基于人工智能的非線性交互式城市綠道探索研究

1人工智能對城市綠道景觀設計的影響

1.1生態模擬與人群分析

人工智能可以通過大數據對生態敏感性進行評估來達到以下目的：機器學習模型可預測開發對生態的影響，輔助設計避讓敏感區域等，提高城市綠道設計的可持續性和生態發展。同時人工智能還能對不同時間段的不同人群進行總結并分析得出相應結論：例如通過手機信令、社交媒體，分析居民活動熱區，優化綠道入口、服務設施布局，將綠道景觀更好地服務于大眾。

1.2智能生成綠道景觀設計方案

參數化設計工具的引入讓綠道景觀設計的過程變得更加便捷，AI可對同一地區的環境空間進行分析生成多種綠道路線方案。在景觀元素生成方面，AI能夠自動設計綠化帶、休憩節點、藝術裝置等元素，為設計人員提供更多的可行性和創意靈感，還可以將多個設計目標優化，利用遺傳算法尋找最優解，最終設計出綜合性強、符合當地文化、生態經濟效益的景觀綠道方案。

1.3選址植被氣候智能化分析

AI通過對植物生長的模擬，建立模型預測不同植被配置的長期生長效果，優化種植策略，為景觀綠道區域的駁岸設計提供實踐依據和可行性方案，另外AI會進行氣候適應性設計，利用其模擬極端天氣對綠道的影響，優化排水系統、遮蔭布局。

1.4優化公眾參與個性化體驗

AI技術在虛擬現實（VR）和增強現實（AR）兩個領域內得以運用，為景觀設計提供了全新的交互式體驗模式。在綠道的動線設計中，人工智能通過App集成AI算法，為大眾推薦出更具個性化、更實用、更具探索性的路線，為用戶推薦符合其偏好的綠道路線。

2非線性概念下的城市景觀綠道

2.1相關概念及其設計作用

2.1.1概念

非線性景觀的概念是指一種基于復雜系統理論、動態變化的景觀形態。它打破了傳統景觀設計中對線性、對稱、穩定性的依賴，轉而強調景觀的動態性、不可預測性、多維度互動以及自適應性。非線性景觀的發展同樣離不開當今人工智能技術的發展和革新，通過非線性多樣化的景觀形式，為該領域開拓出嶄新的未來。

2.1.2非線性城市景觀綠道的設計作用

首先非線性的設計豐富了城市綠道區域的景觀系統多樣性，其獨有的特性之一是斑塊與基質的交錯融合，強調人景互動。非線性的設計能夠對景觀系統的多樣性產生積極的作用。其次增加生態景觀的連續程度，擺脫傳統單一的線性景觀模式促進人與自然和諧共生。最后在該概念下的景觀綠道設計能夠增強生態景觀安全，非線性景觀綠道設計能夠通過斑塊的多樣性最大程度的為大眾提供安全，保護生態環境。使景觀綠道不僅僅成為大眾生活娛樂的空間，更是城市生態系統中重要的一環。

2.2非線性城市景觀綠道設計方法

2.2.1景觀空間的折疊

在非線性概念下的景觀設計中，空間折疊的形式區別于傳統線性式的景觀設計，這種設計造景形式強調景觀等實物發展的不確定性，具有靈活多變的特性。具體的設計方式是在特定的景觀區域將其主體進行翻轉、折疊、旋轉壓縮、疊加等。同時兼顧了景觀細部和整體的特點。很多景觀設計師在非線性手法的影響下，展現出既動態又復雜的序列空間形式。非線性景觀的表現形式不是唯一的，而是一種適應自然、在復雜環境中演化的景觀。通過這種景觀空間的折疊能夠增加空間的層次感和律動感，巧妙地利用人與自然的關系達到人景合一的目的。

2.2.2景觀空間的分形

分形理論是非線性科學中另外一個重要的理論，它是描述、分析、理解混沌運動的一種工具，也是非線性景觀研究的重要內容。在非線性景觀設計中起到穩定整體景觀生態的作用。分形具有高連通、復雜性的特征，非線性式的景觀分形是強調景觀空間的整體變化。因此非線性式的景觀空間分形手法強調統一與平衡。回到本文主要論點中來，城市景觀綠道由于地塊以及不同區域發展的復雜性和多樣性決定了該類型的設計體量是龐大的，非線性式的分形手法能夠從局部出發，兼顧整體的同時促進綠道景觀生態的穩定發展。

2.2.3景觀形態的扭曲

隨著近年來大量的非線性式建筑以及公共藝術裝置的涌現，其造型越來越受到大眾的喜愛和追捧，主要核心是將原本有序的形體進行一定角度和大小的旋轉、扭曲等方式創造出一種新的律動感形態，在城市景觀綠道的設計中可以更多地營造出動態元素，改變步行道、休息區以及娛樂空間的結合方式。不規則的景觀路線和多樣化的景觀設施能夠更好地調動受眾人群的積極性，增強大眾的體驗感。

2.2.4景觀綠道與實景的模擬

景觀綠道的形式更多的是源自江河湖海等多種自然形態，非線性景觀為了追求和諧共生的理念會通過實景場地模擬的設計方式加強景與大自然的融合發展，最大限度地做到保護原有地區的生態景觀。例如，西班牙貝尼多姆西海岸景觀步行道設計，通過對不同景觀斑塊和基質的模擬，設計出景觀小品以及休憩路徑等，造型模擬當地海岸線的基本形態，構建出非線性式的景觀綠道，這種設計手法亦可加強生態環境保護，通過變化排水系統的位置提高生態植物的生存能力。實景模擬的手法有助于改善傳統景觀綠道設計中的不足。

3人工智能與非線性綠道景觀的構建

3.1智能場地分析模式

本文第三部分旨在探索人工智能和非線性設計在武漢東湖綠道中的可行性。在武漢東湖綠道的區位分析中，其“一心三帶\"式的構造組成了東湖綠道整體的核型架構，水域面積達32.6平方公里，其中包含了多種生物通道、上百種動物棲息地。本次非線性景觀設計研究的主體位于東湖綠道梨園景區入口處的湖中道，長約7公里，植物的結構層次較為稀少，景觀道路多以自然步行道為主。在場地調研中的具體做法有：通過衛星遙感、無人機航拍、激光雷達等技術獲取高精度地形數據，結合AI算法進行地形特征提取（如湖中道區域的坡度、高程、水系分布），最大程度地提高湖中道區域的利用率。

自動識別場地內的地質風險區域（如滑坡、水土流失區域）生成風險地圖。由于湖中道區域整體路線相對平緩，該功能的運用可達到預估風險和防治自然災害的目的。

湖中道區域的植物結構層次相對匱乏，在數據分析的過程中，AI可評估場地內瀕危植物分布，自動劃定保護緩沖區優化綠道植被布局，為該區域的生態植物發展提供更多可行性方案。

3.2人流與行為模式的預測

武漢東湖綠道梨園入口多以大學生以及周邊居民為主，為了體現湖中道業態分布多樣化的特點，需多維度考察人流動線以及人員構成等信息。通過人工智能搜尋歷史數據并生成相對應的分析圖，利用熱力圖分析用戶活動熱點，優化服務設施的選址，加強湖中道區域景觀設施的互動性。人工智能還會預測節假日高峰人流，提出適當拓寬綠道節點或增設分流路徑等方案，AI通過神經網絡分析周邊路網結構，評估綠道與公共交通站點的銜接效率，最后基于POI（興趣點）數據，識別潛在用戶來源，推薦出具體通勤高峰時段開放自行車或非機動車的實施方案提升綠道使用率。綜上所述，人工智能的場地分析能夠幫助設計者在東湖綠道前期設計中獲取更多有效信息，為綠道設計提供更多思考的角度，增強設計過程中的便捷性和準確性。

3.3非線性景觀的方案生成

為了提高湖中道景觀區域整體可適用、互動、保護生態等性質，筆者嘗試利用人工智能技術輔助于該區域景觀方案的設計，運用Midjourney生成概念草圖，AI結合參數化建模工具根據湖中道的環境數據、光照、風向等動態調整設計形態，優化景觀綠道整體的空間布局，利用前文中提到的非線性手法設計景觀方案。人工智能還可以在景觀平面圖的繪制中幫助自動化繪圖與標注，AI通過計算機視覺和自然語言處理識別設計意圖，自動生成相對應的景觀平面圖，需利用到的軟件：Auto-CAD2024（AI驅動的智能標注）Sketch2CAD（AI插件）。最后在方案設計的過程中AI還能夠驅動云端CAD平臺，支持多數量的設計者協同設計，并基于反饋實時優化湖中道設計方案，利用到的軟件有：FusionTeam、On-shape等輔助工具。

3.4人景結合的交互方式

前文提到非線性式的景觀綠道設計特點之一是強調人與自然和諧發展，打造人景互動式的綠道體驗。AI在東湖綠道湖中道的交互性設計中能夠起到關鍵性作用：首先通過前期AI大數據的分析統計該區域的人流密度、停留時間、活動類型自動生成相對應的用戶偏好及需求，同時對該區域的照明霧化控溫系統等進行智能化動態管理，滿足大量人群需求。其次在湖中道步行區域的景觀節點設計中，AI能夠通過結合自然仿生學模擬實景場地，設計出環保性能強、工作效率高的太陽能板或自動修復混凝土等設施，加強資源利用的同時提升可持續性。在湖中道中段區域人流量相對較緩，有足夠的空間設計景觀公共交互裝置，可通過攝像頭與AI圖像識別技術等實現手勢控制、動態式投影、AR虛擬導覽，增強人與綠道景觀的互動性。因此人工智能對非線性景觀中的交互裝置設計起到了關鍵性的作用。

4機遇與挑戰

人工智能已經與人類社會的各個生活場景呈現出深度交互之勢。其高適配性可服務于多種行業，滿足各種任務需求。本文研究的人工智能與非線性景觀綠道的構建亦是如此，AI為景觀綠道設計提供了多樣化、便捷式的服務，為設計師提供了多種思路以及設計方案。與此同時也面臨著諸多挑戰，首先人工智能機械化式的處理雖然提高了效率，但是對于景觀布局中的那些人文因素、人性化的處理相對匱乏，景觀設計需要通過一座城市一個區域的文化來與受眾產生共鳴，人工智能的設計思考方式能否做到這一步目前還有待商權。其次人工智能對于某些區域相對極端環境下的設計思考缺乏一定的合理性，對于多文化、復雜地理環境下的景觀適配性需要進一步加強。最后人工智能大數據對于人流的檢測以及行為分析等可能會過度采集用戶數據，導致用戶私密信息的泄漏，這些都是人工智能與非線性景觀綠道設計構建需要面對的挑戰。

5結論

人工智能技術正在逐漸改變景觀綠道設計領域，為景觀方案設計以及文化的交融提供了更多可能性，幫助設計師更全面、精準地完成綠道設計方案。非線性形式的景觀綠道也已然成為該領域發展的主流趨勢，AI能夠通過多種技術形式對非線性景觀綠道進行框架構建、細節設計以及生態維護等。盡管AI運用廣泛，但在部分發展層面仍然受到技術瓶頸和大眾認知不足的考驗，AI輔助景觀設計領域是大勢所趨，推進其技術的發展將引領城市景觀綠道設計走向多樣化、智能化以及可持續發展的未來，創造人類更舒適的景觀綠道環境和高質量的城市居住空間。

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