江 霞

（福州工商學院，福建 福州 350715）

0 引言

隨著計算機技術(shù)、GIS技術(shù)、遙感技術(shù)、影像處理技術(shù)的發(fā)展，三維景觀建模技術(shù)也逐步興起。風景園林信息模型（Landscape Informatica Modelling，LIM）作為一個全生命周期、多方參與的設(shè)計平臺，為符合風景園林行業(yè)特色與需求，運用數(shù)字化的技術(shù)，形成完整的數(shù)據(jù)庫，解決園林工程生命周期各階段存在的問題，LIM會在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，拓展BIM的應(yīng)用對象，更加突出風景園林專業(yè)特色，可以為園林景觀規(guī)劃提供支持。本文僅就基于BIM技術(shù)的數(shù)字景觀信息模型構(gòu)建進行研究。

1 BIM技術(shù)在景觀領(lǐng)域的運用現(xiàn)狀

相較于歐美等國家，我國BIM（Building Informatica Modeling）技術(shù)起步較晚，主要用于建筑業(yè)，BIM技術(shù)現(xiàn)階段在景觀工程建造管理、風景園林規(guī)劃設(shè)計方面應(yīng)用較少。它的發(fā)展為風景園林信息模型（Landscape Informatica Modelling，LIM）的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。LIM 能夠擴展研究各種多尺度的場地景觀設(shè)計。

以BIM技術(shù)為指導(dǎo)思想，增加風景園林的信息內(nèi)涵，將風景園林的場地特征，包括建筑、植物、水體，以多元化的圖形呈現(xiàn)，突出設(shè)計整體的協(xié)同性。結(jié)合場地內(nèi)的模型信息，將參數(shù)輸入與輸出模型構(gòu)建平臺，集成在核心數(shù)據(jù)庫中，從而使設(shè)計師可以更加直觀和全面地了解場地現(xiàn)狀和周邊環(huán)境，及時作出調(diào)整。LIM技術(shù)的功能未來還將向多專業(yè)、多維度延伸，實現(xiàn)全生命周期的管理和協(xié)調(diào)設(shè)計。

由于景觀設(shè)計需要各方的協(xié)調(diào)，各方?jīng)]有一套完整規(guī)范和標準，協(xié)同效率低，在BIM的協(xié)調(diào)平臺上，景觀設(shè)計師可以根據(jù)平臺提供的反饋信息進行方案的報錯和修正，未來將幫助景觀項目的管理走向更精細化和信息化。在傳統(tǒng)的景觀設(shè)計中，由于其視覺層次的交互性較差，無法進行內(nèi)部細節(jié)的設(shè)計，而施工圖多以二維形態(tài)出現(xiàn)，多以CAD二維圖紙繪制-三維模型制作-效果圖制作為主，較少提供三維的立體動畫。LIM技術(shù)可以全面分析土壤、水體、光照等各類信息，同時對這些海量信息進行有效地整合，確保方案的優(yōu)化與完善?，F(xiàn)階段，BIM技術(shù)運用在工程行業(yè)，處于精細化發(fā)展中，其在景觀設(shè)計領(lǐng)域越來越受到重視。

1.1 信息整合，為景觀工程的協(xié)調(diào)提供數(shù)據(jù)支撐

在施工過程中不同施工隊的進度和數(shù)據(jù)有著或多或少的差距，這樣的差距會對施工的速度產(chǎn)生影響，數(shù)據(jù)的差異也會產(chǎn)生一些不可預(yù)計的問題。而BIM技術(shù)可以在前期模擬計算出這些數(shù)據(jù)信息，協(xié)調(diào)各方施工隊，做到一處修改處處聯(lián)動的修改，從而解決上述的信息孤島問題。在數(shù)字化時代下，BIM技術(shù)可以將原來的二維圖形轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型，不需要在圖紙上面反復(fù)修改，整個過程呈三維動態(tài)，完美解決了各專業(yè)之間的交流問題。

BIM技術(shù)可以對施工場地的日照、光影、太陽輻射、聲音影響、廊架、臺階、花圃、道路等進行細致全面的模擬，以模擬出的數(shù)據(jù)成果作為參考，施工過程也將更加省時省力，追求多方協(xié)調(diào)設(shè)計與識圖審圖，實時把控工程的進度、投資預(yù)算，可以為景觀領(lǐng)域的不斷完善帶來增值效益。

1.2 場地分析，促進場域施工優(yōu)化

BIM技術(shù)可以對景觀所在地的環(huán)境和地形進行細致地模擬和分析。運用LIM技術(shù)可以準確地反映出風景園林各構(gòu)筑物之間的體量關(guān)系，包括建筑、園林小品、日照、水源情況、植物配置，為規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維各階段提供完整可靠真實的影像和數(shù)據(jù)。例如在景觀工程造價計算中，喬灌花木和地被植物工程量，可以定義為塊，并分門別類進行統(tǒng)計；在園林工程項目初步設(shè)計階段，借助BIM技術(shù)，計算出挖填土量以及出土方量等；各項目場地信息通過獲取、存儲、交流、反饋轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息儲存在信息庫中。

1.3 策劃論證，實現(xiàn)多方案對比

BIM技術(shù)提供了現(xiàn)實的基本信息，在策劃階段幫助各方協(xié)調(diào)統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息，并通過模擬分析論證各方理論猜想。通過構(gòu)建各種信息和屬性，模擬建筑物緊急逃生并生成多種方案，計算出各方案所需成本，對模型所攜帶的信息進行選擇，以便確定出最佳方案。特別是在運維環(huán)節(jié)，可以通過錄入植物特性，方便日后管理人員的養(yǎng)護，進一步延長了園林植物的生命周期。此類數(shù)據(jù)能夠為有關(guān)園林施工建造單位提供借鑒。

1.4 可視化設(shè)計，實現(xiàn)二維到三維的空間轉(zhuǎn)變

可視化設(shè)計是推動景觀信息模型建構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一[1]?？梢暬窧IM的作品呈現(xiàn)三維立體、環(huán)境渲染、動畫漫游、VR等效果。景觀的可視化過程即是將模型庫中的數(shù)據(jù)以三維虛擬形式表達過程。在模型設(shè)計階段運用BIM可視化3D模型，模型導(dǎo)入Lumion，通過軟件渲染制作出三維動畫，可以更好更直觀地讓設(shè)計師和其他參與者觀察到景觀的實際情況，通過分析景觀周邊的視角、障礙物等判斷主體建筑物是否存在被遮擋的現(xiàn)象。

例如，在軟件操作過程中，首先在頂視圖上運用矩形和直線工具繪制道路，在結(jié)構(gòu)平面和豎向高度上協(xié)調(diào)辦公，使“管線”達到零觸碰，并通過材質(zhì)賦予、場景渲染、模擬動畫及虛擬漫游對景觀要素進行數(shù)字化表達，即以漫游、動畫的形式代替原有的二維技術(shù)，優(yōu)化空間布局。同時，將BIM技術(shù)借助VR技術(shù)實現(xiàn)可視化交互，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬世界中，創(chuàng)建了多維化的信息空間，使生產(chǎn)工作能夠順利開展。

1.5 數(shù)字化設(shè)計，為智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)

通過建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建數(shù)字化的風景園林景觀模型，即根據(jù)景觀空間地理信息，運用圖形信息，存儲風景園林數(shù)據(jù)，生成數(shù)字化風景園林定量數(shù)據(jù)算法，輸出風景園林景觀模型[2]。在規(guī)劃設(shè)計階段，利用計算機對雨洪、水系、風向、植被、土方等生態(tài)要素方面進行計算機仿真模擬，從而為苗木運輸和智慧物流提供數(shù)據(jù)支撐。

2 景觀信息模型構(gòu)建（LIM）策略研究

2.1 景觀信息模型構(gòu)建（LIM）的內(nèi)涵及意義

景觀信息模型（Landscape Information Modeling,LIM）與BIM在概念和內(nèi)涵上相似，而LIM是實踐技術(shù)和工具，是實現(xiàn)地理模型設(shè)計的方法之一。LIM技術(shù)最早于2009年哈佛大學ERVIN教授首次提出，這標志著數(shù)字景觀技術(shù)由GIS、Sketchup、3D MAX等轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字景觀技術(shù)綜合研究，它將全生命周期信息輸入、提取、存儲于一個由景觀信息建造的管理信息平臺,為行業(yè)實踐的各個環(huán)節(jié)和所有參與者提供信息輸入、存儲、操作、輸出的平臺，從而達到最高效率目標。該平臺以可視化、參數(shù)化手段呈現(xiàn)場景內(nèi)的模型信息，在風景園林的規(guī)劃、設(shè)計、建造、運維等周期得出邏輯清晰的景觀設(shè)計流程。LIM可以運用在項目管理、場地研究、規(guī)劃設(shè)計、深化設(shè)計、工程管理、運維管理等[3]。模型構(gòu)建不斷拓展新的形態(tài)與傳統(tǒng)三維模型的建構(gòu)問題，例如園林植物模型的研究。

景觀信息模型主要包含以下功能：（1）對地形、地被、植物、水系、建筑等要素數(shù)字化表達；（2）設(shè)計成果的展現(xiàn)，包括實體模型的建造、效果圖的渲染、三維動畫漫游等；（3）對環(huán)境過程的監(jiān)測，例如對土壤、水文、植被的定量模擬過程分析。LIM的上述功能可在現(xiàn)有軟件工具的基礎(chǔ)上進行拓展，進一步整合評估體系，從而研發(fā)出更具有針對性、可持續(xù)性的應(yīng)用平臺。在數(shù)字化時代背景下，景觀信息模型的構(gòu)建也需多種軟件平臺（ArcCIS、Rhinoceros等），實現(xiàn)平臺、信息、資源共享，最終轉(zhuǎn)變?yōu)闊o紙化的信息管理模式。此類平臺以GIS 作為指導(dǎo)平臺，搭載CAD、BIM等核心景觀平臺，后期用Lumion、V-ray進行渲染，從傳統(tǒng)的直觀模型轉(zhuǎn)變?yōu)槔脜?shù)化從數(shù)據(jù)管理角度協(xié)助設(shè)計的方法。例如，在風景區(qū)的規(guī)劃設(shè)計用GIS錄入各項數(shù)據(jù)，得出場地內(nèi)高程、水系、道路、人口等的適宜性評價；再進一步引入生態(tài)環(huán)境分析，根據(jù)熱、風、水及光照條件，進行可持續(xù)發(fā)展設(shè)計，營造適宜的景觀環(huán)境。最后借助模型構(gòu)建三維規(guī)劃布局，利用已經(jīng)獲得的地形、坡度等條件，進行參數(shù)化設(shè)計。

LIM技術(shù)可實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、模型建立、數(shù)據(jù)集成到模型應(yīng)用的綜合性技術(shù)[4]。其主要特征為參數(shù)化、數(shù)字化、模擬性。通過協(xié)同設(shè)計、模型渲染、三維碰撞檢查、虛擬仿真模擬，進而高度集成園林建筑模型及相關(guān)運營管理信息，解決不同專業(yè)之間的協(xié)調(diào)問題，提高項目建設(shè)的質(zhì)量和數(shù)字化水平。LIM技術(shù)系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)字化風景園林景觀流程，保證了信息交換的準確度，打破交互性較弱、可視化程度不高的問題，需要風景園林行業(yè)與軟件行業(yè)共同攜手進步，提高風景園林設(shè)計的整體水平，推動風景園林行業(yè)快速發(fā)展。

2.2 BIM+技術(shù)

目前，5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)在風景園林實踐中還是很匱乏。只有少量園林建筑、地形應(yīng)用研究外，暫時沒有形成真正體系。BIM+技術(shù)是指在傳統(tǒng)BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，將GIS技術(shù)、傾斜攝影技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等應(yīng)用于風景園林模型構(gòu)建數(shù)字化綜合技術(shù)當中，拓展三維模型構(gòu)建的信息存儲能力和形態(tài)變化能力，為GIS、Revit提供基本的實體模型,共同從計算機技術(shù)平臺角度促進風景園林專業(yè)與相關(guān)領(lǐng)域的融合和發(fā)展。筆者提出在風景園林全生命周期應(yīng)用BIM+的技術(shù)策略：即以BIM軟件為基礎(chǔ)，配合GIS技術(shù)、傾斜攝影技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實現(xiàn)各種軟件對園林工程、風景園林設(shè)計規(guī)劃的多維、協(xié)調(diào)、高效、精細化管理（見表1）。在后期管理階段，對風景園林項目的組織、流程、成果質(zhì)量進行動態(tài)的管理。

表1 風景園林數(shù)字化技術(shù)（從設(shè)計階段-施工-管理階段）

2.3 基于BIM技術(shù)的風景園林設(shè)計研究

2.3.1 前期分析階段

在項目開始前，需要對信息進行采集，對項目的資料和信息進行全面的分析。圖形采集主要是甲方提供的場地基礎(chǔ)資料（CAD圖、遙感影像、場地現(xiàn)狀照片等）。通過傾斜攝影進行現(xiàn)場場地自動建模。針對各專業(yè)的要求，有效協(xié)調(diào)園林土建、結(jié)構(gòu)、管線、綠化等專業(yè)間的矛盾，確保設(shè)計的構(gòu)件能夠滿足施工的需要。

2.3.2 規(guī)劃設(shè)計階段

在規(guī)劃設(shè)計過程中，首先運用GIS技術(shù)對場地的空間特征、歷史文化內(nèi)涵、動態(tài)發(fā)展過程和關(guān)鍵控制條件等進行分析，獲取各項地理數(shù)據(jù)，包括項目內(nèi)容、交通數(shù)據(jù)、綠化數(shù)據(jù)、自然環(huán)境。通過BIM技術(shù)，明確規(guī)劃的重點，分析豎向地形坡度和朝向、高程、坡度、流域、園林景觀、道路和建筑等，全面預(yù)見管線的交匯問題，合理安排工期和工序，避免施工組織的沖突。利用SU做深化處理，添加地形、植物、水體、建筑物、小品等景觀要素，促進城市景觀設(shè)計更加直觀。

在植物配置環(huán)節(jié)，借助BIM 軟件模擬天氣，分析日照、雨水、風向的變化情況，合理配置植被的類型和分布，為后續(xù)植物的種植、更換提供幫助。最后，Lumion技術(shù)添加環(huán)境天空效果、氣候，對預(yù)期的景觀瀏覽路線進行3D環(huán)游效果演示。對于主要建筑物的視域遮擋情況進行分析，控制成本。

2.3.3 設(shè)計成果表達階段

這一階段主要利用AutoCAD、Photoshop進行方案平面圖的繪制,利用ArcGIS進行設(shè)計成果的專項分析。對施工圖進行細部推敲，進行構(gòu)建、樹木、管線碰撞檢查。提供建立三維模型，借助計算機虛擬現(xiàn)實、可視化、數(shù)字化手段實時觀看三維表現(xiàn)效果。

3 結(jié)束語

基于BIM+的軟件和技術(shù)，構(gòu)建的風景園林信息模型具有綜合多源數(shù)據(jù)、多專業(yè)協(xié)同、知識共享和全生命周期管理的功能，為行業(yè)管理者和設(shè)計者提供更多決策依據(jù)?？傊?，景觀信息模型的構(gòu)建對于園林景觀工程項目以及園林設(shè)計水平的提升，指導(dǎo)景觀工程施工與管理實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益的有機結(jié)合，同時對相關(guān)建筑行業(yè)有一定的促進作用。

目前風景園林BIM（或LIM）的國際基礎(chǔ)研究和應(yīng)用仍處于相對空白階段，但是在風景園林實踐環(huán)節(jié)運用BIM技術(shù)在逐漸擴大。今后的園林景觀行業(yè)信息模型以多元化、多角度分析問題為主，可在一定程度上使方案更加科學、準確、高效。將多種信息搭建在同一工作平臺上面進行信息的交換和管理，能夠有效實現(xiàn)跨越式地發(fā)展，BIM的信息實時反饋的優(yōu)勢更加凸顯，它的普及為我國園林工程建設(shè)提供有力的支撐。數(shù)字景觀技術(shù)利用數(shù)字化技術(shù)，為風景園林設(shè)計師提供更直觀、理性的場景分析工具，是一套科學合理的以BIM為基礎(chǔ)的信息模型。