輔助設(shè)計(jì)論文：園林設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)運(yùn)用優(yōu)劣勢探討

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本文作者：許大為、楊彤彤 單位：東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院

時(shí)至今日，由于園林是一個(gè)新興學(xué)科專業(yè)，其計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的開發(fā)也沒能像傳統(tǒng)的機(jī)械制造、建筑設(shè)計(jì)、藝術(shù)廣告創(chuàng)作等學(xué)科的成熟發(fā)展。但宏觀來看，由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的獨(dú)特魅力和深厚的發(fā)展前景，相信在設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造應(yīng)用下，必將對園林設(shè)計(jì)產(chǎn)生不可估量的推動(dòng)，創(chuàng)作出不可比擬的優(yōu)秀作品，使園林設(shè)計(jì)的發(fā)展更加多元化、參數(shù)化、規(guī)范化。該文旨在探討計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀和在園林學(xué)科的應(yīng)用以及利弊加以分析，展望其在園林設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用前景，拓寬景觀設(shè)計(jì)的創(chuàng)作、體驗(yàn)新視野，促使園林設(shè)計(jì)向更成熟的方向發(fā)展[1-2]。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在園林中的應(yīng)用

在園林設(shè)計(jì)中，利用線條表達(dá)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念，以文字作為說明輔助，這就使非專業(yè)人員難以全面了解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖。因此，設(shè)計(jì)師通過園林效果圖來表達(dá)作品。利用手繪或者計(jì)算機(jī)繪制的園林效果圖，以一種直觀易懂的方式，使雙方進(jìn)行有效溝通。計(jì)算機(jī)效果圖相較于手繪圖紙清晰度高、還原真實(shí)性強(qiáng)，既利于直觀理解，又可以作為構(gòu)思方案的參考。從流程上講，設(shè)計(jì)師構(gòu)思出概念方案后，通過AutoCAD繪制出方案底圖，這其中包括園林路網(wǎng)、水體形狀、地形設(shè)計(jì)以及植物配置，之后利用SketchUp或者3Dmax等軟件進(jìn)行建模，主要做建筑模型、水體、地形高度賦予、小品廣場鋪裝等材質(zhì)賦予，渲染出圖后，利用Photoshop軟件做后期進(jìn)一步處理，即可完成一幅園林效果圖。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在園林中的應(yīng)用形式

1方案概念階段———推敲方案

當(dāng)一個(gè)新項(xiàng)目開始設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行基地周邊環(huán)境分析，調(diào)查基地現(xiàn)狀，然后利用手繪的形式把基地各個(gè)要素簡單勾勒出來。之后形成的概念初稿，是以手繪形式劃分的景觀分區(qū)、主要園路、水體、地形的草圖。然后把紙質(zhì)掃描轉(zhuǎn)化成電子媒介，細(xì)致地推敲空間感、尺度感。這時(shí)，就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件發(fā)揮用處的時(shí)候，應(yīng)利用建模軟件進(jìn)行模擬，在計(jì)算機(jī)里直觀地表現(xiàn)出概念方案的即時(shí)模擬，發(fā)現(xiàn)效果不理想，就可以及時(shí)改動(dòng)，而不需要像傳統(tǒng)手繪需要重新繪制的重復(fù)勞動(dòng)。與此同時(shí)，在高效建模過程，可以利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的光照功能，將一天中、一年中的日照變化進(jìn)行演示模擬，更可以將一年四季的植物季相變化進(jìn)行模擬，使得園林設(shè)計(jì)更加富于美觀和科學(xué)合理[3]。

2方案設(shè)計(jì)階段———細(xì)化方案

經(jīng)過概念方案階段和園林設(shè)計(jì)師的推敲，對方案有了全方位的了解，定稿后要進(jìn)行方案的細(xì)化，通過CAD矢量圖的繪制，可以精確地表達(dá)方案的每一處細(xì)節(jié)。也可應(yīng)用在植物配置上，進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計(jì)和平面樹形的批量復(fù)制，同時(shí)進(jìn)行精確的建模和渲染等工作。

3方案成熟階段———表現(xiàn)方案

以上幾步完成之后，盡管園林設(shè)計(jì)所要表達(dá)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)手段都已清晰明了，但對于沒有景觀設(shè)計(jì)相關(guān)知識的人來說，仍然不能理解設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖。因此，在這個(gè)環(huán)節(jié)，就需要用翻譯的手段來展示給大眾，這就需要通過計(jì)算機(jī)制作表現(xiàn)圖來實(shí)現(xiàn)。

（1）二維和三維的表現(xiàn)形式。二維即在一個(gè)平面的上下、左右方向，沒有前后之分。只有面積，沒有體積。三維即在二維平面系中加入了一個(gè)方向向量，構(gòu)成空間系，形成了空間。在園林效果圖中，二維和三維具體指平面圖和鳥瞰圖或者透視圖，只能提供人們平面的意向效果和視覺體驗(yàn)。

（2）四維和虛擬現(xiàn)實(shí)的表現(xiàn)形式。四維即指時(shí)空，是指在空間構(gòu)架上在普通三維空間加上時(shí)間軸，即在空間中物體有了動(dòng)態(tài)。在園林設(shè)計(jì)中，這種四維不再是一個(gè)靜止的畫面，而是一個(gè)流動(dòng)的動(dòng)態(tài)景觀，或者叫做動(dòng)畫制作。這是二維或者三維的圖紙所不能表現(xiàn)出來的。隨著技術(shù)的發(fā)展，近年來出現(xiàn)了即時(shí)模擬交互式場景技術(shù)的應(yīng)用，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（virtualreality，VR）。是利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的一種人為虛擬環(huán)境，可通過視覺、聽覺、觸覺來感知。客戶端通過自己控制視點(diǎn)，直接的、多角度的、自由的對園林環(huán)境進(jìn)行觀察，給人一種身臨其境的感覺，形成了交互式交流[4]。

對比計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)表現(xiàn)形式的優(yōu)缺點(diǎn)

1工作效率高

在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件沒開發(fā)之前，園林設(shè)計(jì)的表現(xiàn)是以手繪為主，以沙盤建模等作為效果展示，在這個(gè)過程中，優(yōu)異的繪畫功底和技巧起到了很重要的作用。手繪的表現(xiàn)飄逸令人遐想無限，但其局限性也漸漸表現(xiàn)出來。這個(gè)問題通過采用計(jì)算機(jī)制圖便會迎刃而解，如精確計(jì)算各園林小品、建筑、樹木之間的比例關(guān)系。在手繪過程中，每張圖紙不能多人同時(shí)繪制，且每人繪畫功底和風(fēng)格不會嚴(yán)格統(tǒng)一。但計(jì)算機(jī)制圖就可大大提高工作效率，使圖紙繪制的風(fēng)格一致，批量繪制效果表現(xiàn)圖，而且存放容易，易復(fù)制，易傳播。

2表現(xiàn)形式多樣

計(jì)算機(jī)制圖有著不同于傳統(tǒng)手繪的仿真、現(xiàn)實(shí)感，而且有著豐富的立體光影和虛擬現(xiàn)實(shí)的多感官感受，模擬高山流水、四季季相變化、行走其間的效果等，這是傳統(tǒng)手繪所不能比擬的。隨著設(shè)計(jì)師的大膽創(chuàng)新，手繪和計(jì)算機(jī)制圖的結(jié)合也越來越緊密，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)制圖呆板生硬，通過掃描燈技術(shù)，將紙質(zhì)媒介的手繪底圖輸入電腦，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模仿手繪的色彩、風(fēng)格、筆觸上色繪制，形成了獨(dú)特的表現(xiàn)形式。另外，例如玻璃、水體、各種質(zhì)感的真實(shí)還原，是需要極強(qiáng)的手繪功底和各種創(chuàng)作手法的結(jié)合，而計(jì)算機(jī)所擁有的材質(zhì)庫模擬出的材質(zhì)真實(shí)還原，是手繪所不能快速、有質(zhì)感的表現(xiàn)的[5]。

3資源的節(jié)約

傳統(tǒng)的建模表現(xiàn)是以雕塑形式，需要材料的配合才能完成的作品。從購買到制作都需要相關(guān)技術(shù)人員來完成，而計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制作的模型，只需要一個(gè)人就能完成。更大的優(yōu)點(diǎn)在于其建模速度快，可復(fù)制性高，不會受時(shí)間空間的限制而使模型變色變形，且便于修改和存儲，這就大大減少了人力、物力和資源的消耗。新興的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓人們在工程沒有竣工的時(shí)候，體驗(yàn)到設(shè)計(jì)方案的最終結(jié)果，既節(jié)省了時(shí)間，又減少了盲目施工帶來的經(jīng)濟(jì)損失，大大降低了設(shè)計(jì)方案的風(fēng)險(xiǎn)性，減少了資源的浪費(fèi)。

4弊端

雖然計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍有弊端存在。計(jì)算機(jī)制圖雖然彌補(bǔ)了手繪的不足，使傳統(tǒng)的繪制擺脫了繁重的手工繪制過程。但手繪過程中畫風(fēng)的飄逸和思想的火花卻是計(jì)算機(jī)所無法比擬的，其追求的整體氣氛的烘托和意境的渲染，尤其藝術(shù)性的張力是計(jì)算機(jī)制圖所無法趕超的。隨著計(jì)算機(jī)的推廣，同樣出現(xiàn)了人為的弊端，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是一些設(shè)計(jì)師只是注重效果圖的美觀，而忽略了設(shè)計(jì)的質(zhì)量，使得設(shè)計(jì)與效果圖脫節(jié)。認(rèn)為效果圖只是表現(xiàn)，并沒有與實(shí)際方案相一致，與實(shí)際不符。二是隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)資源的共享和可復(fù)制性，使一些設(shè)計(jì)師對設(shè)計(jì)方案通過快捷分享和積累，隨后利用拼湊、堆砌方案的方法做設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)沒有獨(dú)創(chuàng)性、獨(dú)特性、因地制宜性，導(dǎo)致沒有設(shè)計(jì)靈魂?！秷@冶》“興造論”中有“三分匠人，七分主人”之說，即園林的好壞在于設(shè)計(jì)師的審美觀念、專業(yè)技能和藝術(shù)修養(yǎng)等。設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)理念所包含得精神、文化素養(yǎng)上的深層內(nèi)涵，是計(jì)算機(jī)所無法完成和代替的。三是計(jì)算機(jī)的便于統(tǒng)一性，也使得設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作手法單一、過于同一，使得原本藝術(shù)性很強(qiáng)的園林設(shè)計(jì)變成千篇一律的效果圖拷貝工作，失去了個(gè)性的藝術(shù)品不能稱之為藝術(shù)品。園林這門復(fù)雜的時(shí)空藝術(shù)更是需要設(shè)計(jì)師的靈魂去把握方向。四是有些設(shè)計(jì)師為了迎合客戶的需求和審美，并沒有將效果圖作為設(shè)計(jì)師的輔助工具，而是作為吸引人眼球的廣告。盡管設(shè)計(jì)有許多疏漏，但利用絢麗的效果圖迎合客戶口味，獲得好評，這是一種不良的傾向。因地制宜、符合場地環(huán)境、以人為本，創(chuàng)造良好的園林環(huán)境空間才是園林設(shè)計(jì)的根本任務(wù)。

小結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能等技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。與園林相關(guān)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、樹木生長模擬系統(tǒng)、監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)等有了長足的開發(fā)進(jìn)步，可以說計(jì)算機(jī)已經(jīng)涉及到園林的各個(gè)領(lǐng)域。園林這門綜合藝術(shù)，已經(jīng)得到人們的普遍重視，計(jì)算機(jī)輔助園林設(shè)計(jì)的發(fā)展和規(guī)范，代表著園林專業(yè)的發(fā)展水平，但仍然發(fā)展緩慢，其原因如下：一是園林專業(yè)的多學(xué)科性、設(shè)計(jì)對象復(fù)雜、信息量大決定了計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的困難性。二是國內(nèi)的核心輔助園林設(shè)計(jì)軟件較少，即使有已經(jīng)開發(fā)出的專業(yè)模塊，但因用戶量少，應(yīng)用不廣泛所不能大規(guī)模教學(xué)使用。三是中國的園林發(fā)展?fàn)顩r更是決定了在景觀學(xué)的初級階段，對于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)創(chuàng)造性的缺失。時(shí)代在發(fā)展，社會在進(jìn)步，當(dāng)思想碰撞出火花，那么便是創(chuàng)造性改革的誕生之時(shí)，相信在不斷增長的物質(zhì)文化需求上，人們的精神追求會促使園林和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相輔相成的發(fā)展下去，把這門時(shí)空藝術(shù)發(fā)展的淋漓盡致，實(shí)現(xiàn)明日的設(shè)計(jì)大國之夢想。