的进步和经济的发展，加快了城市化的进程，城市建设与发展中不仅要提高建筑行业的发展水平，还要集中提高园林的规划和设计水平[3].人们对于风景园林设计的要求不断提高，如果在整体的规划设计中适应的方法落后，则会影响到实际的设计效果[4].不过，随着我国对园林建设的日益重视，再加上环境污染治理需求的日益强烈，在园林建设中提出了更高的要求.随着计算机技术的普及与应用，也进一步加快了BIM技术在园林建设中的应用，这也必将使风景园林的设计变得更加精确和科学，设计效率也势必会得到大幅提高，BIM技术能够对园林设计工作的相关数据通过数据库来进行记录与存储，而这也将为园林景观的设计带来更多的灵感和便利.

3 BIM技术在园林设计中的应用初探

3.1 园林设计中BIM技术应用发展缓慢

园林行业BIM应用对业主方面的吸引力不足，园林工程项目总量相对于建筑工程项目和交通工程项目较小，运用BIM技术应用很多园林工程项目，可能会造成过度管理，致使应用成本高，收益低，适用面也没有建筑工程项目和交通工程项目广泛，但是未来重点园林工程项目的BIM技术应用还是势在必行.

园林行业BIM应用对设计方面的应用不足，园林行业属于一门学科，有着较长的历史.其中包括较多行业的知识，其中含有：地理地质学、土壤学以及人文科学等[5].园林设计工作者需要掌握相关知识，BIM应用园林设计后，还需要掌握BIM相关软件知识，对园林设计工作者知识面的广度要求较高，设计院推动BIM项目的成本较高，周期较长，不利于应用.

园林行业BIM应用对施工方面的应用不足，园林工程BIM項目的普及不够，造成项目施工的经验不足，再者园林施工很少是模块式、装配式.园林美的吸引力之一在于其多变性与新颖性，装配式施工可能应用于园林工程中的某些部分或某些阶段，却不大可能成为园林工程尤其是中国式园林的主体.园林艺术的丰富性，恰恰成为BIM技术需要适应的难点[6].

3.2 园林设计中的BIM技术应用方向和模块

2014年8月29日，经国务院同意，发改委、工信部、科技部、公安部、财政部、国土部、住建部、交通部等八部委印发《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》，要求各地区、各有关部门落实本指导意见提出的各项任务[7]，确保智慧城市建设健康有序推进.构建智慧城市的重要一环就是构建CIM（City Information Modeling，城市信息模型）.在城市信息模型中市政园林的信息模型和城市建筑信息模型、市政道路桥梁信息模型同等重要且必不可少.因此，园林设计中的BIM技术应用方向——市政园林设计BIM技术的应用就具有非常重要的意义和必要性，而其作用则在三个方面体现：首先，BIM技术的应用，能够使市政园林设计工作在三维设计界面上得到有效完成.通过对计算机网络技术进行良好的应用，BIM技术的应用还能实现对市政园林设计信息的远程浏览、调研、分析与操作.并且，BIM技术的应用，可有效减少市政园林设计的任务量，能够帮助设计人员进行创作、数据记录与修改.上述三个方面的应用体现，主要得益于市政园林自身的技术应用模块，BIM技术应用于市政园林主要有四大应用模块，即现状分析模块、施工图绘制模块、三维模型建立模块以及效果表现模块.其中，现状分析模块能够便于市政园林地块的分析与应用.一直以来，与其他风景园林不同，在市政园林设计中往往涉及诸多繁杂的信息，这也使得设计人员需要处理海量的信息，而在BIM技术中则具备相应的信息处理软件，BIM软件具备三维地形模拟、工程量计算、造价统计等功能.这些功能的应用，可有效帮助设计人员对海量的设计信息进行高效地处理，从而实现对市政园林景观设计工作的科学分析与开展.对于施工图绘制模块而言，通过BIM技术的应用，能够利用计算机来实现对市政园林设计图纸的自动化、精确化、智能化绘制，从而确保图纸信息的精确性，并且也便于对图纸信息进行实时的修改，设计人员还能通过该模块来进行设计信息的传递与交流，从而使市政园林设计工作得到极大促进.对于三维模型建立模块，利用BIM技术可实现对市政园林景观实施的三维模型构建，设计人员在进行规划时，可通过计算机来对真实的施工场景进行模拟，此外还可对设计工作进行可视化分析，这能够帮助设计人员对设计效果进行实时地观看，从而使设计能够在开展的同时进行修改，大大节省了时间，避免人力的浪费.对于效果表现模块而言，其与以往的人工绘制的三维设计图在表现效果上并未有明显差异，通过BIM技术，可通过BIM软件具有的虚拟现实功能来对人工绘制三维图中所遇到的表现难题进行有效弥补，进而帮助设计人员更加全面、清晰的认识效果图，此外在BIM软件中，其效果表现模块还具有渲染功能与动画仿真功能，这些功能都可大大提高市政园林的设计表现效果，更好地配合其他市政工程的建设.

3.3 BIM技术在市政园林设计中的应用

以下将对常用的国内外市政园林设计BIM技术应用的核心软件进行简要概述，如表1所示.

为了探析市政园林设计工作中BIM技术的具体应用，以下便将“PKPM Garland”软件作为分析实例，该软件又被称之为佳园景观设计软件，是中国建筑科学研究院PKPM应用软件之一，也是园林设计工作中经常应用的一种设计软件.而BIM技术在该软件中的具体应用则在以下方面有所体现：

（1）BIM技术能够在园林设计初期开展的可操作性分析中得到应用.BIM技术可全方位地采集和分析园林景观的设计信息.例如，在对园林景观中的水池进行设计时，需要先甄别所选取的水池景观，而在甄别过程中，则需采取综合取样评估方法来调研当地的土壤条件及地理环境等，园林工作人员会将这些信息在计算机系统中进行导入，然后通过计算机来实现这些数据的记录、分类与整理.最后通过BIM技术在模拟系统中导入信息[3]，以此模拟实际情况，并根据模拟结果做出具体的判断.

（2）在对园林的地形进行设计时，需要对园林的地理环境做出一个前期的了解，然后选择相应的景观来开展地形设计.由于园林设计工作中，地形担当着骨架的作用，直接影响到园林的设计效果.因此，在园林设计初期必须要做好地形的设计工作.在佳园景观设计软件中，针对地形的设计，需要先导入地形调查数据，然后构建出园林的地形三维图，对其进行分析和改造.佳园景观设计软件便通过导入的数据来对地形三维模型进行了构建，然后结合设计要求，针对地形朝向、坡度等参数来实施具体的分析与改造，在此基础上还对地形设计中的土方进行了准确地计算.

（3）在对园林进行概念和规划设计时，其概念设计需要根据调研结果及所搭建的骨架来实施概念化创作，通过BIM技术的应用，可采取三维可视化方式来展示设计稿，以此帮助设计人员找到园林设计中存在的不足与漏洞，从而使问题能够在第一时间得到针对性地解决.并且，BIM技术所具有的可视化显示功能，还能有效激发设计人员的创作灵感，从而实现修改与创作的同时进行.而在园林的整体规划设计时，则可通过BIM技术生成建筑、道路及园林景观等，并可依据不同的设计角度来实现对这些设计元素的合理规划.园林工程设计不同于单纯的建筑工程设计，在园林工程中不存在较为复杂的水电暧设计，其重点主要是在园林灌溉等方面，资源的消耗也不同于现代建筑.所以说，在风景园林工程中应用BIM技术，应该将重点放在如何体现园林工程的整体规划方面，比如结合原有的地形地貌、水景的利用、假山小品的应用、园林建筑的设计等等，将二维转换成三维，从而直观地将整体的效果展现出来.在模型制作中可以利用CAD软件，参照dwg文件，然后再使用Revit Architecture对各种数据进行分类，导入RPC植物等等[8].

目前市政园林设计行业尚不需要与BIM技术达到项目全生命周期的高度融合，但确实是在设计过程可以起到很强的辅助及协同作用.在设计阶段内达到方案设计、初步设计、施工图设计的前、中、后期信息无障碍交换[9].市政园林BIM项目模型建好后还可以用BIM可持续（绿色）分析软件对项目进行太阳热辐射、日照、风场、音场、视域、辅助植栽养护等方面的分析，主要软件有国外的Ecotect、Green Building Studio （GBS）以及国内的PKPM等.

3.3.1 太阳热辐射分析

BIM技术的应用可将建物和地表的太阳辐射热得做分析计算，并用可视化方式呈现，可显示出全年任何期间所计算出的不同太阳辐射，数据可提供设计者作为养护遮光设施布局或植栽设计的参考.

3.3.2 日照、阴影及采光分析

日照、阴影及采光分析在Ecotect、GBS等软件皆可执行，透过正确设定经纬坐标及方位角后，经软件的仿真，可呈现出任何日期及时间中，精确的日照时数和光影分析成果.在景观设计的运用上，可运用于遮阳设施、凉亭、停车场、球场、植栽设计，以及对日照效果有特殊设计要求的景观设施.

3.3.3 风场分析

风在微气候环境的舒适性上具有关键地位，是景观设计者极重视的外在环境影响因子，BIM模型建置完成后可汇入Ecotect、GBS软件做全年、逐季或逐月的风场分析，结合分析成果，可获得基地中各分区受风向及风速的影响程度，由此进行成果分析，作为设计修正的依据，以获得最佳设计呈现.

3.3.4 音场模拟

可应用于对声音的质量要求较高的场所，或是需要对音响或噪音的影响进行评估时，例如户外表演场所、火车、捷运、或邻近主要干道等空间进行音场环境影响评估.

3.3.5 视域分析

可帮助分析景观视角、评估障碍物等.景观设计强调步移景异的视觉空间感受，Ecotect、PKPM的视域分析的功能，可让设计者判断所检讨区位的视野，对于所要强调的重点景观，判断是否在视觉上有被其他景物干扰.

3.3.6 辅助植栽养护分析

日照及风场的影响对于植栽设计具有举足轻重的地位.景观设计者可透过精准的日照分析及阴影分析，可精准判断基地内各区域全年的日照时数，据此选择不同耐阴程度的植栽.设计者可透过科学的分析方法，作为植栽设计选种的參考依据.

最后，BIM技术还可结合虚拟现实技术进行园林景观设计，借助于虚拟模拟技术，能够使产品以三维模型的方式展现，通过结合园林设计及其整体规划，能够全方位展现园林景观的具体特征.然后，可依据不同场景中的影响因素来持续评估与改进设计结构.

4 结语

总而言之，随着我国经济水平的不断提高，使民众的生活品质得到了显著改善，这也使城市化建设对园林的设计提出了更多的标准化与规范化要求.因此，建立一个完善的园林建设管理体系是非常必要的.本文通过对园林设计工作中BIM技术的具体应用进行深入探析，BIM作为可持续发展和改善人居环境的基础科学工具，能全面体现工程的生命周期：资金透明化、工期按时化，品质提高化.且在呈现的整个过程是三维动态化的，完美地解决各专业交流难题，为实现BIM技术在市政园林工程中的应用，需要各方的不断努力与尝试[10].

参考文献：

〔1〕黄漠秋野，刘倩.浅议BIM在风景园林设计中应用的必要性[J].建筑工程技术与设计，2017，5（03）：1254.

〔2〕武玮.BIM技术及其在风景园林行业应用的意义[J].理论探索，2017，38（05）：60-62.

〔3〕谢军.风景园林设计中BIM技术的应用[J].建材与装饰，2017，13（29）：80-81.

〔4〕洪莹，泮灵童.BIM在风景园林设计中应用的必要性[J].现代园艺，2019，42（06）：108-109.

〔5〕宋扬.BIM技术在园林规划设计中的应用[J].现代园艺，2018，41（05）：124-125.

〔6〕钟继涛，李雷.我国园林行业建筑信息模型发展前景探讨[J].风景园林，2012，20（01）：91-94.

〔7〕付平，刘德学.智慧城市技术创新效应研究——基于中国282个地级城市面板数据的实证分析[J].经济问题探索，2019，40（09）：72-81.

〔8〕翟迎宾.BIM在风景园林设计中的应用浅析[J].建筑工程技术与设计，2018，6（26）：509.

〔9〕梁逍.浅谈BIM在风景园林设计中的应用[J].江西建材，2015，35（06）：188.

〔10〕赵新周.关于BIM技术在风景园林中的应用探讨[J].建筑工程技术与设计，2014，2（20）：951-951，971.