郭迪杰 高偉 李騰
(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院,廣東 廣州 510642)
數(shù)字景觀是數(shù)字技術(shù)與風(fēng)景園林學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展及其向風(fēng)景園林行業(yè)的滲透,風(fēng)景園林已進(jìn)入到了數(shù)字化時(shí)代[1]。當(dāng)下風(fēng)景園林行業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的全過(guò)程都離不開(kāi)計(jì)算機(jī),數(shù)字技術(shù)已經(jīng)滲透到了專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)角落[2],讓傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工作有了更加客觀的數(shù)據(jù)依據(jù),提升了風(fēng)景園林行業(yè)的科學(xué)性。
數(shù)字景觀是區(qū)別于傳統(tǒng)的用紙質(zhì)、圖片或?qū)嵨飦?lái)表現(xiàn)景觀的技術(shù)手段,是借助計(jì)算機(jī)技術(shù),綜合運(yùn)用GIS、遙感、遙測(cè)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、仿真技術(shù)和多傳感技術(shù)等數(shù)字技術(shù),對(duì)景觀信息進(jìn)行采集、檢測(cè)、分析、模擬、創(chuàng)造、再現(xiàn)的過(guò)程和技術(shù)[3]。數(shù)字景觀技術(shù)不僅僅是字面上的運(yùn)用各種數(shù)字技術(shù)進(jìn)行的景觀設(shè)計(jì),而是強(qiáng)調(diào)在風(fēng)景園林規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理全學(xué)科過(guò)程中的科學(xué)手段與技術(shù)方法。數(shù)字景觀技術(shù)使得現(xiàn)代風(fēng)景園林學(xué)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(xué)與藝術(shù)的學(xué)科,實(shí)現(xiàn)了科學(xué)化的發(fā)展趨勢(shì)[4]。
數(shù)字景觀技術(shù)是風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)學(xué)科的前沿技術(shù),是國(guó)家信息化轉(zhuǎn)型升級(jí)戰(zhàn)略的重要核心支撐技術(shù),也是行業(yè)升級(jí)的未來(lái)趨勢(shì)需求。
國(guó)內(nèi)外有相當(dāng)部分高校已在研究此前沿技術(shù)在風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系中的融入。
國(guó)外以安哈爾特應(yīng)用技術(shù)大學(xué)(The Anhalt University of Applied Sciences)的風(fēng)景園林系最為著名,其學(xué)生超過(guò)500名,是國(guó)際上規(guī)模最大的風(fēng)景園林系之一。它的教學(xué)特色是始終讓學(xué)生掌握最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)工具,這也奠定了它成功舉辦國(guó)際前沿會(huì)議—國(guó)際數(shù)字景觀大會(huì)(Digital Landscape Architecture Conference)的基礎(chǔ)[5]。數(shù)字景觀技術(shù)并不是一個(gè)全新概念,早在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)如CAD(Computer Aided Design)應(yīng)用在設(shè)計(jì)過(guò)程中時(shí)就已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)了。但是作為一個(gè)專(zhuān)有名詞,與國(guó)際數(shù)字景觀大會(huì)有密不可分的聯(lián)系。因此安哈爾特應(yīng)用技術(shù)大學(xué)也是國(guó)際數(shù)字景觀技術(shù)教學(xué)的先鋒。
國(guó)內(nèi)眾多高校正在積極探索數(shù)字景觀技術(shù)的教學(xué)融合與應(yīng)用。東南大學(xué)已經(jīng)將數(shù)字景觀技術(shù)作為風(fēng)景園林學(xué)科的一個(gè)單獨(dú)培養(yǎng)方向,并成功舉辦了3屆中國(guó)數(shù)字景觀國(guó)際論壇,成為了國(guó)內(nèi)數(shù)字景觀技術(shù)教學(xué)的風(fēng)向標(biāo)。同濟(jì)大學(xué)自1994年以來(lái)一直進(jìn)行數(shù)字景觀技術(shù)相關(guān)教學(xué)改革研究,先后在風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)本科、研究生階段開(kāi)設(shè)了《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》《數(shù)字景觀技術(shù)及應(yīng)用》等本碩貫通模式下的課程體系[6]。重慶大學(xué)結(jié)合風(fēng)景園林碩士課程探索融入數(shù)字景觀技術(shù)的設(shè)計(jì)和建造方法[7]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)結(jié)合生態(tài)技術(shù)教學(xué)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(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)的研究熱點(diǎn),是學(xué)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(bǔ)充,值得深入研究。
數(shù)字景觀技術(shù)涉及到兩個(gè)層面,一個(gè)層面是具體的軟件技術(shù),另一個(gè)是依托于軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)的協(xié)同化的項(xiàng)目管理應(yīng)用。因此對(duì)于數(shù)字景觀技術(shù)可以從技術(shù)角度及應(yīng)用層級(jí)兩種維度進(jìn)行分類(lèi)。技術(shù)分類(lèi)是指就不同軟件側(cè)重的工作類(lèi)型的區(qū)別。應(yīng)用層級(jí)則是指在項(xiàng)目管理中,以協(xié)同的不同深度和廣度進(jìn)行的劃分。
國(guó)內(nèi)學(xué)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(jì)3個(gè)主要分類(lèi)(表1)。
筆者認(rèn)為單從以上技術(shù)層面對(duì)數(shù)字景觀技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)是不夠的。信息化技術(shù)與生俱來(lái)的協(xié)同化優(yōu)勢(shì),大大提高了風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中各專(zhuān)業(yè)協(xié)同整合與項(xiàng)目整體管理的效率。從各專(zhuān)業(yè)協(xié)同、信息快速交換的角度來(lái)看,基于具體的技術(shù),應(yīng)用層面是有內(nèi)在層級(jí)關(guān)系的。理清這個(gè)思路,對(duì)于這樣一個(gè)龐雜、學(xué)科交叉的技術(shù)體系,如何在教學(xué)過(guò)程中循序漸進(jìn)地規(guī)劃課程設(shè)置非常關(guān)鍵。筆者認(rèn)為可以分為以下層次。
3.2.1 模型層次
主要應(yīng)用數(shù)字景觀對(duì)于空間信息的可視化模擬功能,進(jìn)行項(xiàng)目級(jí)別的小規(guī)模應(yīng)用。比如使用SketchUp軟件對(duì)單個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行模型建立,從而進(jìn)行設(shè)計(jì),最后出圖的簡(jiǎn)單工作流程。涉及到的數(shù)字景觀技術(shù)以單一軟件應(yīng)用技術(shù)為主,建模標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部化,屬于簡(jiǎn)單層面的數(shù)字景觀技術(shù)應(yīng)用。
3.2.2 協(xié)同層次
在復(fù)雜的風(fēng)景園林項(xiàng)目中,需要進(jìn)行跨組織的模型共享、協(xié)同設(shè)計(jì),涉及到多種軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)共享、多個(gè)團(tuán)隊(duì)的模型標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用不僅是建模技術(shù)的應(yīng)用,還涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)格式、協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)的確定。這個(gè)層次的應(yīng)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(lèi)
比如在具體項(xiàng)目中,風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)與結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)、給排水專(zhuān)業(yè)、電氣專(zhuān)業(yè)在同一個(gè)軟件平臺(tái)上進(jìn)行模型的深化,就是屬于這個(gè)層次的應(yīng)用。而以Revit軟件為代表的多專(zhuān)業(yè)平臺(tái),應(yīng)用到風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中,可以實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)。
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(zhuān)業(yè)力量,從而對(duì)數(shù)字景觀技術(shù)進(jìn)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(jì)算機(jī)技術(shù)與風(fēng)景園林學(xué)科的結(jié)合度還不夠充分,遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到大規(guī)模普及的程度。
而整合層次也是對(duì)技術(shù)和專(zhuān)業(yè)要求最高的,通過(guò)項(xiàng)目生命周期的跨專(zhuān)業(yè)管理,制定全生命周期的標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也涉及根據(jù)具體需求進(jìn)行的軟件開(kāi)發(fā)等工作,已經(jīng)超出了單一行業(yè)的知識(shí)范疇。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)要求中明確提出對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與掌握。本科課程體系分為通識(shí)教育課程、專(zhuān)業(yè)教育課程、專(zhuān)業(yè)拓展教育課程、個(gè)性拓展教育課程、實(shí)踐教育課程。
任何教學(xué)體系都是由淺到深,最終達(dá)到提高學(xué)生綜合素養(yǎng)的目的。因此數(shù)字景觀教學(xué)也有符合教學(xué)規(guī)律的遞進(jìn)體系。數(shù)字景觀技術(shù)是空間形態(tài)科學(xué)與數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合,因此在風(fēng)景園林已有的空間形態(tài)科學(xué)教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上,有必要進(jìn)行數(shù)字化技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容,給學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)字景觀應(yīng)用的基礎(chǔ)。
第一階段教改目標(biāo)是建立風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)數(shù)字景觀技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ),主要以模型層次的數(shù)字景觀技術(shù)融
以現(xiàn)有成熟的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)實(shí)踐類(lèi)課程,結(jié)合中外聯(lián)合辦學(xué)的歷史機(jī)遇,在教學(xué)中融入數(shù)字景觀技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐,目的是掌握不同數(shù)字景觀技術(shù)在專(zhuān)業(yè)實(shí)踐中的應(yīng)用。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有課程中成熟的設(shè)計(jì)實(shí)踐類(lèi)課程包括《風(fēng)景園林制圖》《風(fēng)景園林設(shè)計(jì)》《風(fēng)景園林建筑設(shè)計(jì)》以及《風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)》,協(xié)同這些實(shí)踐類(lèi)課程,融入核心的數(shù)字景觀技術(shù)(表3)。
經(jīng)過(guò)這兩個(gè)階段的教學(xué)改革融合,初步建立風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)數(shù)字景觀技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ),使本科畢業(yè)生具備實(shí)踐運(yùn)用的能力,并且初步達(dá)到協(xié)同層次技術(shù)能力,為以后的實(shí)踐工作打下基礎(chǔ)。入現(xiàn)有課程的方式進(jìn)行。風(fēng)景園林專(zhuān)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(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)》等課程。結(jié)合目前最新的成熟核心技術(shù),對(duì)這類(lèi)課程內(nèi)容進(jìn)行升級(jí)(表2)。
數(shù)字景觀技術(shù)整合層次教學(xué)改革實(shí)踐,是以整合層次應(yīng)用深度對(duì)各類(lèi)技術(shù)綜合運(yùn)用的教學(xué)實(shí)踐,其目的是通過(guò)教學(xué)令學(xué)生具備數(shù)字景觀技術(shù)綜合運(yùn)用的能力。以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)與澳洲紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)聯(lián)合辦風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)3+2國(guó)際班的機(jī)遇,從目前學(xué)科社會(huì)實(shí)踐的實(shí)際需求出發(fā),數(shù)字景觀教學(xué)體系建議增加以下課程內(nèi)容。
4.3.1 《場(chǎng)地?cái)?shù)字化分析及設(shè)計(jì)策略》
傳統(tǒng)的風(fēng)景園林學(xué)科缺少量化分析的工具,設(shè)計(jì)實(shí)踐及教學(xué)往往基于經(jīng)驗(yàn),以感性為基礎(chǔ)。現(xiàn)代風(fēng)景園林學(xué)是感性與理性相結(jié)合的學(xué)科,需要定量的科學(xué)研究手段,使得風(fēng)景園林學(xué)發(fā)展更科學(xué)。
《場(chǎng)地?cái)?shù)字化分析及設(shè)計(jì)策略》的主要內(nèi)容是基于場(chǎng)地信息采集技術(shù),進(jìn)行場(chǎng)地量化分析技術(shù),并結(jié)合量化分析對(duì)不同設(shè)計(jì)策略進(jìn)行對(duì)比研究。分析階段主要應(yīng)用Ecotect分析場(chǎng)地光、熱環(huán)境;應(yīng)用Phoenics分析場(chǎng)地風(fēng)環(huán)境;應(yīng)用CadnaA分析場(chǎng)地聲環(huán)境。結(jié)合地區(qū)降雨等地理信息,分析對(duì)比場(chǎng)地設(shè)計(jì)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(jì)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(chǎng)地?cái)?shù)字化分析及設(shè)計(jì)策略》不能僅限于理論教學(xué)環(huán)節(jié),應(yīng)該結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)同步進(jìn)行。結(jié)合第一階段教改的測(cè)量學(xué)教學(xué)基礎(chǔ),運(yùn)用無(wú)人機(jī)航拍、3D掃描儀等新技術(shù),將場(chǎng)地信息數(shù)字化。通過(guò)上機(jī)教學(xué)環(huán)節(jié),幫助學(xué)生在實(shí)操過(guò)程中鞏固第二階段教改的軟件教學(xué)基礎(chǔ)。
當(dāng)下生態(tài)文明建設(shè)的背景下,給風(fēng)景園林設(shè)計(jì)提出了更高的生態(tài)可持續(xù)性要求。同時(shí)隨著社會(huì)發(fā)展,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度越來(lái)越高,各類(lèi)綠色評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)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(biāo),難以跟上社會(huì)的實(shí)際需求。《場(chǎng)地?cái)?shù)字化分析及設(shè)計(jì)策略》課程的開(kāi)設(shè)能夠幫助學(xué)生有效應(yīng)對(duì)以上需求。
4.3.2 《景觀BIM應(yīng)用技術(shù)》
由國(guó)家工業(yè)與信息化部牽頭編制的《建筑信息模型(BIM)應(yīng)用工程師專(zhuān)業(yè)技術(shù)技能人才培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)》是國(guó)內(nèi)第一部權(quán)威的全專(zhuān)業(yè)行業(yè)人才認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),其中明確了“景觀BIM應(yīng)用工程師”的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。本門(mén)課程的主要內(nèi)容是結(jié)合人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)教學(xué),助力學(xué)生通過(guò)參加工業(yè)與信息化部教育與考試中心管轄下的實(shí)訓(xùn)中心考試,獲得“景觀BIM應(yīng)用工程師”認(rèn)證。在目前數(shù)字景觀技術(shù)概念尚未明確,教學(xué)手段各有千秋的背景下,數(shù)字景觀教學(xué)體系更應(yīng)當(dāng)積極地與國(guó)家級(jí)行業(yè)人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)接軌。構(gòu)建規(guī)范化的課程體系,是增強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量的直接途徑,也是提升學(xué)生綜合素質(zhì)有效手段,更是直接對(duì)標(biāo)本行業(yè)面臨數(shù)字化人才緊缺形勢(shì)的有效措施。
基于這些背景,設(shè)置《景觀BIM應(yīng)用技術(shù)》課程,根據(jù)《建筑信息模型(BIM)應(yīng)用工程師專(zhuān)業(yè)技術(shù)技能人才培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)》中景觀應(yīng)用BIM工程師的人才要求,下設(shè)標(biāo)準(zhǔn)研究、參數(shù)化技術(shù)、工程應(yīng)用要點(diǎn)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(xué)生建立標(biāo)準(zhǔn)化、參數(shù)化、協(xié)同化的數(shù)字景觀應(yīng)用思維,提升項(xiàng)目協(xié)作溝通能力。
4.3.3 數(shù)字景觀方向畢業(yè)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是最能綜合體現(xiàn)學(xué)生本科學(xué)習(xí)成效的重要節(jié)點(diǎn),也是最能鍛煉學(xué)生綜合能力的教學(xué)核心課程。因此風(fēng)景園林專(zhuān)業(yè)數(shù)字景觀方向教學(xué)改革,應(yīng)當(dāng)結(jié)合增設(shè)專(zhuān)門(mén)的畢業(yè)設(shè)計(jì)方向選題,對(duì)學(xué)生數(shù)字景觀技術(shù)學(xué)習(xí)成效進(jìn)行綜合提升。
數(shù)字景觀方向畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)置,應(yīng)當(dāng)考慮多階段、多專(zhuān)業(yè)共同協(xié)同,并應(yīng)用于設(shè)計(jì)、施工模擬等多個(gè)階段,結(jié)合最新的數(shù)字化表達(dá)手段,如VR、AR等虛擬成果展示等,綜合檢驗(yàn)學(xué)生經(jīng)過(guò)數(shù)字景觀第一、第二階段的教學(xué)改革的學(xué)習(xí)成效。

圖 1 使用Ecotect軟件對(duì)環(huán)境陰影范圍可視化模擬分析
在惠州市龍門(mén)縣天堂山鎮(zhèn)愛(ài)樹(shù)鄉(xiāng)院智慧鄉(xiāng)村工作坊中,數(shù)字景觀研究平臺(tái)通過(guò)對(duì)場(chǎng)地的熱輻射情況(圖1~2)、風(fēng)速情況(圖 3)等分析,完成了智慧鄉(xiāng)村的相關(guān)設(shè)計(jì)(圖 4)。數(shù)字景觀技術(shù)應(yīng)用在智慧鄉(xiāng)村設(shè)計(jì)中,通過(guò)設(shè)計(jì)與成本的軟件信息協(xié)同實(shí)現(xiàn)了成本精準(zhǔn)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(fù)雜造型的門(mén)檻;遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控提高了施工監(jiān)督的效率等實(shí)際成效[9]。
風(fēng)景園林學(xué)科的數(shù)字景觀技術(shù)是一條必由之路。新時(shí)代的生態(tài)文明建設(shè)對(duì)風(fēng)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(fēng)景園林從業(yè)者需要處理的信息數(shù)據(jù)越來(lái)越多層次與復(fù)合化,需要考慮的東西越來(lái)越多。在這種情況下,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)字景觀研究平臺(tái)通過(guò)與現(xiàn)有課程的融合教學(xué)、新設(shè)課程的獨(dú)立板塊教學(xué)以及中外聯(lián)合國(guó)際班教學(xué)、聯(lián)合工作坊等多種手段相結(jié)合的教學(xué)方式,循序漸進(jìn)地實(shí)施數(shù)字景觀教學(xué)計(jì)劃,逐步構(gòu)建富有華南地區(qū)實(shí)踐特色的數(shù)字景觀教學(xué)體系,培養(yǎng)社會(huì)緊缺的專(zhuān)業(yè)型信息化人才。

圖 2 使用Ecotect軟件對(duì)環(huán)境日照時(shí)間的量化分析

圖 3 使用Phoenics軟件對(duì)環(huán)境風(fēng)向及風(fēng)速的量化分析

圖 4 Revit在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用