CAD技术在景观设计中的应用

2021-03-22孙经伦

电脑知识与技术 2021年4期

孙经伦

摘要：计算机辅助设计（CAD）已成为园林景观设计人员的一项重要技术。CAD技术因其方便、富有创意和视觉冲击力，在园林景观设计过程中得到了广泛的应用。该文基于景观设计图纸的分类、计算机绘图和手工绘图的优点以及CAD技术的优缺点，介绍了利用CAD技术进行景观设计的主要步骤，包括建模、绘制和后处理，并阐述CAD在园林景观设计中的应用。

关键词：计算机辅助设计（CAD）;图像处理;景观设计;数字图像;应用

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）04-0246-03

1概述

景观设计通过改变地形、移植植物、修建建筑、装饰道路等方式，在一定区域内创造自然和休闲环境。它是一门与人类生存环境密切相关的科学技术。景观设计师通过各种设计图被人们完全理解。设计师最初是手工绘制图表的。随着计算机技术的发展，计算机辅助景观设计以其方便、省时的特点逐渐成为主流，而计算机绘制蓝图的数字图像处理技术成为影响景观设计图纸质量的关键因素。CAD已成为园林景观设计人员的一项重要技术。CAD技术因其方便、富有创意和视觉冲击力，在园林景观设计过程中得到了广泛的应用。计算机辅助设计（CAD）技术由于其修改方便、绘图快捷美观的特点已成为景观设计的主流技术。目前，应用于景观设计的方法主要分为两类：一类是GIS技术的应用;另一类是传统图像处理软件的应用。前者多用于风景名胜区的规划设计，可以生成真实的地形、景观和背景，对地理数据进行管理和分析。而后者更广泛地应用于园林规划、立面图、剖面图和渲染中，能画出更美的效果。本文基于景观设计图纸的分类、计算机绘图和手工绘图的优点和主要绘图软件，阐述了CAD技术与其他景观图像处理中的关键技术，在各种景观系统的建立、规划和设计和渲染制作中应用及其特征，进而分析CAD在园林景观设计中应用中优势。

2景观设计图像处理简介

2.1景观设计图的分类

平面图：平面图是指在景观设计范围内，由水平方向正常投影产生的视图，主要表现项目用地建筑面积、道路宽度及布局、绿化装修、水体位置及类型、环境细部及设施位置、地面铺装等。扩图是景观设计中最为关键的设计方法之一，主要包括分析平面图、环境平面图、厂房布置图等。

立面：景观立面是指垂直于景观设计表面的水平方向上的景观。景观立面主要表达起伏的高度变化和地形景观设计内容如建筑、岩石、结构和素描等的详细尺度和关系。

剖面图：花园剖面图是用假想的水平平面图分割植物园后，移除切割部分的视图。主要表现景观设计范围內的地形起伏、高程、水体宽度和深度的变化、围合物的形状、室内建筑物或构筑物的高度、屋顶形式、台阶高度等。

效果图：效果图主要是指透视图，它是通过透视原理将三维形体转化为二维形体的一种技法。效果图可以在视觉上立体显示所规划的水平方案，以验证其效果。透视图给客户直观的感觉，便于沟通。

施工图：施工图是施工依据。详细描述了施工工艺、材料工艺、内外形状、结构等，文件必须符合国家建筑标准等相关图纸和工艺标准。

2.2计算机图形学与手绘图的对比应用

设计是设计师试图找出问题并解决问题的过程。在设计的早期，概念是模糊的、感性的，设计师具有很强的随机性。他们用手绘草图记下了这个有价值的想法。体现了设计方案优化和设计概念交流的生动性和及时性。其缺点是劳动强度大，制作时间长，不易保存和修改。计算机图形学解决了上述问题，产生了精细、高精度的图形。利用计算机软件进行图像合成、图像处理，可以产生手绘图不匹配的特效。但长期单纯的机械操作电脑很容易使设计模式僵化，冲销设计创作过程的艺术性。

计算机图形学和手工绘图各有利弊。景观设计应与景观设计特点紧密结合，扬长避短。在分析平面图中，手绘图对确定设计方案有很大帮助。随后的环境布局、剖切和渲染可以使计算机绘制出精确的底图，然后在手绘上进行打磨、完善，然后将它们放入计算机进行最终的图像处理。计算机绘图由于其精确性等特点，对景观建设具有重要意义。

2.3景观图像处理的主要软件

AutoCAD（以下简称CAD）：美国Autodesk公司开发的AutoCAD是景观设计的首选核心软件。它具有强大的二维图形编辑功能和强大的三维绘图和实体造型功能。AutoCAD生成矢量图，其主要特点是生成各种可编辑的直线、圆、文本和尺寸。它有许多其他编辑功能，如复制、修剪、镜像和旋转。主要用于绘制景观平面图、立面图、剖面图、施工图等，使景观图形以线条为主。

3D Studio Max（以下简称3DMAX）：3DMAX是一款专业的3D动画软件，具有建模和渲染、动画合成功能，丰富的模型、纹理、灯光和合成器。在三维造型中，路径放样、截面放样变形、条带造型功能可以弥补CAD的不足。对抽象雕塑造型时，结构多样，功能较强;粒子系统在模拟喷泉、流水方面表现良好。

Photoshop（以下简称PS）：Photoshop广泛采用的图像处理软件。它可以用来编辑3DMAX纹理，调整颜色和箔片氛围。在示意图阶段，借用现有建筑、岩石、水和喷泉等材料缩短了提交时间。对于一般需求的场景可以粘贴，描绘现有的材质。该软件通过对初步的渲染和植物、人物、交通工具、背景等进行综合处理，可以得到最终的工作草图。

其他相关软件：除上述软件外，还采用了地理信息系统（GIS）、CorelDraw、LANDCADD、3DLandscape、YLHCAD等软件，这些软件在某些方面具有一定的特点。

3景观数字图像处理

3.1建立图库系统

在制作景观人物之前建立各种图库系统，最好是收集建立各种要素的图库系统，这对于快速、美观地完成图像处理具有重要意义。不同的软件需要不同的图集类型，根据山、石、植物、建筑、雕塑、素描等相关因素，可以建立不同的图库体系。此外，细化分类可以提高图形处理效率。

CAD：CAD软件可以独立绘制各种树木平面图、立面图、岩石图、绿地路面造型或建筑结构的二维或三维图形渲染，并保存为DWG格式。该文件可以自由插入任何CAD文件作为矢量图块。方便快捷。CAD也可以插入位图，但由于自身的局限性，无法与矢量图匹配。它与实际的矢量图不匹配。除了图块材质，Atlas还有详图、材质空间、CAD模型等;3D：3D软件图集包括3D模型、3D灯光、3D材质、3D纹理映射等。更好的文件格式是mat。

PS：PS软件图集包括各种后期图集（文件格式为tga、jpg等）、PS tiff過滤器和PS画笔等。

GIS：GIS软件图集包括子图存储、线性库、设计库和颜色库等。

3.2景观规划中的图像处理

风景名胜区规划中的图像处理是指风景资源集中、环境优美、具有一定规模和游览条件，为游客提供休闲娱乐或科学文化活动的区域。由于区域尺度大，地形地貌复杂，图纸中包含大量数据。风景名胜区规划通常采用MAPGIS软件结合RS技术完成。

底图输入：景区代表通过遥感技术得到的线形成的位图，符号和颜色规划的基础图更加形成。为了便于计算机识别，首先要对其进行数字化处理。其过程如下：在数字化仪表中打开MAPGIS系统图形输入，输入点元素、根据设计要求设计的线元参数和比例尺。然后数字化元素。在这个过程中，基本的地图元素如一般景点、景物范围、公路、河流、风景名胜区等，可以直接数字化形成点、线文件。

如何使图形更具表现力和实用性，这样的图形输入是图形显示的最佳技术难点。以阔叶林景观为例，在编辑系统中点击“建立弧形三点”功能，实现以圆弧或半圆线显示的阔叶林景观对象线。具体方法是：选择三个圆形函数后，沿景区周边输入一个密封圈，前后对接，大小不一，上下浮动。然后将所有的弧线连接成一条曲线，既达到了景观设计的要求，又体现了森林的特点。

拓扑处理、色彩设计：为了营造特定的氛围，图像编辑后需要进行配色方案。将层压后颜色完成的线条保存为文档，可采用线条转移圆弧功能并将其保存为曲面图文档。要使其自动填充颜色，可利用拓扑功能重建系统。然后根据景观设计的标准选择合适的色彩。如针叶林为深绿色，阔叶林为浅绿，表现出明显的色彩层次和色调和谐的植物景观特征。

图像叠加：为了使自然景观更加自然，景观设计常用景观照片的叠加方式。首先用CAD处理照片并保存为相应格式。然后在编辑菜单中找到图像插入功能，根据照片的大小和参数插入照片。具有还原显示功能，在编辑状态下浏览图片。

3.3城市绿地中各类平面、立面、剖面的处理

城市绿地中各种类型的平面、立面和剖面的处理这种类型的图像可以用CAD软件来完成。

矢量图绘制：矢量图绘制由CAD软件完成。根据素描设计草图的设计理念，确定各种元素的尺寸和相对位置关系。CAD软件为景观绘图提供了“点”“线”“复制”“瞬间”“镜像”等多种命令工具。在景观设计中绘制园路时，首先将控制点绘制成点，然后用Pline命令连接，最后生成道路宽度。有了“插入”命令，我们可以直接将树、岩石等插入到块中，大大节省了绘图时间。CAD软件提供了图层编辑功能，可以进行分区、道路铺设、植物种植等，也可以单层或多层输出。

图形处理是通过开放式图形处理软件完成的。找到草原、瓦特、水景等相关实景图片，在编辑菜单中选择定义好的成像图案，点击打包按钮，即可实现。可根据需要分为若干层，为了便于操作，每个层都可以独立编辑。一些具有一定高度的物体，如建筑物、树木等，可以通过编辑来显示图层阴影，使图形更加直观。CAD软件中大量的失真、模糊、纹理等滤波技术带来了独特的效果。平面、高程、剖面都是按比例尺绘制的，所以在确定最终海图之前，要确保罗盘、比例尺等各部分的正确性和完整性。

3.4效果图处理

建模：景观渲染可在CAD软件中进行。通过在三维软件中添加一些修改命令，可以很容易地完成常见的草图建筑、地面规划、道路等。地形的建立可以在“地形”中用等高线进行。弯道生产很难处理。常用的方法是先采用相应命令，然后用投影插件创建曲面。水体仅用一个平面机构进行简单处理。具有多种形状和平面的植物的生成主要有两种方式：一种是系统中的三维植物模型，另一种是创建厚度为“0”直角相交的“图像框”，高度由“图像框”决定。

材质：对象纹理颜色受所提供材料的影响。纹理的变化和材质参数的变化创造了几乎所有的东西，如地面、墙壁、素描等，大部分景观材质对象都可以通过“位图”显示，水体材质可以用“凹凸”和“框”精确显示。

光线：光线对环境有整体的场景，可以显示白天和夜晚的景物等多种效果。在白天环境下，环境照明通过模拟阳光的方式由“平行光”“光灯”和“天光”组成。而相机等效于另一个点，确定最终渲染类型。

渲染：当场景调到渲染阶段时，可以通过相机渲染不同的视点图像，采用相应格式进行渲染。这种格式有力地通过添加相应功能来消除图像中的阴影。

后期效果处理：对于未完成的渲染，如植物、天空、角色等，需要在以后进行处理。效果图是另一个客观视图透视效果的参考。在处理不同的材料时，除了考虑不同物体的位置、高度和尺寸外，还需要考虑整个画面的光线、色调和风格的统一。

4 结束语

CAD应用于景观图像处理的发展前景较为广阔。景观建筑图像处理技术的发展，减轻了设计师的劳动强度，保证了设计的顺利进行，并提供了及时的修改。此外，电子文件的采用更便于通信、存储和应用。但同时，CAD绘图也存在着与手绘相比缺乏艺术性的缺陷。随着图形学的发展以及CAD技术的更新升级，此类问题可迎刃而解。

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