王子堯 張?jiān)婈?王向榮 林箐

近年來，隨著計算機(jī)與數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)景園林的研究與實(shí)踐也發(fā)生了前所未有的變革。數(shù)字技術(shù)與景觀設(shè)計的融合，改變了單純依賴設(shè)計人員經(jīng)驗(yàn)與判斷的傳統(tǒng)設(shè)計方法，增強(qiáng)了設(shè)計的精準(zhǔn)度與邏輯性，推動了中國風(fēng)景園林學(xué)科的發(fā)展[1]。

目前，已有大量學(xué)者嘗試將地理信息技術(shù)、人工智能、參數(shù)化設(shè)計、虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality, VR）等各種數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于景觀設(shè)計的各個階段之中[2]。李彥雪等[3]應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)快速構(gòu)建三維實(shí)景模型，輔助鄉(xiāng)村景觀設(shè)計工作的開展，彌補(bǔ)了實(shí)地考察與工程測量等傳統(tǒng)調(diào)研方法成本高、周期長的弊端。李家忠等[4]在利用傾斜攝影技術(shù)快速建模的基礎(chǔ)上，借助SuperMap軟件對研究區(qū)日照、視線以及地形地貌進(jìn)行了分析。張弛等[5]、袁旸洋等[6]利用Rhino軟件與Grasshopper（簡稱GH）插件，通過對現(xiàn)狀自然條件與景觀資源的綜合分析，提出了風(fēng)景建筑選址與園路選線的參數(shù)化設(shè)計方法。Diao等[7]、Portman等[8]基于三維建模與VR技術(shù)，直觀地評價設(shè)計方案的合理性，并在此基礎(chǔ)上對設(shè)計方案進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化?？傮w來說，目前的研究大多只是在特定的設(shè)計階段中利用一種技術(shù)手段來解決單一的現(xiàn)實(shí)問題，尚未形成多元數(shù)字技術(shù)耦合的“調(diào)研—分析—設(shè)計—評價”全流程數(shù)字化景觀設(shè)計方法[9]。同時，雖然數(shù)字技術(shù)能夠有效提高設(shè)計的效率與精準(zhǔn)度，但過度依賴數(shù)字技術(shù)又會使技術(shù)輔助設(shè)計的初衷倒置，對設(shè)計師的理念創(chuàng)新與藝術(shù)表達(dá)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，在不同的設(shè)計階段中，合理協(xié)調(diào)數(shù)字技術(shù)與人工決策之間的關(guān)系是全流程數(shù)字化景觀設(shè)計中亟待解決的重要問題，但在以往的研究中卻少有涉及。

在數(shù)字技術(shù)的輔助下，設(shè)計師對于復(fù)雜環(huán)境的感知能力以及復(fù)雜問題的解決能力都得到了極大的提升[10]。本研究聚焦于采石場這一具有復(fù)雜現(xiàn)狀環(huán)境的場地類型，嘗試構(gòu)建一套耦合無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)、參數(shù)化分析設(shè)計技術(shù)、VR技術(shù)的全流程數(shù)字化采石場景觀設(shè)計路徑。以期為未來的采石場景觀設(shè)計提供方法框架參考，促進(jìn)景觀設(shè)計向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

1 數(shù)字技術(shù)在采石場景觀設(shè)計中應(yīng)用的必要性

石材是人類生產(chǎn)與生活中不可或缺的材料之一，采石場伴隨著人類文明而產(chǎn)生，也將伴隨著人類社會發(fā)展而長期存在[11]。在過去幾十年，隨著大規(guī)模城市建設(shè)活動的開展，大批采石場應(yīng)運(yùn)而生。隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級與轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)工礦企業(yè)陸續(xù)關(guān)閉，采石廢棄地隨之產(chǎn)生，進(jìn)而也造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會問題[12]。近年來，隨著“公園城市”“城市雙修”等理念的廣泛推行，中國涌現(xiàn)出大量優(yōu)秀的采石場景觀設(shè)計實(shí)踐項(xiàng)目。風(fēng)景園林師們通過將生態(tài)修復(fù)與游覽體系設(shè)計相結(jié)合的方式，極大地改善了廢棄采石場的生態(tài)環(huán)境，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閯e具一格的風(fēng)景資源[11,13-14]。

1.1 采石場景觀設(shè)計的一般方法策略

目前，采石場景觀設(shè)計的策略主要包含生態(tài)修復(fù)與景觀游憩2個方面。

生態(tài)修復(fù)策略是采石場景觀設(shè)計的基礎(chǔ)，通常需要從地形、水體、植被等方面提出相應(yīng)的修復(fù)策略，使退化的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到自然和諧的穩(wěn)定狀態(tài)[12]。采石場生態(tài)修復(fù)主要分為3個層級：第一層級是地形整治，需要對現(xiàn)存的廢棄石渣石料進(jìn)行處理，并對具有安全隱患的區(qū)域進(jìn)行改造；第二層級是水體修復(fù)，通常在地形整治的基礎(chǔ)上，從水系整理與水質(zhì)凈化兩方面提出具有針對性的修復(fù)方法；第三層級是植被恢復(fù)，基于地形與水體修復(fù)策略，合理劃定植被修復(fù)區(qū)域，充分考慮植物群落的動態(tài)發(fā)展過程，促進(jìn)場地內(nèi)形成穩(wěn)定的植物群落景觀。

景觀游憩策略則深入挖掘采石場作為風(fēng)景資源的潛力，將景觀重建與休閑游憩開發(fā)相結(jié)合，進(jìn)一步挖掘采石場廢棄地的社會與經(jīng)濟(jì)價值[15]。安全性、觀賞性、文化性是景觀游憩策略重點(diǎn)考慮的3個方面。在安全性方面，整個游覽體系的選址應(yīng)避開可能出現(xiàn)滑坡、落石等隱患的危險區(qū)域；在觀賞性方面，游覽體系的設(shè)計應(yīng)提供人們可以充分欣賞采石場風(fēng)景的景觀視野；在文化性方面，則需要充分挖掘采石場的文化內(nèi)涵，場地內(nèi)廢棄的石材、構(gòu)筑、設(shè)施、設(shè)備等工業(yè)遺存都可以進(jìn)行藝術(shù)化改造和再利用，延續(xù)場地歷史記憶。

1.2 傳統(tǒng)采石場景觀設(shè)計的流程與缺陷

在一般設(shè)計的數(shù)據(jù)采集與處理階段，設(shè)計師通常依據(jù)設(shè)計項(xiàng)目委托人提供的地形圖或測繪圖，配合實(shí)地調(diào)研獲取場地原始信息。然而，由于采石場本身地形地貌復(fù)雜且垂直高差較大，僅依靠平面圖紙難以準(zhǔn)確呈現(xiàn)出地形的起伏變化與坑壁的凹凸變化。同時，使用人工測繪方法進(jìn)行現(xiàn)場測量，不僅面臨著成本高和周期長等諸多問題，而且測量精度也達(dá)不到全面反映采石場地貌特征的程度。缺乏精確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)往往會影響規(guī)劃設(shè)計工作的正常推進(jìn)。

在場地分析與設(shè)計階段，以往的場地分析通常是基于平面圖紙展開的，在生態(tài)修復(fù)區(qū)域的識別、景觀游線的組織以及視線的變化等方面缺乏三維空間上的考量。以此為基礎(chǔ)的景觀設(shè)計，往往需要設(shè)計師憑借自身的空間感進(jìn)行感性判斷，并借助建模軟件在脫離真實(shí)場景的情況下進(jìn)行方案推敲，進(jìn)而有可能導(dǎo)致設(shè)計方案與實(shí)際施工情況脫節(jié)。

在方案循證與完善階段，由于采石場擁有高低錯落的陡峭崖壁以及變化豐富的材質(zhì)紋理，方案中設(shè)計的人工構(gòu)筑物與設(shè)施能否與地形完美契合，它們的材質(zhì)與體量是否與自然環(huán)境的整體氛圍相適應(yīng)，是該階段需要重點(diǎn)解決的問題。傳統(tǒng)的設(shè)計方法由于缺乏對設(shè)計效果的直觀感受與驗(yàn)證，在方案循證與完善階段存在不足。

1.3 多元數(shù)字技術(shù)支持下的采石場景觀設(shè)計

多元數(shù)字技術(shù)的耦合可以有效幫助解決目前采石場景觀設(shè)計中遇到的各項(xiàng)難題。首先，隨著當(dāng)前消費(fèi)級無人機(jī)的普及，無人機(jī)體積較小、所搭載的航拍設(shè)備較輕、操控難度較低等優(yōu)點(diǎn)能夠輔助人們高效準(zhǔn)確地采集場地信息，在無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的幫助下，設(shè)計師可以快速構(gòu)建三維實(shí)景模型，現(xiàn)狀地形地貌與地表覆蓋情況得以直觀呈現(xiàn)；其次，利用參數(shù)化分析與建模軟件可以對三維實(shí)景模型進(jìn)行多層次的場地分析，更加直觀地展開方案設(shè)計；最后，通過VR技術(shù)可以將設(shè)計方案轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€逼真的虛擬場景，設(shè)計師可以從任意角度，真切地感受設(shè)計方案的最終效果，并對方案進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)。

2 耦合多元數(shù)字技術(shù)的采石場景觀設(shè)計路徑

為彌補(bǔ)傳統(tǒng)景觀設(shè)計流程中存在的問題，提高設(shè)計效率與精確度，本研究提出了耦合多元數(shù)字技術(shù)的采石場景觀設(shè)計路徑（圖1）。該路徑主要分為3個階段，分別為數(shù)據(jù)采集與處理、場地分析與設(shè)計、方案循證與完善。該路徑在技術(shù)操作與設(shè)計方法2個層面實(shí)現(xiàn)了多元數(shù)字技術(shù)的耦合。在技術(shù)操作層面，由傾斜攝影技術(shù)構(gòu)建的三維實(shí)景模型既是數(shù)據(jù)采集的重要成果，更是參數(shù)化分析設(shè)計技術(shù)與VR技術(shù)的重要載體，該模型可以通過格式轉(zhuǎn)化，在不同數(shù)字技術(shù)之間進(jìn)行信息交流與傳遞。在設(shè)計方法層面，該路徑合理協(xié)調(diào)了數(shù)字技術(shù)與人工決策之間的關(guān)系，在景觀設(shè)計的每一個階段數(shù)字技術(shù)都與人工決策相互支撐，數(shù)字技術(shù)保證了人工決策的科學(xué)性與精準(zhǔn)性，而人工決策則實(shí)現(xiàn)了不同設(shè)計階段的銜接與設(shè)計方案的持續(xù)推進(jìn)。

1 耦合多元數(shù)字技術(shù)的采石場景觀設(shè)計路徑Landscape design path of quarry coupled with multi-digital technology

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集與處理階段主要使用了無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)這一數(shù)字技術(shù)手段，該技術(shù)通過運(yùn)用多角度航拍相機(jī)同步獲取地面物體各個角度的高分辨率航測影像以及地理環(huán)境信息[16-17]。首先，在進(jìn)行航測工作之前，應(yīng)大致了解研究區(qū)的地形地貌與植被覆蓋等基本信息。在此基礎(chǔ)上，明確傾斜攝影建模的范圍并合理規(guī)劃無人機(jī)飛行路線。其次，通過無人機(jī)搭載的攝影傳感器在預(yù)定航線進(jìn)行多角度拍攝以采集完整的場地正斜片圖像組[18]，并對航拍質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，直至其滿足建模需求。針對無人機(jī)無法拍攝到的死角區(qū)域可以運(yùn)用近距離細(xì)節(jié)拍攝的方式進(jìn)行重疊補(bǔ)拍。最后，利用目前傾斜攝影建模相關(guān)研究中常用的ContextCapture軟件，快速創(chuàng)建基于真實(shí)影像紋理的高分辨率三維實(shí)景模型[19-20]。

此外，設(shè)計者還應(yīng)通過現(xiàn)場踏勘調(diào)研的方式，對傾斜攝影無法采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地考察。由于每個采石場的現(xiàn)狀條件存在差異，考察內(nèi)容也有所不同，一般而言，應(yīng)包括巖層穩(wěn)定性勘察、水質(zhì)監(jiān)測以及植被生長狀況評價等。

2.2 場地分析與設(shè)計

場地分析與設(shè)計階段主要利用Rhino軟件與GH插件實(shí)現(xiàn)參數(shù)化分析與設(shè)計[21]。同時，由于Rhino軟件兼具分析與建模兩大功能，使得分析與設(shè)計能夠在同一軟件下實(shí)現(xiàn)，可以有效規(guī)避傳統(tǒng)設(shè)計工作中由于軟件切換而導(dǎo)致的分析誤差，顯著提高工作效率。

相較于傳統(tǒng)的高程數(shù)據(jù)，三維實(shí)景模型不僅具有更高的精度，還能夠更加準(zhǔn)確地表達(dá)垂直方向的地形變化，并逼真地展現(xiàn)豐富的材質(zhì)肌理，因此在空間分析中具有顯著優(yōu)勢。本研究充分考慮采石場這一場地類型的空間特征，從高程、坡度、坡向、視域、水位、斷面這6個層面對研究區(qū)展開場地初步分析。參考目前采石場景觀設(shè)計中常用的策略與方法，本研究從生態(tài)修復(fù)與景觀游憩2個層級，提出6個方面的設(shè)計改造策略，分別為地形修整、水體修復(fù)、植被恢復(fù)、觀景點(diǎn)營建、游覽路徑設(shè)計以及工業(yè)遺存再利用。借助Rhino+GH軟件，可以在初步分析與人工勘測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對各個策略進(jìn)一步評價與分析，進(jìn)而識別出場地的生態(tài)修復(fù)區(qū)域與適宜建設(shè)區(qū)域。設(shè)計師可以根據(jù)設(shè)計理念權(quán)衡并協(xié)調(diào)不同設(shè)計策略的識別結(jié)果，通過方案比選確定場地整體空間布局，并在此基礎(chǔ)上，利用Rhino軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計推敲與方案建模。

2.3 方案循證與完善

方案循證與完善階段主要依靠VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)。VR技術(shù)集成了仿真模擬技術(shù)、電子集成技術(shù)、傳感技術(shù)等多種計算機(jī)技術(shù)[22]，通過計算機(jī)構(gòu)建了一個逼真、可視、可交互的虛擬環(huán)境。設(shè)計師基于VR技術(shù)，憑借自身的感知與認(rèn)知能力，可全面獲取虛擬環(huán)境中包含的不同空間信息與邏輯信息，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題并改進(jìn)[23]。

在實(shí)際操作中，需要將設(shè)計方案模型與環(huán)境模型疊加，并將其導(dǎo)入Lumion軟件進(jìn)行深化配置，深化后的靜態(tài)場景再進(jìn)一步導(dǎo)出為動態(tài)可交互的VR場景。設(shè)計師可以利用VR設(shè)備實(shí)現(xiàn)沉浸式場景漫游，對設(shè)計效果進(jìn)行評價。若設(shè)計效果與預(yù)期差距較大，也能夠更加有針對性地調(diào)整設(shè)計方案，并重復(fù)此步驟逐漸完善設(shè)計方案，直至符合預(yù)期。

3 南寧園博園采石場花園規(guī)劃設(shè)計案例研究

本研究以第十二屆中國（南寧）國際園林博覽會園博園（以下簡稱南寧園博園）采石場花園規(guī)劃設(shè)計項(xiàng)目為例，驗(yàn)證上述設(shè)計路徑的有效性。

3.1 研究區(qū)域概況與傾斜攝影建模

南寧園博園采石場花園面積約為35 hm2，位于整個園博園的東南角，是一片相對集中的采石廢棄地。采石場花園內(nèi)共分布有7個大小不一的采石坑，在過去粗放式生產(chǎn)模式的影響下，一部分采石坑崖壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，存在一定的安全隱患。采石坑周邊分布了較大面積的林地與耕地，整體植被覆蓋度較高。同時，由于南寧優(yōu)越的自然條件，各個采石坑均已呈現(xiàn)出不同階段的自然植被恢復(fù)進(jìn)程。

根據(jù)前文所述的傾斜攝影建模方法，合理規(guī)劃無人機(jī)飛行航線并進(jìn)行圖像采集，利用ContextCapture軟件，對圖像采集結(jié)果進(jìn)行幾何校正、聯(lián)合平差、點(diǎn)云生成、點(diǎn)云加密、不規(guī)則三角網(wǎng)格構(gòu)建、紋理映射等處理，最終生成研究區(qū)三維實(shí)景模型[24]（圖2）。

2 南寧園博園采石場花園三維實(shí)景模型3D realistic model of quarry gardens in Nanning Garden Expo

3.2 基于三維實(shí)景模型的場地分析與設(shè)計

3.2.1 場地初步分析

利用Rhino+GH軟件，對場地進(jìn)行初步分析。由于場地面積較大，且每個采石坑的現(xiàn)狀條件也存在顯著差異，為縮短軟件運(yùn)算時間，提高工作效率，在實(shí)際分析時對不同的采石坑進(jìn)行單獨(dú)分析。以面積最大的5號采石坑為例展示6項(xiàng)場地初步分析的作用與效果（圖3）。

其中，高程、坡度與坡向分析能夠幫助設(shè)計師更加精確地掌握現(xiàn)場的地形起伏，識別具有安全隱患的區(qū)域，并且快速區(qū)分陰坡與陽坡，對于采石場景觀設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義（圖3-1～3-3）；視域分析改變了傳統(tǒng)設(shè)計流程中觀景點(diǎn)設(shè)置缺乏精確化的視線模擬的弊端，借助Rhino+GH軟件，設(shè)計師可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)在場地范圍內(nèi)選取多個視點(diǎn)進(jìn)行視域范圍的模擬，并通過比對模擬結(jié)果，選擇視野開闊或能夠觀賞到獨(dú)特風(fēng)景的視點(diǎn)作為備選觀景點(diǎn)（圖3-4）。水位模擬能夠直觀地得到不同水位高度下的淹沒范圍，由于部分采石坑停止開采的時間較短，坑內(nèi)水位尚未穩(wěn)定，采石坑的水位一直處于持續(xù)變化的狀態(tài)。因此，設(shè)計團(tuán)隊(duì)于2016年3月31日—2017年3月25日對各個采石坑的水位高度持續(xù)進(jìn)行了約一年的實(shí)地監(jiān)測，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了水位模擬（圖3-5）。斷面分析可以快速得到與實(shí)景模型數(shù)據(jù)表面變化一致的一系列等間距斷面線，這些斷面線展現(xiàn)了礦坑不同位置的地形輪廓及其變化趨勢，旨在幫助設(shè)計師直觀地掌握不同礦坑的空間形態(tài)以及空間圍合類型，相比于利用等高線或高程點(diǎn)繪制剖面的傳統(tǒng)方法更加準(zhǔn)確便捷（圖3-6）。

3 5號采石坑場地初步分析Preliminary analysis of No. 5 quarry site3-1 高程分析Elevation analysis3-2 坡度分析Slope analysis3-3 坡向分析Aspect analysis3-4 視域分析Vision analysis3-5 水位模擬Water level simulation3-6 斷面分析Section analysis

3.2.2 生態(tài)修復(fù)與適宜建設(shè)區(qū)域識別

在上述場地初步分析與人工勘測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計團(tuán)隊(duì)借助Rhino+GH軟件，依照前文所述的生態(tài)修復(fù)與景觀游憩兩大策略體系，對設(shè)計場地的生態(tài)修復(fù)區(qū)域與適宜建設(shè)區(qū)域進(jìn)行評價與識別。

生態(tài)修復(fù)策略主要涉及3項(xiàng)子策略，分別為地形修整、水體修復(fù)以及植被恢復(fù)。本研究根據(jù)場地特征，因地制宜地構(gòu)建了子策略評價指標(biāo)，并據(jù)此識別生態(tài)修復(fù)區(qū)域（圖4）。1）在地形修整方面，基于高程與坡度分析，結(jié)合實(shí)地勘察對各個崖壁的巖層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析評估，將坡度過大及現(xiàn)狀巖層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差的區(qū)域作為地形修整區(qū)。2）在水體修復(fù)方面，主要涉及水循環(huán)體系的構(gòu)建與水質(zhì)評價：水循環(huán)體系構(gòu)建需要依據(jù)高程、坡度、斷面分析以及水位模擬，從與周邊水系距離、與周邊水系水位差以及地形改造難度3個方面對場地水系連通潛力進(jìn)行評估；水質(zhì)評價則是利用水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)合理評價場地現(xiàn)狀水質(zhì)條件，進(jìn)而判斷是否需要采用微生物凈化與植物凈化等方式改善水質(zhì)狀況。3）在植被恢復(fù)方面，首先應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場踏勘合理評估現(xiàn)狀植被生長狀況，將場地內(nèi)植被生長狀況較好的區(qū)域作為植被保護(hù)區(qū)，應(yīng)最大限度地保留原有的植被，減少人工干預(yù)，保護(hù)并延續(xù)場地中的自然演替進(jìn)程。其次，針對現(xiàn)狀地表裸露但光照充足的區(qū)域，則需要按照坡度條件進(jìn)行細(xì)分，對于坡度較為平緩的區(qū)域可采用覆土的方式進(jìn)行植被修復(fù)，對于陡峭崖壁等坡度較大的區(qū)域，可以使用噴播技術(shù)快速提升崖壁的植被覆蓋率。最后，還應(yīng)通過水位模擬及斷面分析，選擇水位較低的區(qū)域作為濕地植被區(qū)。

4 生態(tài)修復(fù)區(qū)域識別流程Identification process of ecological restoration area

設(shè)計團(tuán)隊(duì)依據(jù)觀景點(diǎn)營建、游覽路徑設(shè)計以及工業(yè)遺存再利用3項(xiàng)景觀游憩子策略進(jìn)行適宜建設(shè)區(qū)域識別（圖5）。在觀景點(diǎn)營建方面，通過對高程、坡度、視域、水位以及斷面的綜合分析，選擇地形平坦、視野開闊且不會被淹沒的區(qū)域作為觀景點(diǎn)。在游覽路徑設(shè)計方面，首先應(yīng)基于現(xiàn)狀道路分布狀況、地形以及斷面分析，既要考慮現(xiàn)狀道路改造潛力，又要盡可能地選擇地形起伏較小的區(qū)域作為道路建設(shè)區(qū)；其次，依據(jù)對本項(xiàng)目水位模擬結(jié)果以及水下地形的斷面分析，對適宜建設(shè)水上游覽路徑的區(qū)域進(jìn)行了識別，根據(jù)場地實(shí)際狀況，水上游覽路徑又可分為棧橋、浮橋等多種形式。在工業(yè)遺存再利用方面，主要通過對現(xiàn)狀工業(yè)遺存的保留完好程度與改造難度進(jìn)行評價，識別出改造潛力較大的工業(yè)遺存（如采石機(jī)械、輸水渠等）。

5 適宜建設(shè)區(qū)域識別流程Identification process of appropriate construction area

3.2.3 方案比選與詳細(xì)設(shè)計推敲

上述的各項(xiàng)識別結(jié)果僅考慮了單一設(shè)計策略，忽略了各項(xiàng)策略之間的相互作用關(guān)系。首先，設(shè)計師應(yīng)依據(jù)設(shè)計意圖對各項(xiàng)設(shè)計策略進(jìn)行綜合的考量，得到多種策略組合備選方案。其次，利用Rhino軟件，可以在三維實(shí)景模型上實(shí)現(xiàn)多種備選方案的可視化，并對不同的備選方案進(jìn)行對比分析與權(quán)衡，選擇出既能充分反映設(shè)計理念，又使得各項(xiàng)設(shè)計策略相互協(xié)調(diào)的最優(yōu)方案。最后，借助GH插件強(qiáng)大的參數(shù)化分析能力，對最優(yōu)方案進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)節(jié)調(diào)整，完成設(shè)計方案的整體空間布局。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對設(shè)計方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計與推敲，明確不同景觀節(jié)點(diǎn)的景觀風(fēng)貌，確定各個景觀設(shè)施的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與材質(zhì)，并完成方案建模（圖6）。

6 設(shè)計方案與外環(huán)境模型疊加效果（局部）The superposition effect of the design scheme and the external environment model (partial)

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)場景的構(gòu)建與設(shè)計評價

將疊加后的Rhino模型輸出為dae格式，并導(dǎo)入Lumion軟件中構(gòu)建VR場景。首先，將模型中的水面、混凝土、石材、金屬等材質(zhì)，替換成Lumion自帶的材質(zhì)，通過調(diào)節(jié)不同材質(zhì)的顏色、大小、反射率與光澤度等參數(shù)，獲得逼真的渲染效果。其次，利用Lumion軟件預(yù)設(shè)的植物、動物及其他景觀設(shè)施模型，對場景進(jìn)行進(jìn)一步的深化，使整個場景更加生動。最后，通過調(diào)節(jié)天氣系統(tǒng)，使得模型能夠較好地表達(dá)南寧當(dāng)?shù)氐娜照?、風(fēng)向等地理環(huán)境信息。

將深化后的場景輸出為球形全景格式，利用VR設(shè)備進(jìn)行觀察，并對設(shè)計方案進(jìn)行直觀的評估（圖7）。該項(xiàng)目中，設(shè)計團(tuán)隊(duì)通過VR場景成功地發(fā)現(xiàn)了初始設(shè)計方案存在的問題：例如種植設(shè)計與地形不協(xié)調(diào)、游覽路徑布局不合理以及構(gòu)筑物尺度失衡等，并對設(shè)計方案進(jìn)行了及時的調(diào)整與優(yōu)化。

7 VR場景體驗(yàn)Virtual reality scene experience

4 結(jié)果與討論

本研究針對采石場景觀設(shè)計，構(gòu)建了一套耦合無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)、參數(shù)化分析設(shè)計技術(shù)、VR技術(shù)的全流程數(shù)字化景觀設(shè)計路徑。并在此基礎(chǔ)上，以南寧園博園采石場花園為例，驗(yàn)證了該路徑的有效性。研究結(jié)果表明：1）利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)快速精準(zhǔn)地構(gòu)建場地現(xiàn)狀模型，可有效解決采石場景觀設(shè)計中由于地形地貌復(fù)雜、垂直高差大等原因而導(dǎo)致的信息采集困難的問題；2）Rhino+GH軟件既能幫助設(shè)計者高效地完成場地分析，又能實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的方案設(shè)計與推敲，相較于傳統(tǒng)的設(shè)計方法具有更高的精確度；3）借助Lumion軟件對設(shè)計方案進(jìn)行深化配置，并導(dǎo)出效果逼真的VR場景，可以幫助設(shè)計師實(shí)時感受設(shè)計方案，并進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

該設(shè)計路徑不僅能夠在設(shè)計階段輔助設(shè)計師進(jìn)行決策，同時也能顯著提升項(xiàng)目后續(xù)施工建設(shè)的效益與質(zhì)量。就南寧園博園采石場花園項(xiàng)目而言，由于整個設(shè)計流程均是基于數(shù)字化模型展開的，施工圖的繪制也能夠以真實(shí)的三維空間為參考，實(shí)際施工時定位放線的準(zhǔn)確性得到了充分保障。加上VR技術(shù)的應(yīng)用，該項(xiàng)目的實(shí)際建成效果與設(shè)計師預(yù)期的構(gòu)想基本一致。該項(xiàng)目也因此獲得了包括2020年美國風(fēng)景園林師協(xié)會（ASLA）綜合設(shè)計獎在內(nèi)的眾多獎項(xiàng)，得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。

總體來說，本研究提出的采石場數(shù)字化景觀設(shè)計路徑具有以下創(chuàng)新性。1）技術(shù)手段層面，在現(xiàn)有的景觀設(shè)計中，對于數(shù)字景觀技術(shù)的探討多局限于單一層面的技術(shù)應(yīng)用[9]。本研究實(shí)現(xiàn)了多元數(shù)字技術(shù)的耦合，構(gòu)建了一套適合風(fēng)景園林領(lǐng)域的系統(tǒng)化研究方法。2）設(shè)計方法層面，本研究合理協(xié)調(diào)了數(shù)字技術(shù)與人工決策之間的關(guān)系，系統(tǒng)闡述了在現(xiàn)場調(diào)研、場地分析、方案設(shè)計以及方案評價等景觀設(shè)計的各個階段中，數(shù)字技術(shù)與人工決策的支撐與協(xié)同關(guān)系，構(gòu)建了全流程數(shù)字化景觀設(shè)計路徑。3）研究對象層面，本研究聚焦于采石場這一現(xiàn)狀環(huán)境極為復(fù)雜的場地類型，利用多種數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有研究中采石場景觀設(shè)計方法的缺陷進(jìn)行改善，并首次提出了針對采石場景觀設(shè)計的數(shù)字化景觀設(shè)計方法，彌補(bǔ)了該研究領(lǐng)域的空白。

此外，本研究提出的設(shè)計路徑對于其他現(xiàn)狀環(huán)境較為復(fù)雜的場地類型也具有較強(qiáng)的適用性。一方面，隨著小型消費(fèi)級無人機(jī)的普及以及三維實(shí)景建模軟件的日益智能化，傾斜攝影技術(shù)的操作難度并不高[25]，而Rhino+GH與Lumion軟件在設(shè)計行業(yè)中的應(yīng)用也較為廣泛，整個設(shè)計路徑具有較高的可行性；另一方面，由于本研究對于不同設(shè)計階段內(nèi)數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用方法及其與人工決策的協(xié)同關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，因此對于其他類型的景觀設(shè)計也具有一定的指導(dǎo)意義。

5 結(jié)語

各種數(shù)字技術(shù)的革新與發(fā)展，不僅促使景觀設(shè)計趨向定量化、精準(zhǔn)化與科學(xué)化，也極大地擴(kuò)展了風(fēng)景園林領(lǐng)域研究的廣度。數(shù)字技術(shù)與景觀設(shè)計的耦合應(yīng)用還具有非常大的發(fā)展?jié)摿?，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、5G技術(shù)的快速發(fā)展，未來的風(fēng)景園林會進(jìn)一步向智能化發(fā)展[26]，現(xiàn)有的設(shè)計思維與工作模式都將發(fā)生顛覆性的改變。

值得注意的是，其他學(xué)科的技術(shù)手段對于風(fēng)景園林師來說始終是“舶來品”。一方面，并不是所有的項(xiàng)目都需要耦合多元數(shù)字技術(shù)來輔助設(shè)計決策，只是對于采石場這類現(xiàn)狀環(huán)境較為復(fù)雜的場地類型，傳統(tǒng)分析決策方法在設(shè)計的各個階段都有不可忽略的短板，而數(shù)字技術(shù)則擁有較強(qiáng)的優(yōu)勢和適應(yīng)性，設(shè)計師借助數(shù)字技術(shù)進(jìn)行決策是非常必要的。而對于一些場地條件相對比較簡單的項(xiàng)目，依靠設(shè)計師的經(jīng)驗(yàn)和判斷也能做出恰當(dāng)?shù)臎Q策時，數(shù)字技術(shù)的運(yùn)用只是錦上添花。另一方面，雖然各種數(shù)字技術(shù)能提升設(shè)計的精度與效率，但是設(shè)計師的分析、決策以及創(chuàng)意表達(dá)能力始終是無法被代替的。設(shè)計師們應(yīng)在更加廣闊的視野下，合理協(xié)調(diào)各種技術(shù)手段與人工決策的關(guān)系，讓多元數(shù)字技術(shù)成為輔助設(shè)計的有效工具，推動整個景觀設(shè)計領(lǐng)域的進(jìn)步與創(chuàng)新。

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