数字景观技术在风景园林学科中的应用分析

常家容，李桂芳，朱司甲

（1.桂林理工大学 旅游与风景园林学院，广西 桂林 541000；2.广西旅游产业研究院，广西 桂林 541000）

0 引言

在快速城市化的时代，城市空间的迅速扩张以及自然土地的大量利用，自然生态受到一定的破坏，发展过程中忽视了自然生态以及大众诉求等方面的反馈，从而引发了一系列城市环境问题。因此当下的发展，需要协调好自然生态、城市发展以及大众诉求三者之间的关系，争取和谐发展。

风景园林学科的发展历程总的来说就是在追求艺术和科学相统一。随着经济的发展和数字时代的到来，数字景观技术已然成为解决当下风景园林规划设计中一些“疑难杂症”的重要手段，这不仅改变了风景园林规划设计传统的工作运行机制，也在不断拓宽风景园林学科的涉及范围。由于数字科技的发展热潮还在不断加强，这将会成为未来发展的一大趋势，因此风景园林学科尝试利用数字景观来解决一些面临的复杂问题，以此来追求艺术与科学的良好统一。

通过相关研究发现，数字景观技术已大力、全面融入风景园林学科当中，成为解决当下环境发展问题的一大有效方法，大幅度提升了景观评价与分析的精准度，面对日益复杂的城市化景观，风景园林人应积极推进基础理论研究与技术手段的协同并举，以期为数字化景观建设做出风景园林学科的贡献。

1 背景

20 世纪以来，随着科学技术的不断发展，计算机等数字信息技术得到了广泛的推广，也在很短时间内被大众所接受，计算机数字技术几乎充斥着整个生活环境。因此，目前亟需对已有的数字景观技术进行系统性梳理，为后续解决风景园林学科存在问题提供路径。

对于数字景观的概念，目前尚无统一意见。数字景观技术是借助3S 技术，基于Smart3DCapture、Pix4D 等软件的三维实景模型和应用测量生态环境因子数据的仪器等途径，从而进行数据采集和分析、方案模拟、数字化建造和绩效评价的方法。数字景观，就是将当前最尖端的数字科技运用到园林的设计之中，提供更加准确、方便的场地资料，方便日后的资料处理、场地的解析与规划。数字景观技术是计算机技术和网络技术的有机融合，随着计算机技术和网络技术的迅速发展和不断地渗入到风景园林的各个领域，使之步入了数字化的世界。

在习近平总书记关于推进互联网、大数据、人工智能与实体经济的深入融合的论述中指出了今后风景园林在发展方向上将会出现三种“融合”的发展格局。第一，“以山水为本、以信息为基础”，以“融合”为出发点；第二，风景园林以信息技术和非技术相结合为基础，是产业发展的纵向延伸，例如与医疗保健、餐饮等领域的结合；第三，基于互联网、大数据和人工智能技术，结合人们对美好的居住要求，园林景观设计成为一种科学化的艺术。所以，当前和今后的发展趋势应该是将科学的数字景观技术和艺术的景观规划设计有机地融合起来，从而促进新的网络环境下的风景建筑学科的融合[1]。

党的十九大在贯彻“绿色发展”理念的基础上，提出了“以园林为中心”的城市绿化。近几年，城市公园绿地、附属绿地和古树的数量不断增加；在统计、查询、管理等方面存在着诸如数据更新、传输和共享不够快、数据管理相对封闭性、数据共享等问题；规划、评估和监督工作缺乏科学性，多以手工监督和体验监督为主。在人们对美好的居住要求日益增长的今天，城市绿化仍然存在很多不平衡和不健全的问题。厘清目前国内外数字景观技术的发展状况和发展方向，构建景观数字化的数字景观规划数学模式，为今后多学科的集成打下坚实的理论依据[2]。

2 数字景观技术研究缘起[3]

2.1 概念

目前，关于“数字景观”的定义尚未形成一个完整的概念。从字面上说，就是通过多种数码显示技术和三维技术来模拟呈现的三维立体园林，或者通过多种数码技术把传统的园林、雕塑和水景进行模拟，结合文字、图像、声音、气味、灯光等，构成一个可控的环境。

但是，笔者以上所说的只是“数字景观”的一部分。“数字景观”应该是指利用电脑技术，将地理信息系统、遥感和多媒体技术相结合。利用互联网、人工智能、虚拟现实、模拟技术、多传感技术等多种技术手段，对风景信息进行采集、监测、分析、模拟、创造和复制的过程。这种方式与技术，与以往用纸质、图片或实物相结合的方式区分开来。数字景观注重一种全新的、超越的、现代的，而数码化则是运用于景观的规划与设计技术[4]。

从技术上讲，“数字景观”还不是一个全新的观念，它是随着电脑技术在园林中的运用而产生的，例如CAD 技术的帮助、利用数字摄像机采集到的景色图像的数字化等。但是，它之所以成为一种专用术语，也许与世界数字景观大会息息相关。

2.2 新技术应用的推动

随着计算机技术的不断发展，计算能力和处理速度不断提高，物联网、互联网、遥感等各种应用软件不断涌现。GIS、3D 打印、可视化等技术也层出不穷。在现代信息技术的飞速发展下，数字景观技术在城市规划和设计中的应用日益受到重视。

3 研究进展

运用传统的文献计量方法，对数字景观技术的发展进行了梳理。本文以Web of Science 核心合集和中国学术期刊全文数据库为主要依据，对应检索式分别是TOPIC（digital*）与TOPIC(technology)，TKA=“数字”，“TKA=“技术”，检索日期为2022 年7 月。在排除掉非文献的情况下，共获得550 篇外文文献，419 篇中文文献。本文利用VOS Viewer 对关键字进行了共线性聚类分析。在聚类过程中，外文文献的最小值是2，而中文文献中的最小值是1[5]。

图1 外文文献关键词聚类

图2 中文文献关键词聚类

3.1 数字化环境信息采集[6]

数字景观技术在风景园林学科中应用的主要方向是数字化信息采集与分析，这种方式是基于3D 建模、卫星遥感以及三维空间数据采集的综合性方法实现的。至2010 年，卫星遥感、航拍、地理信息模型（GIS）等技术在风景园林学科中已经开始广泛使用。众多空间信息采集技术都被应用于对城市绿地、街头、山体等空间进行精细化获取，可以分析植被类别、长势、土地利用、自然灾害、土壤条件等一系列的信息，构建了实时监测系统，为后续提升场地的评估、检验、设计等效率都提供了客观有效的途径。

3.2 环境量化模拟与评价

科学技术的发展、计算机等电子设备的普及、各类软件平台的推出，都为环境分析与处理数据提供了优良便利的条件。GIS 在环境量化模拟与评价的过程中起到了举足轻重的作用，对于数字景观技术在风景园林领域的运用有着里程碑式的意义。在当今风景园林发展的一个大背景下，风景园林学科的研究范围不断扩大，从宏观角度来说，数字景观技术会给风景园林带来巨大变革，极大可能会改变风景园林学科的整个研究规划技术指标；从微观角度来说，从研究方法上不断深入，使得前期调研更加准确，让人们对于环境状况的了解更深一步，也更能顺应当今的社会发展。

4 价值体现

数字景观的价值体现于景观规划设计建造与管控全过程。在设计前的调研阶段，遥感技术、航测技术、三维扫描技术等数据采集技术的发展，改变了传统的调研与资料收集方式，提供了更为全面、客观的数据资料，提升了调查研究的精确性，呈现了传统调研方法难以收集的环境信息，为景观设计提供了新的视角。互联网的发展使得数据来源更广泛、数据类型更多样、数据样本更丰富，比如OSM 开源地图数据、城市POI数据等公众数据的获得成为可能。在上个世纪60 年代，出现了通过叠图进行环境分析的方法，是西方分析和归纳的思维的体现。伴随与数字技术的发展，叠图等传统的分析方法也依托于计算机进一步优化，数据的处理速度加快、效能提高。数据的分析与呈现也从二维平面走向三维空间，高程、坡度、坡向、日照、道路坡度、雨水径流等空间数据分析和城市排水、人口密度、交通情况、城市容积率等数据可通过柱形图、热力图等可视化方式呈现。前期数据采集和数据分析的更新与进步，为景观规划设计方案的生成提供了更丰富、更合理的数据支撑。方案的生成可通过多方案的模拟进行比较，以推敲与比选最佳方案。由此，景观规划设计方案的生成更具科学性与理性，为实现景观设计的科学化奠定了基础。对于设计成果的呈现而言，从手工模型、电脑建模到虚拟现实，直至施工环节以及最终的绩效评估，数字技术与方法的运用，突破了传统设计中表现手法、建设材料、施工人员与工具等限制，极大地释放了景观规划设计师的创造才情[7]。

5 相较于传统研究方法的优势

通过上面的分析，总结得出数字景观技术应用于风景园林学科相较于传统研究方法有以下三点优势[4]。

①精细化引导。以往的风景园林规划设计局限于绘画的技术以及建造方式，不仅会被设计师主观的审美偏向和经验所带走，而且会出现一定设计与建造相分歧的局面。而现如今利用数字景观技术参与进风景园林规划设计，利用参数化设计，使用更加精确的数据，建立全程可控的设计体系，以此来推进风景园林的发展。

②满足不同需求。传统的对于大众诉求的调研方式大都依赖于问卷、访谈、随机走访等形式，结论不具备普遍性，无法切实了解到公众对于生活环境的真实感受，导致在设计过程中很大程度都是趋向于设计师自己的主观臆断和审美偏好，在设计完成后的最终成果无法真正与大众共情，就会导致设计的场地使用率不高、管理不够，甚至是荒废。而现如今“以人为本”的设计理念深入人心，设计也更加注重大众的身心健康以及内心诉求。在前期调研过程中，可以利用多种监测技术对大众的行为偏好进行研究分析，为更为人性化的设计提供更为合理可靠的数据支撑。

③数据准确度高、可信度强。传统的调研方法都是通过实地数据采集、现场观测、调研采样、实时录像等方式进行场地调研，调研结果会由于天气、外界等多种不确定因素导致出现误差，数据的精确度不够，有些情况也会掺杂调研人员的主观判断，对后续数据分析以及规划设计产生一定的影响。而现如今利用GIS、GPS、RS 等软件以及微气候仪、传感器、高程模拟器、模型构建、互联网和物联网等的共同协作，使得获取的场地信息准确且更为精细，这些都是基于空间数据采集、三维模型建构，一比一还原原始场地，比人工收集调研更加具备可信度。

6 研究展望

现如今，数字景观技术在我国风景园林学科中的运用主要是为了解决大众诉求、生态协同以及设计实施一齐同步进行的问题，无论是在技术发展层面还是在实际运用层面，数字景观技术在风景园林规划设计的发展中都具有绝对的发展优势。分析阶段的技术支持以及实际操作过程中也能够全程在线，保证规划设计一条线串起来，按照逻辑体系完成设计目标。

数字时代的高潮才刚刚开始，数字景观的一系列技术还会在实践中更进一步，争取能够引导后续风景园林学科的发展方向，制定新的标准，逐渐实现风景园林设计的精准化、标准化。