郭迪杰 高偉 李騰

（華南農(nóng)業(yè)大學林學與風景園林學院，廣東 廣州 510642）

數(shù)字景觀是數(shù)字技術(shù)與風景園林學相結(jié)合的產(chǎn)物，隨著計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展及其向風景園林行業(yè)的滲透，風景園林已進入到了數(shù)字化時代[1]。當下風景園林行業(yè)項目設(shè)計的全過程都離不開計算機，數(shù)字技術(shù)已經(jīng)滲透到了專業(yè)領(lǐng)域的各個角落[2]，讓傳統(tǒng)設(shè)計工作有了更加客觀的數(shù)據(jù)依據(jù)，提升了風景園林行業(yè)的科學性。

1 數(shù)字景觀概念解析

數(shù)字景觀是區(qū)別于傳統(tǒng)的用紙質(zhì)、圖片或?qū)嵨飦肀憩F(xiàn)景觀的技術(shù)手段，是借助計算機技術(shù)，綜合運用GIS、遙感、遙測、多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、仿真技術(shù)和多傳感技術(shù)等數(shù)字技術(shù)，對景觀信息進行采集、檢測、分析、模擬、創(chuàng)造、再現(xiàn)的過程和技術(shù)[3]。數(shù)字景觀技術(shù)不僅僅是字面上的運用各種數(shù)字技術(shù)進行的景觀設(shè)計，而是強調(diào)在風景園林規(guī)劃、設(shè)計和管理全學科過程中的科學手段與技術(shù)方法。數(shù)字景觀技術(shù)使得現(xiàn)代風景園林學科從傳統(tǒng)的定性研究方法逐漸轉(zhuǎn)向定量研究方法相結(jié)合、兼具科學與藝術(shù)的學科，實現(xiàn)了科學化的發(fā)展趨勢[4]。

數(shù)字景觀技術(shù)是風景園林專業(yè)學科的前沿技術(shù)，是國家信息化轉(zhuǎn)型升級戰(zhàn)略的重要核心支撐技術(shù)，也是行業(yè)升級的未來趨勢需求。

2 數(shù)字景觀教學現(xiàn)狀

國內(nèi)外有相當部分高校已在研究此前沿技術(shù)在風景園林專業(yè)教學體系中的融入。

國外以安哈爾特應用技術(shù)大學（The Anhalt University of Applied Sciences）的風景園林系最為著名，其學生超過500名，是國際上規(guī)模最大的風景園林系之一。它的教學特色是始終讓學生掌握最新的計算機技術(shù)工具，這也奠定了它成功舉辦國際前沿會議—國際數(shù)字景觀大會(Digital Landscape Architecture Conference)的基礎(chǔ)[5]。數(shù)字景觀技術(shù)并不是一個全新概念，早在計算機輔助設(shè)計技術(shù)如CAD（Computer Aided Design）應用在設(shè)計過程中時就已經(jīng)開始出現(xiàn)了。但是作為一個專有名詞，與國際數(shù)字景觀大會有密不可分的聯(lián)系。因此安哈爾特應用技術(shù)大學也是國際數(shù)字景觀技術(shù)教學的先鋒。

國內(nèi)眾多高校正在積極探索數(shù)字景觀技術(shù)的教學融合與應用。東南大學已經(jīng)將數(shù)字景觀技術(shù)作為風景園林學科的一個單獨培養(yǎng)方向，并成功舉辦了3屆中國數(shù)字景觀國際論壇，成為了國內(nèi)數(shù)字景觀技術(shù)教學的風向標。同濟大學自1994年以來一直進行數(shù)字景觀技術(shù)相關(guān)教學改革研究，先后在風景園林專業(yè)本科、研究生階段開設(shè)了《計算機圖形學》《數(shù)據(jù)庫原理及應用》《數(shù)字景觀技術(shù)及應用》等本碩貫通模式下的課程體系[6]。重慶大學結(jié)合風景園林碩士課程探索融入數(shù)字景觀技術(shù)的設(shè)計和建造方法[7]。哈爾濱工業(yè)大學結(jié)合生態(tài)技術(shù)教學探索融入數(shù)字景觀技術(shù)的方法[8]。

數(shù)字景觀技術(shù)是目前各大高校風景園林專業(yè)的研究熱點，是學科前沿。數(shù)字景觀技術(shù)還在快速地發(fā)展，有很多研究空白有待補充，值得深入研究。

3 數(shù)字景觀技術(shù)及應用層級分類

數(shù)字景觀技術(shù)涉及到兩個層面，一個層面是具體的軟件技術(shù)，另一個是依托于軟件技術(shù)實現(xiàn)的協(xié)同化的項目管理應用。因此對于數(shù)字景觀技術(shù)可以從技術(shù)角度及應用層級兩種維度進行分類。技術(shù)分類是指就不同軟件側(cè)重的工作類型的區(qū)別。應用層級則是指在項目管理中，以協(xié)同的不同深度和廣度進行的劃分。

3.1 數(shù)字景觀技術(shù)分類

國內(nèi)學者劉頌[1]、成玉寧等[4]從技術(shù)層面總結(jié)數(shù)字景觀技術(shù)有信息采集技術(shù)、分析管理技術(shù)、可視化與模擬設(shè)計3個主要分類（表1）。

3.2 數(shù)字景觀技術(shù)應用層次

筆者認為單從以上技術(shù)層面對數(shù)字景觀技術(shù)進行分類是不夠的。信息化技術(shù)與生俱來的協(xié)同化優(yōu)勢，大大提高了風景園林設(shè)計中各專業(yè)協(xié)同整合與項目整體管理的效率。從各專業(yè)協(xié)同、信息快速交換的角度來看，基于具體的技術(shù)，應用層面是有內(nèi)在層級關(guān)系的。理清這個思路，對于這樣一個龐雜、學科交叉的技術(shù)體系，如何在教學過程中循序漸進地規(guī)劃課程設(shè)置非常關(guān)鍵。筆者認為可以分為以下層次。

3.2.1 模型層次

主要應用數(shù)字景觀對于空間信息的可視化模擬功能，進行項目級別的小規(guī)模應用。比如使用SketchUp軟件對單個項目進行模型建立，從而進行設(shè)計，最后出圖的簡單工作流程。涉及到的數(shù)字景觀技術(shù)以單一軟件應用技術(shù)為主，建模標準內(nèi)部化，屬于簡單層面的數(shù)字景觀技術(shù)應用。

3.2.2 協(xié)同層次

在復雜的風景園林項目中，需要進行跨組織的模型共享、協(xié)同設(shè)計，涉及到多種軟件的數(shù)據(jù)庫共享、多個團隊的模型標準統(tǒng)一及工作流程統(tǒng)一。這種情況下，數(shù)字景觀技術(shù)的應用不僅是建模技術(shù)的應用，還涉及到數(shù)據(jù)庫格式、協(xié)同標準的確定。這個層次的應用中，良好的協(xié)同管理可以更好地利用數(shù)字景觀技術(shù)，提高作業(yè)效率。

表1 數(shù)字景觀技術(shù)分類

比如在具體項目中，風景園林專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)、給排水專業(yè)、電氣專業(yè)在同一個軟件平臺上進行模型的深化，就是屬于這個層次的應用。而以Revit軟件為代表的多專業(yè)平臺，應用到風景園林設(shè)計中，可以實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計。

3.2.3 整合層次

數(shù)字景觀技術(shù)的整合層次是基于互聯(lián)網(wǎng)的交互解決方案，整合各專業(yè)力量，從而對數(shù)字景觀技術(shù)進行革新。數(shù)字景觀技術(shù)雖然已經(jīng)提出，但還有很多待完善的空間，計算機技術(shù)與風景園林學科的結(jié)合度還不夠充分，遠遠沒有達到大規(guī)模普及的程度。

而整合層次也是對技術(shù)和專業(yè)要求最高的，通過項目生命周期的跨專業(yè)管理，制定全生命周期的標準，同時也涉及根據(jù)具體需求進行的軟件開發(fā)等工作，已經(jīng)超出了單一行業(yè)的知識范疇。

4 華南農(nóng)業(yè)大學風景園林專業(yè)數(shù)字景觀教學實踐

華南農(nóng)業(yè)大學風景園林專業(yè)培養(yǎng)要求中明確提出對計算機輔助設(shè)計基礎(chǔ)知識的學習與掌握。本科課程體系分為通識教育課程、專業(yè)教育課程、專業(yè)拓展教育課程、個性拓展教育課程、實踐教育課程。

任何教學體系都是由淺到深，最終達到提高學生綜合素養(yǎng)的目的。因此數(shù)字景觀教學也有符合教學規(guī)律的遞進體系。數(shù)字景觀技術(shù)是空間形態(tài)科學與數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合，因此在風景園林已有的空間形態(tài)科學教學內(nèi)容基礎(chǔ)上，有必要進行數(shù)字化技術(shù)的教學內(nèi)容，給學生打下堅實的數(shù)字景觀應用的基礎(chǔ)。

4.1 第一階段教改——模型層次技術(shù)與現(xiàn)有課程融入

第一階段教改目標是建立風景園林專業(yè)數(shù)字景觀技術(shù)應用的基礎(chǔ)，主要以模型層次的數(shù)字景觀技術(shù)融

4.2 第二階段教改——協(xié)同層次技術(shù)與現(xiàn)有課程融入

以現(xiàn)有成熟的風景園林設(shè)計實踐類課程，結(jié)合中外聯(lián)合辦學的歷史機遇，在教學中融入數(shù)字景觀技術(shù)進行實踐，目的是掌握不同數(shù)字景觀技術(shù)在專業(yè)實踐中的應用。

華南農(nóng)業(yè)大學風景園林專業(yè)現(xiàn)有課程中成熟的設(shè)計實踐類課程包括《風景園林制圖》《風景園林設(shè)計》《風景園林建筑設(shè)計》以及《風景園林規(guī)劃設(shè)計》，協(xié)同這些實踐類課程，融入核心的數(shù)字景觀技術(shù)（表3）。

經(jīng)過這兩個階段的教學改革融合，初步建立風景園林專業(yè)數(shù)字景觀技術(shù)的應用基礎(chǔ)，使本科畢業(yè)生具備實踐運用的能力，并且初步達到協(xié)同層次技術(shù)能力，為以后的實踐工作打下基礎(chǔ)。入現(xiàn)有課程的方式進行。風景園林專業(yè)涉及到數(shù)字化的課程已經(jīng)有一定基礎(chǔ)，比如《大學計算機基礎(chǔ)》《計算機輔助設(shè)計》等課程。結(jié)合目前最新的成熟核心技術(shù)，對這類課程內(nèi)容進行升級（表2）。

4.3 第三階段教改——整合層次新課程建設(shè)

數(shù)字景觀技術(shù)整合層次教學改革實踐，是以整合層次應用深度對各類技術(shù)綜合運用的教學實踐，其目的是通過教學令學生具備數(shù)字景觀技術(shù)綜合運用的能力。以華南農(nóng)業(yè)大學與澳洲紐卡斯爾大學聯(lián)合辦風景園林專業(yè)3+2國際班的機遇，從目前學科社會實踐的實際需求出發(fā)，數(shù)字景觀教學體系建議增加以下課程內(nèi)容。

4.3.1 《場地數(shù)字化分析及設(shè)計策略》

傳統(tǒng)的風景園林學科缺少量化分析的工具，設(shè)計實踐及教學往往基于經(jīng)驗，以感性為基礎(chǔ)?，F(xiàn)代風景園林學是感性與理性相結(jié)合的學科，需要定量的科學研究手段，使得風景園林學發(fā)展更科學。

《場地數(shù)字化分析及設(shè)計策略》的主要內(nèi)容是基于場地信息采集技術(shù)，進行場地量化分析技術(shù)，并結(jié)合量化分析對不同設(shè)計策略進行對比研究。分析階段主要應用Ecotect分析場地光、熱環(huán)境；應用Phoenics分析場地風環(huán)境；應用CadnaA分析場地聲環(huán)境。結(jié)合地區(qū)降雨等地理信息，分析對比場地設(shè)計前后的生境數(shù)據(jù)，以及不同方案的生境數(shù)據(jù)，優(yōu)化設(shè)計策略。

表2 模型層次技術(shù)與現(xiàn)有課程融入

表3 協(xié)同層次技術(shù)與現(xiàn)有課程融入

《場地數(shù)字化分析及設(shè)計策略》不能僅限于理論教學環(huán)節(jié)，應該結(jié)合設(shè)計實踐教學環(huán)節(jié)同步進行。結(jié)合第一階段教改的測量學教學基礎(chǔ)，運用無人機航拍、3D掃描儀等新技術(shù)，將場地信息數(shù)字化。通過上機教學環(huán)節(jié)，幫助學生在實操過程中鞏固第二階段教改的軟件教學基礎(chǔ)。

當下生態(tài)文明建設(shè)的背景下，給風景園林設(shè)計提出了更高的生態(tài)可持續(xù)性要求。同時隨著社會發(fā)展，行業(yè)標準化程度越來越高，各類綠色評價標準應接不暇，各種綠色材料層出不窮。如果只能感性地描述而缺乏有效的量化指標，難以跟上社會的實際需求?！秷龅財?shù)字化分析及設(shè)計策略》課程的開設(shè)能夠幫助學生有效應對以上需求。

4.3.2 《景觀BIM應用技術(shù)》

由國家工業(yè)與信息化部牽頭編制的《建筑信息模型（BIM）應用工程師專業(yè)技術(shù)技能人才培訓標準》是國內(nèi)第一部權(quán)威的全專業(yè)行業(yè)人才認證標準，其中明確了“景觀BIM應用工程師”的認證標準。本門課程的主要內(nèi)容是結(jié)合人才培養(yǎng)標準的內(nèi)容進行系統(tǒng)教學，助力學生通過參加工業(yè)與信息化部教育與考試中心管轄下的實訓中心考試，獲得“景觀BIM應用工程師”認證。在目前數(shù)字景觀技術(shù)概念尚未明確，教學手段各有千秋的背景下，數(shù)字景觀教學體系更應當積極地與國家級行業(yè)人才培養(yǎng)標準接軌。構(gòu)建規(guī)范化的課程體系，是增強教學質(zhì)量的直接途徑，也是提升學生綜合素質(zhì)有效手段，更是直接對標本行業(yè)面臨數(shù)字化人才緊缺形勢的有效措施。

基于這些背景，設(shè)置《景觀BIM應用技術(shù)》課程，根據(jù)《建筑信息模型（BIM）應用工程師專業(yè)技術(shù)技能人才培訓標準》中景觀應用BIM工程師的人才要求，下設(shè)標準研究、參數(shù)化技術(shù)、工程應用要點等方面內(nèi)容。其目的是結(jié)合第一和第二階段教改建立的軟件操作基礎(chǔ)上，給學生建立標準化、參數(shù)化、協(xié)同化的數(shù)字景觀應用思維，提升項目協(xié)作溝通能力。

4.3.3 數(shù)字景觀方向畢業(yè)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計是風景園林專業(yè)本科教學的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是最能綜合體現(xiàn)學生本科學習成效的重要節(jié)點，也是最能鍛煉學生綜合能力的教學核心課程。因此風景園林專業(yè)數(shù)字景觀方向教學改革，應當結(jié)合增設(shè)專門的畢業(yè)設(shè)計方向選題，對學生數(shù)字景觀技術(shù)學習成效進行綜合提升。

數(shù)字景觀方向畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容設(shè)置，應當考慮多階段、多專業(yè)共同協(xié)同，并應用于設(shè)計、施工模擬等多個階段，結(jié)合最新的數(shù)字化表達手段，如VR、AR等虛擬成果展示等，綜合檢驗學生經(jīng)過數(shù)字景觀第一、第二階段的教學改革的學習成效。

4.4 結(jié)合工作坊的代表性教學成果

圖 1 使用Ecotect軟件對環(huán)境陰影范圍可視化模擬分析

在惠州市龍門縣天堂山鎮(zhèn)愛樹鄉(xiāng)院智慧鄉(xiāng)村工作坊中，數(shù)字景觀研究平臺通過對場地的熱輻射情況（圖1～2）、風速情況（圖 3）等分析，完成了智慧鄉(xiāng)村的相關(guān)設(shè)計（圖 4）。數(shù)字景觀技術(shù)應用在智慧鄉(xiāng)村設(shè)計中，通過設(shè)計與成本的軟件信息協(xié)同實現(xiàn)了成本精準控制；便攜式三維模擬展示提高了施工精確度，降低了工匠理解復雜造型的門檻；遠程實時監(jiān)控提高了施工監(jiān)督的效率等實際成效[9]。

5 總結(jié)與思考

風景園林學科的數(shù)字景觀技術(shù)是一條必由之路。新時代的生態(tài)文明建設(shè)對風景園林行業(yè)提出了在生態(tài)、綠色、環(huán)保等方面的更高要求，風景園林從業(yè)者需要處理的信息數(shù)據(jù)越來越多層次與復合化，需要考慮的東西越來越多。在這種情況下，華南農(nóng)業(yè)大學數(shù)字景觀研究平臺通過與現(xiàn)有課程的融合教學、新設(shè)課程的獨立板塊教學以及中外聯(lián)合國際班教學、聯(lián)合工作坊等多種手段相結(jié)合的教學方式，循序漸進地實施數(shù)字景觀教學計劃，逐步構(gòu)建富有華南地區(qū)實踐特色的數(shù)字景觀教學體系，培養(yǎng)社會緊缺的專業(yè)型信息化人才。

圖 2 使用Ecotect軟件對環(huán)境日照時間的量化分析

圖 3 使用Phoenics軟件對環(huán)境風向及風速的量化分析

圖 4 Revit在風景園林設(shè)計中的應用