基于风景园林信息模型（LIM）的可视化设计

2023-03-16钟昌洋

建材与装饰 2023年8期

钟昌洋

（西南交通大学建筑学院，四川成都 611756）

0 引言

进入21 世纪以来，为更好地改善人居环境质量、保持人与自然的平衡关系，大量从业者尝试将数字化技术与风景园林设计结合。在与风景园林行业息息相关的建筑行业中，建筑信息模型（BIM）的应用已经非常普遍，相较而言，风景园林行业在数字化技术的应用水平上还较为低下。由于LIM 技术是开展可视化设计的一种重要手段，因此风景园林行业要实现可视化表达的专业需求，亟需开发与自身高度配套的LIM 操作与管理平台。

1 LIM 概述

1.1 LIM 的定义

风景园林信息模型（landscape information modeling,LIM），其被概括为一种信息数据在风景园林项目的全生命周期内进行无损传递的、可视化的、多方协同的、实时高效的数字平台[1]（图1）。实际上，LIM 应该被视为一个持续的过程，一种可自行组织的解决方案，而不是特定的软件集合。与以往的设计工作流程相比，采用LIM 技术可以真正实现对信息数据的高度集约化管控与利用[2]。

图1 LIM 全生命周期管理流程（作者自绘）

20 世纪70 年代，建筑信息模型（BIM）的概念首先出现，并逐渐成为开展建筑工程项目的重要技术手段，相较于建筑设计丰富的刚性元素，风景园林设计则更注重土壤、水体、植物等柔性元素的组合，为了弥补BIM 技术在风景园林设计各维度上专业性功能的缺失，LIM 技术就应运而生了。

1.2 LIM 的运用方向

LIM 运用的主要方向大致可以总结为4 点：①信息参数化，通过参数化建模技术在LIM 平台中建立模型的参数映射关系，从而使用编程语言辅助规划设计；②设计可视化，通过LIM 技术将风景园林设计从扁平化的二维尺度向立体化的高维尺度进行延伸，借此可以更为直观地表达设计构思与效果；③信息协同化，以风景园林信息模型数据库为基础，依据各项专业标准，在项目参与人士的操作下，各部门可同步更新信息数据，实现信息的即时共享；④全生命周期化，运用LIM技术可以集成项目不同阶段的信息数据，从而实现风景园林项目全周期的协同管理。

2 结合LIM 的可视化设计

2.1 设计思路

通过LIM 平台，利用参数化方法进行景观信息三维模型的构建，乃至更高维度上过程化模型的建立，从而可以达到设计中的可视化，以便用于帮助理解景观表现。

业界普遍认可基于LIM 的可视化设计具有两层含义，第一层含义是人机交互，即项目参与人员与计算机之间的信息交流，通过信息数据的可视化转达，晦涩的计算机语言转化为更直观的形式；第二层含义是同项目中跨专业人员的信息交流，即通过可视化表达打破专业壁垒，实现合作效率的提升。

2.2 相关设计软件

在LIM 技术的操作层面上，针对AutoCAD 和Civil 3D 等只能实现基础建模需求的软件，业内也研发出一些补充其高阶功能的插件，借助这类插件的辅助，从业者运用基础软件同样能进行类似于LIM 设计的相关操作。例如，Land F/X 插件就可以在SketchUp 和CAD 这两款基础软件间交替使用。

综合功能较为全面的LIM 相关软件主要包括Vectorworks、ArchiCAD 和Revit3 种，Revit 和Vectorworks 等一般作为LIM 的核心软件运用，其中Vectorworks的风景园林类插件最为成熟，相关数据库也最为丰富。

3 案例分析

3.1 成都市兴隆湖独角兽岛启动区

3.1.1 项目概况

兴隆湖独角兽岛坐落于四川省成都市兴隆湖的东侧，规划用地面积约67.1hm2亩。其中启动区位于独角兽岛的西北方向，主建筑展览馆占地1.2hm2亩，周边绿地占地约2.3hm2亩[3]。

3.1.2 设计策略

（1）地形设计。针对地下空间与道路、滨水区域的高差问题，方案最后结合柔软的艺术地形进行化解。设计师运用Rhino 和Grasshopper 调整地形曲线后，再使用Revit 进行核对，调整局部的地形问题。

（2）跌水塑造。考虑到跌水直面建筑，设计师利用LIM 快速对接BIM 建构的共享信息平台，获取建筑外立面的图案参数信息，采用与建筑同样的参数化设计模式，设计表层形态[3]，并且和建筑外立面花纹图案配合融洽。

（3）流水设计。设计师运用参数化的精细调控，使得流水花园内水景的流水层可以保持薄且均匀的动态平衡状态，营造出灵动晶莹的整体效果。

3.1.3 小结

在可视化设计方面，这个方案最大的亮点就是通过LIM 平台进行三维建模、造型提取与水流动态化模拟，完成了较高精度的艺术地形和两种水体景观塑造。方案的缺陷在于植物景观的可视化表达依旧停留在二维层面，设计人员使用CAD 进行出图表现。这是由于成都地区植物数据库的内容缺失，限于工期短暂，如若临时补充植物模型库，另将消耗大量的时间和人力[4]。

3.2 北京市通州区云景公园

3.2.1 项目概况

云景公园坐落于通州区梨园渔场附近，除了提供基本的游憩服务，其在片区内还具有重要的生态价值，整体规划面积约25.7hm2。

3.2.2 设计策略

（1）地形设计。导入Civil 3D 进行等高线的初步设计，建立起伏的曲面地形并结合其他地形数据进行多次调整，最后以水位线为基准将水面叠加上模型，得到精准化设计的地形地貌。

（2）道路设计。应用Civil 3D 通过道路“中轴线、纵断面、横断面”三要素生成道路模型[5]，并在Civil 3D 中对设计进行实时校核。

（3）建筑与构筑设计。运用Revit 对项目中的园林构筑物单独进行建模，其中反复出现的小品组件则考虑使用系统族进行建模[5]。

3.2.3 小结

在可视化设计层面，云景公园的地形和道路等都通过参数化方法进行可视化模型的塑造，根据生成的模型进行有效的调整，设计的细节表现力很强。但由于项目工期和预算限制，方案中的水体模型没有进行动态化模拟，无法考虑到不同季节水位变化和不同区域水流变化的差异。

4 LIM 在可视化设计中的应用现状

4.1 优势分析

4.1.1 简化设计难度

在风景园林项目设计中，材料类型、施工方式、植物搭配等各方面的思路都在持续变化，复杂多样的信息很难被有效整合利用，单纯进行图纸设计的方式已经越来越难满足设计深度的需求。通过建立起多维的可视化场景，相关人员可以利用LIM 技术与构件形成互动与反馈，提高设计效率。

4.1.2 便于交流沟通

在以往的项目工程中，设计师、工程师、业主等不同人群间进行沟通交流，都是通过传统的图纸示意或是语言表达，专业堡垒往往带来大量信息差。LIM 技术可通过相关软件的漫游系统进行虚拟漫游，使得项目的建筑、景观、结构、水电等各方面都能得到直观的展现，有效解决了多维信息的表达难度问题。

4.1.3 能够及时进行检测

在LIM 平台上进行设计工作，可以及时进行校对比照，如园林小品尺度是否合宜、功能布局是否满足设计需求等，从而对设计漏洞或缺失进行调整。此外，借助LIM 技术还可以在电脑上进行效果模拟，制定工程样板设计方案，便于后期业主与施工单位对成本和材料进行控制[6]。

4.2 劣势分析

4.2.1 动态模型表达不足

目前的LIM 技术在一些景观元素的表达和动态过程模拟上还存在不足，如水流、植物、阳光等要素。事实上，水流潮汐的涨落、植物的生长和季相的变化等，都会对景观效果，以及与其他要素的相互关系造成很大影响[7]，因此未来LIM 在四维化方面的发展，应该考虑更好地展现景观元素在时间维度上的动态变化。

4.2.2 体验感不理想

目前可视化场景展现依旧局限在效果图渲染和较基础的自由漫游模拟（Iumion/Revit）之中，在提倡参与性设计的大背景下，项目往往号召业主也加入设计过程中来，然而现有的可视化场景展示对他们来讲还较为粗糙。

5 发展趋势

5.1 可视化场景优化

基于LIM 的可视化设计能够通过构建清晰明了的模拟场景来展现设计理念，这种表达方式对普通大众非常友好，尤其是运用在一些公建项目中，更加强调广大公众的可参与性，体现社会公平。要进一步优化可视化场景的表达能力，结合虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）是一个值得考虑的方向。LIM 与VR 的结合尚在理论阶段，但是建筑设计中BIM 与VR 的结合已经有了实践的案例以供参考，如美国德州的“i-yard2.0”太阳能实验住宅项目。

要使得可视化设计的发展趋势成为现实，需要攻克标准化方面问题。不同参与方、不同软件等组分的信息集成与共享是LIM 应用的前提，也是LIM 的可视化设计发挥效用的最大推动力之一。

5.2 风景园林过程模拟

风景园林过程模拟是基于对景观现象与发展规律的认识，借助计算机软件、数学模型模拟不同时间点的景观以及景观变化过程[8]，从而探究景观现象在时间序列上的演化规律，便于进行下一步的预测分析。在动态化模拟方面，其他领域近年来已经出现多种数学模型的应用，例如，蔡凌豪、李博帆等用Ecotect、Vasari 模拟太阳辐射、日照轨迹等对场地的影响[9-10]，而流体动力学模型（CFD）则被良好地应用于城市风环境模拟[11]。LIM作为一个多软件协调工作的平台，可以考虑将这些软件兼容进来。