数字辅助下的风景园林：2000—2020年中国数字景观技术的运用与发展态势研究

成 实

张潇涵

谢华华

“数字景观技术”指将数字技术与方法运用于风景园林专业研究与实践中，驱动风景园林领域的理性发展。进入21世纪以来，现代风景园林学愈发关注“形态”与“生态”2个基本问题，并注重探析形态背后的内在规律，追求艺术与科学二者之间的统一[1]。2000年，随着国际数字景观技术大会的召开，“数字景观技术”的运用与发展愈发普及[2]。为统筹实现人居环境多目标平衡发展及优化提升，专业人士开始尝试通过数字技术手段解决风景园林环境所面临的复杂问题，以真正实现艺术与科学的相互协调。

2000年起，“数字景观技术”的相关运用与研究拓展便进入了迅速发展期，并随着不同时期、地域、政策和社会发展需求的转变，“数字景观技术”的研究方向与运用途径正面临着多样化发展的可能性。

回望“数字景观技术”蓬勃发展的近20年，数字景观技术经历了怎样的发展历程？不同时期与地域下的学者研究关注的重点又有何区别及转变？本文试图通过对以往“数字景观技术”运用与发展历程的回溯，一方面厘清“数字景观技术”的发展路径与态势；另一方面也为未来数字景观技术在研究与实践中的运用提供借鉴与思考。

1 中国风景园林领域“数字景观技术”的发展历程

本文聚焦近20年间中国数字景观技术的发展历程，以2000—2020年中国知网收录的相关论文为研究样本。为确保样本覆盖的全面性，本文采用了二次检索的方式。以“数字景观”和“技术”作为检索关键词，利用CiteSpace软件对检索结果进行初步分析，将所得出的“数字景观技术”高频词汇作为检索条件进行二次检索，共计检索出文献15 177篇，包括学术期刊8 336篇，学位论文6 064篇及会议论文624篇等，作为本文最终的研究样本。

从2000—2020年相关文献的发文量来看，2006年发文量首次突破500篇，并于2016年进一步突破1 000篇。“数字景观技术”的相关研究与运用始终保持着较高热度，总体呈现出上升趋势。因此，本文以7年为单位，综合不同年份的年发文数量、重要理论、社会政策、学术活动与历年研究热点词(图1)，将近20年间“数字景观技术”的发展历程归为3个阶段：兴起期、平稳期、蓬勃期，并对各阶段下数字景观技术的发展趋势、动因及关注热点展开具体探讨。由此，发现“数字景观技术”运用的普及和发展与社会需求、科学技术进步等息息相关。

图1 数字景观技术发展阶段

1.1 阶段一(兴起期)：2000—2006年

自2000年起，随着“人居环境科学”“园林城市”等核心理念的提出，我国风景园林领域开启了对人居生态环境科学发展与建设的关注。与此同时，第一届国际数字景观技术大会于德国贝恩堡(Bernbug)召开，直接推动了数字技术在风景园林中的运用，正式拉开了“数字景观技术”的发展帷幕。自此，我国“数字景观技术”相关运用及研究的尝试呈现出迅猛发展趋势，相关论文数量较过往增长了7倍之多。从该阶段凸显的研究主题词来看，景观生态学理论与方法的运用及3S技术①的尝试成为该阶段学者的主要研究抓手，其中景观空间格局、生态风险评价、森林景观和城市绿地等是该阶段的主要研究热点。

这一时期下，“数字景观技术”的相关运用与研究成果输出仍以地理、林业、生态、环境等相关领域的学者为主。聚焦于风景园林领域，该阶段高峻与俞孔坚分别于2000及2001年在《中国园林》杂志发表了《上海城市绿地景观格局的分析研究》[3]和《敏感地段的景观安全格局设计及地理信息系统应用──以北京香山滑雪场为例》[4]的文章，文中率先采用了ArcGIS等数字景观技术手段。

1.2 阶段二(平稳期)：2007—2013年

随着“生态文明建设”“生态园林城市”“海绵城市”等战略决策与发展理念的陆续提出，如何采用科学定量的分析手段促进城市生态环境的可持续发展，成为风景园林发展过程中的核心议题之一。随着信息技术手段的快速发展，该阶段风景园林领域中采用“数字景观技术”的相关研究论文年发表量显著增长，整体呈现出平稳发展的态势，并在数据分析的算法运用上有所创新[5-6]。首届中国数字景观技术国际研讨会于2013年在东南大学召开，进一步促使“数字景观技术”的运用与发展在我国风景园林领域得到更为广泛的关注，也为接下来“数字景观技术”的广泛普及夯实基础。

1.3 阶段三(蓬勃期)：2014—2020年

自2014年起，随着城市发展诉求的转变，“城市双修”“公园城市”“乡村振兴”“健康中国”等一系列政策与理念不断提出，强化了风景园林领域在人居环境建设过程中发挥的作用，为新型城镇化发展提出了精细化、数字化的理想目标。同时，随着大数据技术、倾斜摄影建模、人工智能等一系列数字技术与方法的广泛运用，风景园林环境得以被精确地量化采集、分析及模拟，不仅为解决特定学科问题提供了帮助，也为相关研究提供了更加广阔的平台。因此，“数字景观技术”在相关论文中的运用愈发普及，年发文量呈现快速增长态势，并随着研究关注热点的愈发多元化，所采用的技术手段也不断革新与拓展。

此阶段数字景观技术的研究范畴被不断扩展，国内北京林业大学、清华大学、东南大学、同济大学和南京林业大学等高校在“数字景观技术”领域展开了诸多探索研究与实践，其研究热点包括但不限于城市雨洪管理、城市风景园林小气候、健康疗愈景观和乡村景观[7-11]等城市快速发展过程中所面临的现实环境问题。

2 数字景观技术的发展规律及传播特征

在厘清“数字景观技术”沿革历程的基础上，进一步聚焦各领域研究所涉及的“数字景观技术”在不同阶段与不同地域的发展规律和传播特征。仍以近20年间采用“数字景观技术”的相关研究论文为样本，利用python脚本编写，对不同阶段的论文作者及其研究机构等相关数据加以提取、清理，并利用百度地图开放平台得到对应的地理坐标数值，在ArcGIS平台中将相应研究论文、机构数据落位至其对应的地理信息空间上；再以自然地理分区②为依据划分出七大研究片区(图2)，从而对“数字景观技术”的发展及传播特征展开研究。重点探讨以下3个方面内容：1)不同阶段下“数字景观技术”在研究区位上的拓展规律；2)不同研究区位下所关注的技术运用热点；3)不同阶段下各研究区位关注热点的演变态势。

图2 各研究分区的论文数量及机构统计

2.1 研究区位：不同阶段下研究区位的拓展

首先，聚焦于不同阶段下研究区位的拓展情况及规律，发现在近20年间，研究区位经历了从“单核辐射”到“多核分布”的发展规律(图3)。

图3 各阶段研究区位分布演变

1)阶段一(兴起期)：单核辐射。

该阶段，华北地区是“数字景观技术”运用研究的主要集中地，且高度聚集在北京及周边地区，论文数量约占总数的35%，以中国科学院、北京林业大学、北京大学等机构的发文量居多。另外，东北、华南、华东、西南等地区皆有学者进行数字景观技术的相关研究，范围较广且分布平均，共计约占总数的55%。

2)阶段二(平稳期)：多点发展。

该阶段，研究区位分布产生了较为明显的变化，除华北区域表现出持续的研究热度外，华东、华南及西南区域的东南大学、同济大学、南京林业大学、华南理工大学、重庆大学等研究机构对于“数字景观技术”的相关运用尝试及研究探索亦有显著提升，从发文数量来看，共占总数的46.7%，整体呈现出从东南沿海向中部地区扩散的研究发展趋势。

3)阶段三(蓬勃期)：多核分布。

该阶段，“数字景观技术”研究区位已形成“多核分布”的结构特征，且由于各研究区域间合作关系愈发紧密，使相关研究运用的覆盖范围进一步扩大，形成了华北、华东、华南及西南地区多核发展的趋势。其中，华东地区逐渐成为“数字景观技术”运用与研究的又一主要核心，总体规模大幅超过华北地区。

综合而言，从研究区位的分布特征来看，“数字景观技术”的研究与运用覆盖范围正不断扩大，逐渐从“单核辐射”向“多核发展”转变。究其原因，主要是各分区内研究机构的数量及其面临的具体环境问题存在差异。但更为重要的是，因为“数字景观技术”对于风景园林相关领域的研究有积极促进作用，可精准、有效地解决当下城市发展面临的生态与形态问题，满足人性化的高品质发展诉求，逐渐被各个地区广泛关注及运用，故而演化为“多核分布”的发展模式。

2.2 研究热点：各研究区位研究主题的共性与差异

为进一步解析各研究区域中“数字景观技术”所运用的热点方向，笔者对CiteSpace主题词分析后所得到的972个词语进行清理与筛选，归纳出频次最高的五大研究主题：景观格局、城市绿地、乡村景观、城市小气候、景观水文(表1)。再以上述研究主题作为分类依据，提取出各研究主题下所对应的论文成果，进而按照主题类别分别展开讨论(图4)，探析不同研究区域运用“数字景观技术”解决了哪些热点问题。

图4 五大主题研究分布

从分析结果看，以北京市为代表的华北地区在各研究主题上均呈现出较高的数字景观技术运用程度，与其相关研究机构分布数量较多存在直接关联。而东北、华东、华南、西南、华中、西北六大研究区域，对不同研究主题的关注度则呈现出较大的差异性。

对于各研究主题而言，受前期快速城市化阶段的影响，我国大部分城市面临着城市生境破碎、城市热岛、城市内涝等发展问题。因此，“景观格局”“城市小气候”“景观水文”3个主题成为各区域数字景观技术研究所关注的共性议题，相关研究成果数量及地理分布较为均匀[12-14]；而华东、华南区域由于自然本底优势，在城市建成环境中绿地空间占比较高、植被资源丰富，因此相关研究机构对于“城市绿地”“蓝绿空间”的研究关注度较高，如东南大学、同济大学、南京林业大学、重庆大学和华南理工大学等院校均持续关注绿地空间低影响开发、城市绿地可达性、绿地公平性、绿道网络构建，以及城市绿地分布优化等[15-17]研究主题；华中地区、西南地区因其独特的地域文化、自然地貌及村镇特征，显现出对“乡村景观”研究较高的关注度，如重庆大学、西南大学、四川农业大学和重庆师范大学等研究机构采用数字景观技术对山地乡村聚落景观特征、格局变迁及优化展开了深入研究[18]。

2.3 研究态势：不同阶段下各研究区位关注热点的转变

基于上文总结的5个研究主题，以各主题中数字景观技术的运用与研究拓展为视角，进一步探析不同阶段下各研究区位研究热点的转变，对相关论文成果的研究区位和发文数量进行量化分析(图5)。从3个阶段发文数量的变化来看，“景观格局”“乡村景观”2个方向的相关研究发展基本保持稳定，而“城市绿地”“城市小气候”“景观水文”3个方向的发文数量则显著提高，表现出较高的研究热度。从研究区位的分布与拓展规律来看，“景观格局”“城市绿地”作为风景园林领域所关注的核心议题，一直以来都是各研究区域的共性关注热点；反观其余三大主题，受快速城市化进程、战略发展规划等因素的复合影响，在不同研究阶段下各区位所关注的研究热点与相应数字景观技术的运用有着较为显著的差异。由此，本文聚焦于“乡村景观”“城市小气候”“景观水文”三大主题的研究态势加以详解。

图5 不同阶段各主题研究区位分布

在“乡村景观”方向，不同研究阶段中的研究成果对于数字景观技术的运用呈现出显著增长态势，且表现出极强的地域性。在兴起期(2000—2006年)，相关研究数量较少且分布零星，初步尝试通过遥感影像解译的手段解决乡村景观格局与土壤养分等问题[19]，以中国农业大学、四川农业大学等农业院校为研究机构的代表。发展至平稳期时，随着中共中央、国务院印发的《中华人民共和国城乡规划法》(2008年1月1日起施行)等战略规划的陆续颁布，相关论文数量显著提升且研究覆盖面较广，学者利用“数字景观技术”探讨乡村中土地利用格局、聚落形态和景观生态等多个方面的问题[20-22]，尤其华东、西南等传统村落集聚的研究区域呈现出较高的研究热度。直至《乡村振兴战略规划(2018—2022年)》的颁布，再度引起了各研究区位中不同研究机构的广泛关注，研究者将高分辨率遥感、无人机航拍、激光点云等数字景观技术融入乡村的时空演变、遗产保护等研究议题[19，23]。

在“城市小气候”方向，研究发文数量呈现出阶段二至阶段三的显著递增，且地理分布上形成由东南沿海城市向内陆扩展的趋势。自2011年起，我国城镇化率达到51.27%，说明我国正式进入快速城市化阶段，由沿海至内陆的各城市建设强度及高层分布密度均显著提升，造成我国气候变暖的情况日益加重，所导致的城市环境问题也愈发凸显，尤其是小尺度范围的环境气候与人居环境的关系更为严峻。随着“十二五”规划(2011—2015年)中提出的“积极应对全球气候变化”这一发展目标，“数字景观技术”在应对城市热岛问题的相关研究议题中发挥了突出作用，借助CFD、Ecotect等分析软件探讨城市气候调节、风环境模拟等问题[24-26]，从宏观层面对于城市热环境相关影响因素(不透水面率、植被指数、水体指数等)的探讨[27]，到微观层面对于城市热环境模拟及人的舒适度评价均有所涉及[28]。相关研究在华东、西南地区呈现出较高的研究热度。

在“景观水文”方向，不同阶段下研究成果的区位分布呈现出明显差异。早期论文中对于数字景观技术的运用相对较少，多关注于大尺度下江河流域的水文特征，以及森林、草原、高原等特定自然区域中水文格局的动态变化等[29]。而发展至第二、三阶段(即2007年以后)，“景观水文”研究达到空前热度，且研究辐射范围更广，主要由于两方面因素：一方面，随着遥感、GIS、SWAT模型等数字技术的普及，部分学者延续过往研究目标，采取新技术手段对于大尺度下的水文流域变化进行深入探析；另一方面，随着国务院及住房和城乡建设部陆续颁布《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》《海绵城市建设技术指南》等条例及指南，引发了学界对于城市雨洪问题及低影响开发(LID)管理策略的持续关注，各区域的研究机构结合自身地域发展过程中所面临的雨洪问题进行研究探索，并延伸出相应的规划设计理论和工程实践方法[30-32]。

3 “数字景观技术”发展规律探析

“数字景观技术”的运用与研究拓展经历了飞速发展的近20年，从单一学科领域的尝试逐渐发展为多学科领域间的融合，逐渐摆脱了单一技术方法层面的尝试，转而形成了极具系统性的科学研究体系，这也与风景园林领域近20年的科学发展过程相契合。本文借助量化研究与定性研究相结合的方式，通过对检索论文的研究主题、热点方向及研究者的地理区位信息的深入挖掘，对近20年间“数字景观技术”的相关运用尝试及研究拓展加以数字化的系统梳理，并结合对于重点学术文献的研判，形成对2000—2020年“数字景观技术”发展历程的总结，亦对于传播及演变规律加以系统分析，将“数字景观技术”领域研究的发展规律总结为以下3点。

3.1 研究发展途径：网状发展结构，院校间协同合作，跨学科趋势明显

纵观近20年，发现“数字景观技术”相关运用与研究从早期以华北地区为核心的点状发展，逐渐向东南沿海及内部地区扩展，且研究机构及学者间的互动联系逐渐加强，呈现出网络状的发展特征。目前已经逐渐形成约310所高校及研究机构参与并构建的“数字景观技术”研究运用网络，其中累积发文数量高于130篇的研究机构超过31所，覆盖华北、华东、华南、西南、华中、东北、西北七大研究区域。近年来，随着研究机构间的相互合作愈发紧密，为数字景观技术的发展带来了更多助力。其中，比较典型的是由中国科学院、北京林业大学等多所华北区域的研究机构所形成的研究聚核。研究网络的形成不仅局限于国内研究机构，更逐渐向国外的相关研究机构拓展，当下苏黎世联邦理工学院、瑞士东部应用科技大学和米兰理工大学等与清华大学、东南大学等国内院校之间的合作也更加频繁。

综合而言，“数字景观技术”的相关技术运用与研究迅速扩张的核心原因主要源于2个方面：一方面，随着信息技术的快速发展，分析手段与设备也随之不断提升及革新，学者踊跃尝试借助相关技术手段更加科学、全面且精细化地解决风景园林领域现阶段所面临的复杂问题；另一方面，在跨学科研究的大趋势下，随着学术平台的搭建及知识集聚，不同研究机构与学科间的协同创新和科创发展不断加强，目前大量跨领域研究多集中于研究机构内部不同学院间的学术合作，通过发挥自身学科特长，建立起较强的合作关系，加速了数字景观技术的运用普及与更新。

3.2 研究关注热点：多元议题共生，战略规划引领，化解特定地域问题

在近20年的发展过程中，“数字景观技术”还运用于更加多元的研究议题，除本文中所凝练的五大研究主题以外，所涉及的相关研究议题包括但不限于参数化建造、智慧园林管控等，呈现出对风景园林学科发展科学问题和学术前沿热点的高度聚焦，并逐渐形成以软件模拟和算法驱动的精细化研究趋势。究其根本，不同研究议题对于“数字景观技术”的尝试及拓展主要关乎以下3个方面：1)不同阶段下城市发展诉求和人民生活需求的转变；2)不同地域特征的影响与相应发展机遇下的挑战；3)研究机构的自身特色优势与科研积累。

具体而言，在前期快速城市化进程下，城市气候、生态环境、地域风貌等方面均面临着更为艰巨且复杂的问题与挑战，随之，为应对种种问题，相应政策及规划纲要陆续颁布，大幅推动着相关研究的发展速率及辐射范围。除城市“景观格局”“城市绿地”等共性议题以外，不同研究区域由于自身地域特征、自然生态禀赋、发展时序等方面的综合影响，相关机构对于特定研究问题往往存在侧重，需借助数字景观技术手段对上述问题予以科学回应。例如，华东、华中、西南等地区作为传统村落的聚集地，对于“乡村景观”的研究表现出持续的关注度，并随着信息技术手段的发展，开始尝试运用新兴的数字景观技术解决一直以来所面临的传统聚落问题。值得一提的是，近年间，部分学者将数字景观技术手段与方法运用于古典园林研究中，试图为传统研究议题带来全新的认知解读。

3.3 研究发展态势：持续迅猛前行，结合科技革新，应对阶段发展

近20年间，“数字景观技术”在相关研究中的运用与拓展呈现出迅速发展的态势，不同区域对于各研究议题的侧重呈现出一定差异，并针对所面临的实际发展问题与诉求，各区域的研究关注重点也在不断转变。而促进“数字景观技术”迅速发展的主要原因包括2个方面：一方面，相关学科的过往研究成果为“数字景观技术”的发展提供了坚实的研究基础，例如早期对于“乡村景观”“城市小气候”“景观水文”3个研究议题的关注多为农学、地理学、水利学等背景的相关学者，其研究中常采用数字技术与方法，为后续风景园林领域中相应研究议题的发展提供了研究思路及技术方法的借鉴；另一方面，随着数字信息技术与手段的不断革新，“数字景观技术”的发展具备了更加多元的可能性。因此，“数字景观技术”势必成为未来风景园林领域研究与实践最重要的途径之一。

注：文中图片均由作者绘制；地图均引自国家基础地理信息中心[审图号：GS(2016)2923号，自然资源部监制]。

注释：

①遥感技术(Remote Sensing，RS)、地理信息系统(Geography Information Systems，GIS)和全球定位系统(Global Positioning Systems，GPS)。

②七大地理分区：华东地区、华南地区、华北地区、华中地区、西南地区、西北地区、东北地区。