地理信息系統與風景園林夜景設計

汪幼江，何國棟，葛金婷，劉庭風

(1.天津大學建筑學院，天津　300072，2.上海同音照明設計工程有限公司，上海　200092)

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地理信息系統與風景園林夜景設計

汪幼江1，2，何國棟2，葛金婷2，劉庭風1，2

(1.天津大學建筑學院，天津300072，2.上海同音照明設計工程有限公司，上海200092)

摘要：通過對風景園林夜景案例分析可知，要想完成一個好的風景園林夜景設計，采用傳統設計方法是很困難的。地理信息系統在風景園林設計中的成功應用，使得風景園林的夜景設計很容易、很方便。

關鍵詞：照明設計；地理信息；GPS；RS；風景園林

1問題的提出

城市綠地系統是由城市中不同類型、性質和規模的各種綠地共同構成的一個穩定持久的城市綠色環境體系，是衡量城市綜合質量的重要指標。對于一些重要的廣場、綠地，也是居民在夜晚休閑漫步的重要區域，目前這些廣場、綠地夜景設計95%是不合適的。主要存在兩方面問題：

1.1園林元素的過度表現

筑山：許多山水城市對夜晚山體的刻畫非常重視，提出“顯山露水”。用大功率的投光燈打亮山體，造成能源的巨大浪費，形成空間環境光污染。或用LED燈滿山點綴，那是燈的海洋不是山體影像。

理水：為了表現水體，許多城市沿岸線布置線狀燈光或在水下設置燈光，造成城市沿河自然景觀形成僵硬構圖和眩光。

植被：植物造型的夜晚塑造對設計師而言是一個挑戰，在植物配置施工圖上植物的定位、高低、數量都是示意性的，實際情況與施工圖差別較大。為省事有些設計人員在每個樹下都設置一盞燈，既浪費了能源也破壞了夜晚的優雅環境。

建筑營造：不論建筑在園林環境中處于什么樣的地位，一概表現屋頂、斗拱、柱。至于主次關系、明暗關系、節奏關系、環境關系放置腦后。

1.2用功能照明代替景觀照明

很多城市廣場綠地，在園路上布置了許多款庭院燈，設計師認為燈具的不同造型既滿足了功能照明要求，也滿足了景觀照明要求。結果是夜晚景觀沒看到，到處是燈具，變成了燈具展覽場所(見圖1)。還有5%經過認真設計的廣場、園林夜景，那是怎樣完成的呢？

圖1　夜景照明(1)Fig.1　Landscape lighting(1)

根據園林施工圖初步確定夜景設計方案及燈具布置圖(園林植物配置圖與現場差別很大，有些古建是無圖可查)。對于植物照明燈具的最后定位，根據現場樹木具體位置確定光源的顏色、功率大小、照明方式。在現場完成草圖后再制成正式施工圖。這樣設計施工圖的精度較差、周期很長、設計人員工作量很大。如業主提出設計修改，所有工作需重做(見圖2)。

圖2　夜景照明(2)Fig.2　Landscape lighting(2)

現在地理信息系統在園林環境中的應用越來越多，能否借助地理信息系統幫助我們很方便地完成廣場、園林的夜景設計呢?

2地理信息系統在園林環境中的應用

2.1株洲市城市綠地資源調查

2002年6月，湖南株洲市園林綠化局通過比較分析，認為美國QUICKBIRD(0.61M分辨率)衛星空間分辨率最高，最適合城市綠地資源調查，分五階段進行：1)確定技術方案和編制技術規定；2)購買衛星數據和試點培訓；3)綠地資源調查和區劃階段；4)資料整理和統計階段；5)系統集成與成果匯總階段。

調查方法:采用衛星遙感技術與地面調查相結合的方式。按1%抽查，園林配置、植被類別、綠地類型其調查精度100%；在樹種方面的調查96.5%。

圖像處理：采用ERMAPPER公司提供的GID MAPIMAGERY遙感圖像處理軟件將QUICKBIRD數據進行處理，繪制1∶5000比例影像圖。

園林綠化地理信息系統：采用MAPINFO桌面地理信息系統軟件，把空間信息(將QUICKBIRD衛星影像通過ERMAPPER輸入)與屬性數據(ID、區代碼、綠地類型、園林配置、喬灌草類別、樹種名稱、綠化長度、綠地面積等)有機結合起來，形成圖形的輸入與編輯、數據管理與查詢、數據的統計與分析、圖形圖像輸入與輸出。

2.2日本筑波山梅林公園采用3S技術進行園林規劃設計

在現狀把握階段使用了GPS 和RS。 GPS和RS所采集的數據均在GIS平臺上進行了后期處理(見圖3)， 并做成可用于CAD制圖的基礎電子文檔。通過GIS平臺對樹木進行了分類。從觀賞角度確定了應該采伐、修剪、保持原狀的樹木及其位置，并且確定了道路的鋪設路線、景觀標志物和建筑物的數量和位置，將經GIS 處理過的矢量文件輸入CAD進行施工圖設計。同時，通過GPS對基礎設施和植物的狀態進行信息采集，輸入數據庫，以便管理者使用，并且可以作為下次設計的基礎電子資料(見圖4)。

圖3　GIS平臺處理Fig.3　Processing at GIS platform

圖4　基礎電子資料Fig.4　Basical electrical information

該項目主要軟硬件名稱和用途見表1。

表1　主要軟硬件名稱和用途

2.3GIS在用地區域劃分審核評估中的應用

我國臺北地區的YMS公園，也像世界上其他公園一樣，面臨著自然資源保護和土地開發之間的尖銳矛盾。整個YMS公園分為生態保護區、特殊景觀區、休閑娛樂區和開發區4個區域。其審核評估標準包括：地理學上不穩定的；坡度大于30°的；水體質量或容量需要保護的地區為4級開發區。

2.3.1適應性分析模型與GIS

1)搜集信息建立圖層。GIS可以就搜集到的有關自然、政治、經濟、文化等空間數據信息，建立與項目相關的(植被、水體、地形、土壤、所屬權、行政區域劃分、規劃分區)，以點、線、面構成的不同主題圖層。并且還可以根據需要，合并、拆分圖層及控制圖層的可視與否。

2)評價主題顯示結果。由于GIS視圖中，點、線、面對象所代表的，是與之相連的屬性數據信息。因此，設計者可以根據自己的專業知識及經驗，依據屬性精確地對主題圖層中的主題分級、顯示，并隨意編輯代表這些主題的圖例。賦予它們不同的形式(例如線的粗細、形式，點的大小，特殊圖案標志)、色彩、圖案填充、透明度等。

3)尋求結論。 利用空問分析功能，GIS可以很容易地將滿足一定條件的空間區域連接在一起，組成新的主題圖層。而所有相關屬性保持不變。

4)動態修正。由于在GIS中組成視圖的點、線，面對象與數據之間保持著動態的連接，因此可以根據實際情況，將變動的規劃大綱數據隨時加以調整，對分析結果進行實時修正。

2.3.2研究方法

由于從前規劃者只有一份1∶5000的地形圖，而其他許多用于審核評估的數據也十分缺乏；盡管有等高線圖紙，但也無法在有限的時間內人工計算出整個公園的坡度；并且有關“可進入地區”、“定居區”的概念也十分模糊、主觀，因此，使規劃部門不得不對原有規劃做新的審核評估，利用GIS(ARC/1NFO)在現有的規劃分區圖中確定“可進入地區”、“定居區”及“植被敏感地區”。

1)可進入地區。根據管理者的經驗，通常距道路300 m之內為可進入距離，據此劃出距道路300m的緩沖區作為假定“可進入地區”，并運用空間分析功能將之與3級開發區圖重疊。從而發現現分區圖中28%的3級開發區不在假定的可進入地區中。因此需要對上述地區進行實地調查，以確定它們在現有分區圖上是否被錯誤地分為3級；是否缺失了一些信息(如未被標注的道路)。

2)定居區。首先確定建筑的中心，然后使用GIS中不規則三角形網絡(TIN)分析每一個現有的定居區，結果發現大多數定居區內建筑之間的距離約為35m。這就可以從GIS角度明確構成定居區的必要條件即建筑之間距離在35m之內。從而確定了定居區的概念。因此最終的定居區分布圖是以35m及7座建筑為標準繪出的。結果發現定居區中48%的面積處于現在的3級區域內。

3)植被敏感地區。依據幾位植物學家的建議，山脊及山谷周圍200m應被劃定為“敏感地區”。因此使用GIS從高度差數據中確定山脊及山谷。然后再劃出距離為200m的緩沖區作為“敏感地區”。經過上述數據分析結果，繪出了新的分區草圖；發現了可能存在問題的地區；檢驗了一些假定；為三四

級開發區制定了可能的政策，而這些數據又將系統地進入新一輪的審核評估流程。

3地理信息系統在園林夜景設計中的展望

首先采用ERMAPPER司提供的GID MAPIMAGERY遙感圖像處理軟件(或Trimble公司DGPS設備)將購買QUICKBIRD數據進行處理，對基地的現狀，如樹木、道路、溪流、建筑物、基礎設施進行定位和基本屬性采集；并繪制1∶5000比例影像圖。

其次采用MAPINFO桌面地理信息系統軟件，把空間信息進行分層處理：區塊劃分(ID、區代碼)；樹木分類(喬木、灌木)；建筑物(構筑物)；山(坡)、水分布。

最后根據空間信息圖確定各區域空間夜景方案(可進行空間不同視點分析)；在各分層圖上完成燈具布置圖和線路設計圖,如在樹木分層圖上把需要照的樹標注出來，并且標明色彩、功率、光束角等，用CAD方式輸出。

為了更好的跟業主溝通，采用PHOTOSHOP、TNTMIPS6.2軟件對夜景方案進行虛擬模擬，是業主對夜景方案有一個全面的、立體的直觀表達。最終根據業主的意見再進行動態修改(在CAD圖上修改輸入到MAPINFO地理信息系統軟件自動形成三維視圖)。

綜合經濟分析，根據資料可知：購買衛星空間數據信息費用以及購買軟件費用相對合理，節約了大量的人力物力，縮短了設計周期，這是園林夜景設計的一個發展方向。

參考文獻

[1] 侯碧清.“3S”在株洲園林地理信息系統中的應用研究[J].中國園林,2004(5).

[2] 許浩.3S技術在日本筑波山梅林公園規劃上的應用[J].中國園林,2005(3).

[3] 杰克·丹哲芒，馬勁武，李乃聰.地理信息系統:設計未來[J].中國園林,2010(4).

Geographic Information System and the Design of Landscape Architecture at Night

Wang Youjiang1,2, He Guodong2, Ge Jinting2, Liu Tingfen1,2

(1.TianjinUniversityCollegeofArchitecture,Tianjin300073,China；2.ShanghaiTongYinLightingDesignEngineeringCo.,LTD,Shanghai200092 ,China)

Abstract：By analyzing cases of landscape architecture at night, it shows that it is difficult to complete a nice night landscape design from the design method perspective. The successful application of geographic information system in the landscape architecture design makes the night scenery of the scenery of the landscape architecture design easy and convenient.

Key words:lighting design; geographic information; GPS; RS; landscape architecture

中圖分類號：TM923

文獻標識碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.03.014