數字化設計在鄉村環境建設中的運用研究

張馳

摘 要：在信息技術日趨成熟的時代背景下，數字技術已經能夠實現一切實體性、物質性的現象與代碼之間進行編碼、壓縮、傳輸、轉換的可能。在信息時代，科學技術與藝術的關系也日趨緊密，數字技術在設計領域的研究與實踐越來越多。與此同時，國家大力進行鄉村建設，全面推進鄉村振興，但目前鄉村建設存在著諸多的問題，反映到環境建設上主要為參與主體、內容、形式和可持續性的普遍性問題。基于對數字技術的了解，對鄉村環境建設中數字化設計與建造的已有實踐進行調研分析，多角度分析鄉村環境建設中的數字化設計與建造技術的運用，以期更好地解決鄉村環境建設的普遍性問題。

關鍵詞：數字技術;數字化設計與建造;鄉村環境建設

一、研究緣起：數字技術與“鄉建熱”

如今，信息技術日趨成熟，數字技術已經能夠實現一切實體性、物質性的現象與代碼之間進行編碼、壓縮、傳輸、轉換的可能。數字技術對設計師的思維模式、工作方式和設計方法產生了重大的影響，數字技術使人腦的想象空間實現更多維度的延伸，數字化設計與建造技術可以實現從虛擬的數字概念性設計到實體建造。設計領域的數字技術開始從僅關注數字概念設計到關注計算機輔助設計以及實體建造，數字化設計與建造技術的研究、實踐成為設計界的熱門話題。

自從國家號召美麗鄉村建設、提出鄉村振興戰略以來，大批設計師投身到鄉村建設之中，我國掀起了新一輪的鄉建熱潮。近年來，隨著鄉村振興戰略的實施，大批設計師開始進行鄉村環境建設，掀起了鄉村建設熱潮，數字化設計與建造技術也作為設計師改善鄉村環境的設計方法而登上鄉村建設舞臺。“鄉建熱”反映了當前國人對鄉村問題的高度關注，也說明鄉村迎來了新的發展機遇。但同時，鄉村建設也存在諸多問題，反映到環境建設上主要為參與主體、內容、形式和可持續性的普遍性問題。

目前部分設計師已將數字化設計與建造技術應用于鄉村環境建設，本文通過對實際案例進行研究，多角度分析鄉村環境建設中運用的數字化設計與建造技術，以期更好地解決鄉村環境建設的普遍性問題。

二、研究對象：鄉村環境建設中的數字化設計與建造技術

數字化設計與建造技術可以說是設計師的“工具包”。在理論層面，數字化設計與建造技術是對傳統建構方式的繼承和發展;在操作層面，它是通過計算機實現設計與建造的緊密結合。這一結合使得設計與建造的過程不再只是單純的形式生成或理性卻簡單的材料選擇與搭配，而變成基于形式但高于形式，同時崇尚建造并創新建造的新模式。同時，數字化建造追求高技但不避諱低技，通過計算機技術的適當介入，在可控制的范圍內使傳統營造思想和技法通過參數化輔助建造的模式獲得批判性的延伸。數字化設計與建造必然會驅動建筑范式的革新。實現工具從手工、傳統機械向數控機械轉變，操作對象從傳統材料變成新三維成型技術下的多維材料，再變成新材料技術影響下的復合材料。

數字化設計與建造技術在設計技術部分主要有數字化表現（如三維模型可視化、參數模型、虛擬現實、增強現實、混合現實、虛擬仿真等）、數字化設計方法（BIM技術、建筑性能分析與設計、基于使用者行為模擬的設計、基于算法的設計等），在建造技術部分主要有激光切割、3D打印、數控機床加工、機械臂加工等智能制造手段。

文章主要針對鄉村環境建設中數字化設計與建造技術實踐進行研究，主要關注數字化設計與建造中的三維模型的可視化、BIM技術、基于算法的設計等方面。

三、案例解析：數字化設計與建造技術在鄉村環境建設中的運用

（一）竹藝村——參數化與傳統工藝再生

在四川道明竹里的項目實踐中，設計師袁峰運用了數字化設計與建造技術，采用了參數化設計方法并結合預制裝配化建造手段。

道明竹里竹編工藝有著源遠流長的歷史，在設計當中，建筑立面與本地竹編工藝的結合，為建筑業的發展注入新的生機。在景觀環境的設計中，設計師將參數化設計和當地傳統材料——竹子進行融合，給人們帶來既熟悉但空間感受又完全不同的全新體驗。

數字技術與歷史悠久的地方技藝、文化高效融合，能促使傳統技藝不斷更新，適應時代和人們需求的變化。

越來越多的人的思想發生轉變，開始意識到由于各個鄉村的經濟實力、傳統材料的差異，鄉村環境建設并不能用某一種工業系統去統一完成。對于投身于鄉村環境建設的設計師而言，單純地設計一個漂亮的房子不是最重要的，重要的是通過一個產業化體系去改變一個地方。

（二）奉賢村——運用BIM技術定制鄉宅

上海奉賢村所處位置是城市周邊地帶，回遷設計需要把農民土地集中，建設居住示范區。

鄉村環境建設不是某一方所能單獨決定和完成的，設計師并不能決定鄉村環境建設的所有內容。設計師主要負責設計和建造，架起村民和相關部門之間的橋梁。上海奉賢村的設計正是運用了數字化設計方法中的BIM技術，從而打通了相關部門、村民、設計師及施工方之間的關系。

在設計該項目時，根據國家對于鄉村住宅的相關政策，從而推導出標準戶型，并且將所有跟造價相關的立面體系進行梳理編碼。不同于對城市進行設計的梳理編碼，在此項目上的梳理主要是為了給村民提供可以參與設計、自主選擇的共造機會。

在推導出標準戶型以后，設計師與村民利用Revit模型進行高效的現場溝通。部分村民不會使用電腦，所以設計師制作出有五個選擇方向的住宅設計手冊，這五個方向的設計是在控制造價的基礎上進行的。第一步，選擇平面，村民可以根據住戶人數選擇戶型;第二步，選擇門斗，村民可以根據自己的喜好選擇門斗的形式;第三步，選擇屋頂形式;第四步，選擇立面形式，村民可以根據自己的生活習慣決定立面開窗的形式，可自主選擇開幾個窗戶、開多大尺寸的窗戶、平窗還是凸窗等;第五步，選擇立面材料，村民可以決定自己住宅的立面是用磚還是用涂料。選擇完成后，現場用彩色打印機把四個立面及鳥瞰圖打印出來。村民因為參與了自己住宅的部分設計，對此十分感興趣，也因此對自己所居住的鄉村環境產生了認同感與歸屬感。該項目通過BIM技術村民進行貼身服務，建立了一個村民、設計師、相關部門及施工方對話的渠道。

四、思考辨析：多角度分析鄉村環境數字化設計與建造技術

（一）共建——提高村民參與度

對于鄉村環境建設的主體性問題，中華人民共和國住房和城鄉建設部提出了將“共同締造”理念運用到鄉村建設中來。這樣能充分發揮村民、相關部門、設計師三方的力量，鄉村環境建設的主體性問題也會得到進一步的解決，提高村民的參與度。但是由于村民普遍文化水平不高，很難參與具體的設計創作，只能在設計過程中提出自己的愿景，實際上村民的參與興致并不高。

數字化設計方法基于算法制定的規則，使人人都變成設計師。只需要改變小小的一個變量就可以在在短時間內生成若干模型方案，而村民就可以在設計師制定的規則內依自己喜好、生活習慣等來選擇自己居住環境的設計形式，并且模型信息的可視化使村民能夠更直接地參與鄉村環境建設，村民對于鄉村環境會更有認同感和歸屬感。

（二）高效——縮短設計建造周期

將數字化設計與建造技術應用到鄉村環境建設之中，對于各方都有極大的幫助。

對于設計師而言，數字化技術可以實現設計和建造的一體化，實現質量可控;對于相關部門而言，BIM技術的介入可以很好地控制造價;對于施工方而言，可視化的模型能清晰展示各種細節，使施工團隊可以在不犧牲質量的前提之下實現精準快速建造，從而提高施工效率，降低施工難度。

（三）引流——激發鄉村活力

目前鄉村發展的主要問題在于一些村莊缺人氣、缺活力、缺生機。部分鄉村十分破敗，老弱婦孺留守，房堵窗、戶封門，村里可以見到的年輕人不多，村莊空心化、農戶空巢化、農民老齡化的趨勢不斷加劇。

數字化設計與建造技術的一個優勢就是對于非線性形式的設計和建造，這種異形的建筑或景觀構筑物借由當今發達的網絡平臺，可以給鄉村帶來超乎想象的人流量，進而激發鄉村的活力，促進鄉村發展。

（四）多維——材料的多維表達

進行鄉村環境建設，要考慮鄉村的特性，運用各種材料進行多維表達。

數字技術的先進和鄉村的相對落后，構成了二者的矛盾關系，而材料或許是二者的融合劑，利用數字化設計與建造技術，可以對傳統材料進行多維表達，使數字技術更好地服務鄉村環境建設。

（五）更新——促進傳統工藝更新

哲學教授安迪·克拉克認為，人生來就是半人半機器。很久之前人類就開始使用工具，現在延伸為與機器人進行合作。

在信息化時代，與其渲染傳統工藝的過時，不如將之合理地融入鄉村環境建設，或許會有超乎意料的效果。如將鄉村環境建設中景觀小品的設計與建造拆分成數字化設計建造部分和傳統工藝設計建造部分，然后組裝成一件完整的作品，或者運用數字化設計的方法進行設計，在建造層面，可以數字化建造為主、傳統手工藝為輔的方式來操作。這種結合可以促使傳統技藝更新，高效而低價地實現復雜幾何結構，從而達到適應時代變化的需求。

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作者單位：

四川美術學院