计算机辅助园林设计应用

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摘 要 计算机辅助设计已成为当今园林设计师的一种重要设计手法,其方便快捷和富于创造性的感受性和视觉冲击性,被广泛应用于园林设计的各个阶段.随着园林专业和计算机行业的迅猛发展,两者的结合开发出现了新的挑战.该文从计算机辅助设计的角度,分析其在园林设计中的应用形式以及优缺点,并对今后的发展方向进行探讨.

关 键 词 计算机辅助设计；园林设计；表现；应用

中图分类号 S731；TP31 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2012）24-0178-02

随着当今社会科学技术的迅猛发展,人们对于人居环境及生活质量的提高也有了前所未有的需求.随着计算机图形技术不断取得新的突破和进展,园林效果图的表现出现了百家争鸣的鼎盛时期.

提起计算机辅助设计,就不得不提到CG（puter　gra-phics）,即计算机图形.CG一词最早出自美国麻省理工学院的伊凡·沙瑟兰德,他在1962年的博士论文中首次用到了CG这一术语,从而为计算机图形学奠定了独立学科地位的基础.而后,广泛服务于广告、影视、动画、游戏业的CG技术,也迅速扩大到平面设计、网页设计、三维影视、多媒体编制、建筑、园林、工业设计等诸多设计领域.

在国际上,习惯将使用计算机技术进行视觉设计和生产的领域通称为CG.计算机辅助园林设计仅仅是其中的一个分支,主要指AutoCAD、Photoshop、Sketch　Up、3Dmax、Lumion、arcGIS、VUE以及绘声绘影、Premiere等一系列涉及平面、建模、后期效果处理、影音编辑的软件,较之上文所提的CG一词,范围更为明确而清晰.

在中国,计算机辅助园林设计最早可以追溯到20世纪80年代末左右,在这个萌芽阶段由于受到经济发展和对外开放程度的限制,中国的设计师并没有很多机会接触到这一方面的知识.1994年左右开始,随着家用电脑的普及和国内外优秀电脑游戏以及好莱坞电影的引进,计算机辅助设计潮流开始在国内迅猛发展,中国的设计师开始对计算机辅助设计有了最初的感性认识.时至今日,由于园林是一个新兴学科专业,其计算机辅助设计的开发也没能像传统的机械制造、建筑设计、艺术广告创作等学科的成熟发展.但宏观来看,由于计算机辅助设计的独特魅力和深厚的发展前景,相信在设计师的创造应用下,必将对园林设计产生不可估量的推动,创作出不可比拟的优秀作品,使园林设计的发展更加多元化、参数化、规范化.

该文旨在探讨计算机辅助设计的发展现状和在园林学科的应用以及利弊加以分析,展望其在园林设计方面的应用前景,拓宽景观设计的创作、体验新视野,促使园林设计向更成熟的方向发展[1-2].

1.计算机辅助设计在园林中的应用

在园林设计中,利用线条表达设计师的设计理念,以文字作为说明辅助,这就使非专业人员难以全面了解设计师的设计意图.因此,设计师通过园林效果图来表达作品.利用手绘或者计算机绘制的园林效果图,以一种直观易懂的方式,使双方进行有效沟通.计算机效果图相较于手绘图纸清晰度高、还原真实性强,既利于直观理解,又可以作为构思方案的参考.

从流程上讲,设计师构思出概念方案后,通过AutoCAD绘制出方案底图,这其中包括园林路网、水体形状、地形设计以及植物配置,之后利用Sketch　Up或者3Dmax等软件进行建模,主要做建筑模型、水体、地形高度赋予、小品广场铺装等材质赋予,渲染出图后,利用Photoshop软件做后期进一步处理,即可完成一幅园林效果图.

2.计算机辅助设计在园林中的应用形式

2.1 方案概念阶段——推敲方案

当一个新项目开始设计时,首先应进行基地周边环境分析,调查基地现状,然后利用手绘的形式把基地各个要素简单勾勒出来.之后形成的概念初稿,是以手绘形式划分的景观分区、主要园路、水体、地形的草图.然后把纸质扫描转化成电子媒介,细致地推敲空间感、尺度感.这时,就是计算机辅助设计软件发挥用处的时候,应利用建模软件进行模拟,在计算机里直观地表现出概念方案的即时模拟,发现效果不理想,就可以及时改动,而不需要像传统手绘需要重新绘制的重复劳动.与此同时,在高效建模过程,可以利用计算机强大的光照功能,将一天中、一年中的日照变化进行演示模拟,更可以将一年四季的植物季相变化进行模拟,使得园林设计更加富于美观和科学合理[3].

2.2 方案设计阶段——细化方案

经过概念方案阶段和园林设计师的推敲,对方案有了全方位的了解,定稿后要进行方案的细化,通过CAD矢量图的绘制,可以精确地表达方案的每一处细节.也可应用在植物配置上,进行数量的统计和平面树形的批量复制,同时进行精确的建模和渲染等工作.

2.3 方案成熟阶段——表现方案

以上几步完成之后,尽管园林设计所要表达的设计理念和设计手段都已清晰明了,但对于没有景观设计相关知识的人来说,仍然不能理解设计师的设计意图.因此,在这个环节,就需要用翻译的手段来展示给大众,这就需要通过计算机制作表现图来实现.

2.3.1 二维和三维的表现形式.二维即在一个平面的上下、左右方向,没有前后之分.只有面积,没有体积.三维即在二维平面系中加入了一个方向向量,构成空间系,形成了空间.在园林效果图中,二维和三维具体指平面图和鸟瞰图或者透视图,只能提供人们平面的意向效果和视觉体验.

2.3.2 四维和虚拟现实的表现形式.四维即指时空,是指在空间构架上在普通三维空间加上时间轴,即在空间中物体有了动态.在园林设计中,这种四维不再是一个静止的画面,而是一个流动的动态景观,或者叫做动画制作.这是二维或者三维的图纸所不能表现出来的.

随着技术的发展,近年来出现了即时模拟交互式场景技术的应用,即虚拟现实技术（virtual　reality,VR）.是利用计算机产生的一种人为虚拟环境,可通过视觉、听觉、触觉来感知.客户端通过自己控制视点,直接的、多角度的、自由的对园林环境进行观察,给人一种身临其境的感觉,形成了交互式交流[4]. 3 对比计算机辅助设计和传统设计表现形式的优缺点

3.1 工作效率高

在计算机辅助设计软件没开发之前,园林设计的表现是以手绘为主,以沙盘建模等作为效果展示,在这个过程中,优异的绘画功底和技巧起到了很重要的作用.手绘的表现飘逸令人遐想无限,但其局限性也渐渐表现出来.这个问题通过采用计算机制图便会迎刃而解,如精确计算各园林小品、建筑、树木之间的比例关系.在手绘过程中,每张图纸不能多人同时绘制,且每人绘画功底和风格不会严格统一.但计算机制图就可大大提高工作效率,使图纸绘制的风格一致,批量绘制效果表现图,而且存放容易,易复制,易传播.

3.2 表现形式多样

计算机制图有着不同于传统手绘的仿真、现实感,而且有着丰富的立体光影和虚拟现实的多感官感受,模拟高山流水、四季季相变化、行走其间的效果等,这是传统手绘所不能比拟的.

随着设计师的大胆创新,手绘和计算机制图的结合也越来越紧密,传统的计算机制图呆板生硬,通过扫描灯技术,将纸质媒介的手绘底图输入电脑,通过计算机辅助设计软件进行模仿手绘的色彩、风格、笔触上色绘制,形成了独特的表现形式.

另外,例如玻璃、水体、各种质感的真实还原,是需要极强的手绘功底和各种创作手法的结合,而计算机所拥有的材质库模拟出的材质真实还原,是手绘所不能快速、有质感的表现的[5].

3.3 资源的节约

传统的建模表现是以雕塑形式,需要材料的配合才能完成的作品.从购买到制作都需要相关技术人员来完成,而计算机辅助设计制作的模型,只需要一个人就能完成.更大的优点在于其建模速度快,可复制性高,不会受时间空间的限制而使模型变色变形,且便于修改和存储,这就大大减少了人力、物力和资源的消耗.

新兴的虚拟现实技术可以让人们在工程没有竣工的时候,体验到设计方案的最终结果,既节省了时间,又减少了盲目施工带来的经济损失,大大降低了设计方案的风险性,减少了资源的浪费.

3.4 弊端

虽然计算机辅助设计有诸多优点,但仍有弊端存在.计算机制图虽然弥补了手绘的不足,使传统的绘制摆脱了繁重的手工绘制过程.但手绘过程中画风的飘逸和思想的火花却是计算机所无法比拟的,其追求的整体气氛的烘托和意境的渲染,尤其艺术性的张力是计算机制图所无法赶超的.

随着计算机的推广,同样出现了人为的弊端,主要表现在以下几个方面：一是一些设计师只是注重效果图的美观,而忽略了设计的质量,使得设计与效果图脱节.认为效果图只是表现,并没有与实际方案相一致,与实际不符.二是随着网络应用的发展,网络资源的共享和可复制性,使一些设计师对设计方案通过快捷分享和积累,随后利用拼凑、堆砌方案的方法做设计,使得设计没有独创性、独特性、因地制宜性,导致没有设计灵魂.《园冶》“兴造论”中有“三分匠人,七分主人”之说,即园林的好坏在于设计师的审美观念、专业技能和艺术修养等.设计思想和设计理念所包含得精神、文化素养上的深层内涵,是计算机所无法完成和代替的.三是计算机的便于统一性,也使得设计师的创作手法单一、过于同一,使得原本艺术性很强的园林设计变成千篇一律的效果图拷贝工作,失去了个性的艺术品不能称之为艺术品.园林这门复杂的时空艺术更是需要设计师的灵魂去把握方向.四是有些设计师为了迎合客户的需求和审美,并没有将效果图作为设计师的辅助工具,而是作为吸引人眼球的广告.尽管设计有许多疏漏,但利用绚丽的效果图迎合客户口味,获得好评,这是一种不良的倾向.因地制宜、符合场地环境、以人为本,创造良好的园林环境空间才是园林设计的根本任务.

4.小结

随着计算机技术、网络技术和人工智能等技术的发展,计算机辅助设计的发展也突飞猛进.与园林相关的数据库系统、树木生长模拟系统、监测预报系统、数字图像处理系统等有了长足的开发进步,可以说计算机已经涉及到园林的各个领域.园林这门综合艺术,已经得到人们的普遍重视,计算机辅助园林设计的发展和规范,代表着园林专业的发展水平,但仍然发展缓慢,其原因如下：一是园林专业的多学科性、设计对象复杂、信息量大决定了计算机技术应用的困难性.二是国内的核心辅助园林设计软件较少,即使有已经开发出的专业模块,但因用户量少,应用不广泛所不能大规模教学使用.三是中国的园林发展状况更是决定了在景观学的初级阶段,对于计算机辅助设计创造性的缺失.时代在发展,社会在进步,当思想碰撞出火花,那么便是创造性改革的诞生之时,相信在不断增长的物质文化需求上,人们的精神追求会促使园林和计算机辅助设计相辅相成的发展下去,把这门时空艺术发展的淋漓尽致,实现明日的设计大国之梦想.

5.参考文献

[1]　迟伟.虚拟现实技术在城市设计中的实践[J].世界建筑,2000（10）：56-60.

[2]　刘晓艳,林珲,张宏.虚拟城市建设原理与方法[M].北京：科学出版社,2003.

[3]　金辅堂.动画艺术概论[M].北京：中国人民大学出版社,2006.

[4]　周维权.中国古典园林史[M].北京：清华大学出版社,1990.

[5]　李嘉乐,刘家麒,王秉洛.中国风景园林学科的回顾与展望[J].中国园林,1999（1）：40.