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人工智能在園林景觀設計中的運用

2022-02-09 01:39劉姝婧中國美術學院風景建筑設計研究總院有限公司浙江杭州310012
中國房地產(chǎn)業(yè) 2022年36期
關鍵詞:園林景觀園林景觀

文/劉姝婧 中國美術學院風景建筑設計研究總院有限公司 浙江杭州 310012

引言:

現(xiàn)在,人們長期居住在城市中,有著想與大自然進行親密接觸的需求,或者想要能間接感受到大自然的氣息。前者可以用旅游觀光來完成,而后者要通過在城市中建設、營造一個與大自然相似的景觀,它可以在一定程度上取代自然的環(huán)境,滿足人們親近自然的心理需要。隨著時代的發(fā)展和科學技術的進步,人們的追求逐漸從簡單到復雜,從單一到多元,這是園林發(fā)展最基本的動力。當前園林景觀設計發(fā)展中運用到的人工智能多用于處理一些技術問題,來提高設計的效率和科學性,很少著眼于人對環(huán)境的情感需求。然而,園林景觀設計往往是處于科學和藝術中間的,它要把理性的分析和感性的設計有機地結(jié)合起來,既要有“技術”層次的追求,也要有“情感和經(jīng)驗”層次的追求。園林景觀設計注重文化內(nèi)涵和意境的創(chuàng)造,注重人的情緒共振和感受,而這一點對于人工智能應用于園林的發(fā)展同樣具有十分重要的意義。

1、人工智能和園林景觀設計之間的內(nèi)涵及關系

1.1 二者內(nèi)涵分析

人工智能是以人的行為規(guī)律和思維模式為基礎,通過計算機來代替人的生產(chǎn)和生活勞動。到現(xiàn)在為止,人工智能的研究還沒有得到很好地實施,很多時候人工智能都是建立在人工的支持下才能完成。但是,經(jīng)過近半個多世紀的研究,人工智能技術已經(jīng)被廣泛地運用到了各個領域,比如自動化生產(chǎn),這也是人工智能的優(yōu)越性的體現(xiàn)。隨著人工智能的不斷普及和應用,將會給人類帶來更簡便的生活方式。從園林景觀設計的理念上看,它的主要內(nèi)容是:設計師以藝術的手法,而且結(jié)合運用現(xiàn)代技術,對某一地區(qū)的園林景觀進行人工的改造,創(chuàng)造出一種與自然和諧共存、環(huán)境優(yōu)美的城市氛圍。

1.2 二者關系

當前在現(xiàn)代園林景觀設計中,由于一些設計觀念的滯后,沒有科學的論證和統(tǒng)一的規(guī)劃,且主題不明確、布置雜亂無章,最后雖然耗費了大量的人力、物力和財力,但營造的景觀對人們沒有任何吸引力,容易產(chǎn)生與現(xiàn)實脫節(jié)的現(xiàn)象,而采用人工智能技術可以有效地解決這些問題。在進行現(xiàn)代園林設計時,需要對大量的相關數(shù)據(jù)和大量的技術問題進行收集和整理,這就需要設計師需要有足夠的專業(yè)知識,并且耗費大量時間。其可以利用人工智能技術,可以實現(xiàn)對所需數(shù)據(jù)、技術信息、同類方案進行檢索、整理,從而減少設計的困難。同時,在現(xiàn)代園林中運用人工智能,可以為人類與自然和諧共存提供有利的條件。例如,利用智能照明技術,既能達到智能照明控制,又能創(chuàng)造一個較好的照明環(huán)境,節(jié)能降耗,提高照明系統(tǒng)的科學性和有效性。也可以在有效地控制光污染的同時,為人類營造更加美觀、實用、節(jié)能型的照明景觀,減輕人類的精神負擔,從而增加現(xiàn)代園林的實際效益。

2、景觀園林設計的重要意義

城市園林景觀除了能改善城市環(huán)境,恢復生態(tài),也能夠給社會做出貢獻,為市民提供精神寄托和美好的居住環(huán)境。研究結(jié)果顯示,園林植物能有效地濾除大氣中約80%的污染物。樹葉和樹枝還可以在空中捕捉微粒,從而凈化空氣。同時,由于工業(yè)廢水、生活污水、雨水徑流等因素的作用,使水污染日益加劇。而園林綠化工程在凈化土壤和水質(zhì)方面起到了一定的作用。植物根系可以將土壤中的有害物質(zhì)引導出來,并能吸附地面上的污染物,從而凈化土壤,改善環(huán)境衛(wèi)生。而水生植物可以吸附水中的溶解物質(zhì),減少水體中的有害微生物,從而達到凈化水質(zhì)的目的。園林景觀設計是園林建設的基本要素。在進行園林景觀設計時,要遵循“以人為本”的時代精神和美學思想,設計出符合公眾需要、能夠美化城市、服務公眾的園林景觀。工業(yè)化進程推動了生產(chǎn)力的發(fā)展,不僅使當代人們的生活方式發(fā)生變化,也使生產(chǎn)經(jīng)營方式發(fā)生變化,但對環(huán)境的污染、生態(tài)的損害也隨之加劇。現(xiàn)在,人們對居住環(huán)境的要求越來越高。園林在凈化城市空氣、改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,提高居民幸福指數(shù)方面起著舉足輕重的作用。在設計中,應把環(huán)境美化與生態(tài)環(huán)境作為首要考慮的因素,遵循科學、合理的設計思想。在此基礎上,提出新的設計思路。在提升城市環(huán)境的同時,還應以園林綠化的形式,凸顯城市的特色,達到景觀與藝術的統(tǒng)一融合以及人與自然的和諧發(fā)展的目標。

3、人工智能在現(xiàn)代園林景觀設計中應用效果淺析

3.1 分析現(xiàn)場條件階段

在現(xiàn)代園林景觀設計中,實地的考察和分析是確保方案高度可行、實效性的重要依據(jù)。目前,園林景觀設計中有一些項目可以通過人工智能技術來實現(xiàn)。例如,用無人機對山體進行掃描,軟件就會產(chǎn)生該地區(qū)的山形影像,并獲取相應的豎向標高信息。目前,以上操作仍需人工遠程控制,只要設定好線路,就能完成所需的數(shù)據(jù)資料。在進行現(xiàn)代園林設計時,必須對人流的聚集方向、人流聚集的規(guī)律進行研究。傳統(tǒng)工作模式是由工作人員深入實地考察、分析,并根據(jù)現(xiàn)場和周圍平面圖的信息、工作經(jīng)驗來完成最后的判定。而在人工智能和信息技術的幫助下,軟件可以自動分析和判斷人流聚集的方向,減少了數(shù)據(jù)處理失誤的概率。

3.2 設計項目概念階段

在設計現(xiàn)代園林概念階段,要求有關設計者依據(jù)實際需求,進行初步的設計,但是一些要求比較抽象、主觀,如“大氣”、“眼前一亮”、“超凡脫俗”,依靠目前的人工智能技術很難實現(xiàn),所以必須要依靠人工來實現(xiàn)。而在此階段,利用人工智能技術進行數(shù)據(jù)的搜集和整理,將會有很大的優(yōu)勢。在過去的尋找意圖中,一般都是靠平時的積累,靠網(wǎng)絡、書籍的搜索和整理,以及其他小組成員的搜集,都是很難做到高效的。利用人工智能技術,可以使意向圖、數(shù)據(jù)圖等自動進行查詢和整理,設計者只需在系統(tǒng)界面上輸入檢索關鍵字,就可以提高工作效率,提高實際應用效果。

3.3 深化設計方案階段

在方案深化階段,人工智能技術可以更好地發(fā)揮其優(yōu)勢,尤其是在前期的設計概念階段,已經(jīng)有了初步的構(gòu)想。因此,在方案深化階段只需進行具體的工作安排,包括材料的選擇、色彩的搭配、各個細節(jié)的尺寸的確定、各個流線的關系、各個功能空間的布局。在這種情況下,人工智能技術能夠幫助設計者做出正確的選擇。在現(xiàn)代園林的設計風格要求“大氣”的情況下,在設計節(jié)點的雕塑景觀時,可以采用 AI 技術來決定相關的具體方案。在智能系統(tǒng)中實現(xiàn)自動檢索、篩查、選擇符合要求的雕塑景觀,為最終的設計提供參考依據(jù)。

3.4 設計擴初階段及設計施工圖階段

在這一階段,現(xiàn)代園林設計方案已基本定型,利用人工智能可以快速判斷方案的可用性,并迅速有效地解決其中的矛盾。同時,在設計變更的時候,利用人工智能技術可以更好地幫助設計者對現(xiàn)代園林規(guī)劃進行規(guī)范和修改,這種方法不僅能縮短設計時間、節(jié)約設計費用,還能容易地發(fā)現(xiàn)存在的問題和缺陷,及早采取相應的補救措施。對提高園林綠化工程的工程質(zhì)量、提高施工現(xiàn)場工作的規(guī)范化和有序,對工程項目的優(yōu)化有著積極影響。因此,在進行設計規(guī)劃方案的物化時,要將創(chuàng)新的思想和項目有機地結(jié)合起來,從管理、理論、技術、材料等方面進行創(chuàng)新,從而達到改善工程質(zhì)量、提高安全指標、縮短工期、減少材料消耗目的。

4、現(xiàn)代園林設計中應用智能化理念所存在的問題

經(jīng)過大量的調(diào)研,我們發(fā)現(xiàn)目前在我國的園林設計中,還存在著一些問題,這些問題對現(xiàn)代園林的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。因此,本文就當代園林景觀設計中的一些問題加以闡述,如下文所述:

4.1 缺失智能化理念

目前,一些園林景觀的設計觀念還不夠成熟,呈現(xiàn)出一種同質(zhì)化的現(xiàn)象。當代園林景觀的設計思想要求建筑、環(huán)境、社會成為一個有機的整體。但在園林景觀規(guī)劃前期工作中,由于設計師們習慣于采用傳統(tǒng)的工作方式,不愿采用新的設備、新的軟件,使得許多先進的設備和方便的軟件不能充分發(fā)揮其優(yōu)勢,也無法提高工作效率。由于設計觀念仍局限于傳統(tǒng)的范疇,通常不能以最大效益為出發(fā)點,僅限于滿足功能需求的方案,而且不能大膽地添加新元素,運用新的材料,無法形成具有創(chuàng)新性的設計方案。如果設計方案不能達到預期的效果,將會導致設計周期的大幅延長,從而提高設計費用。

4.2 智能化施工技術有待提高

當前我國的園林建設面臨著越來越多的技術要求和更高的經(jīng)濟需求,但從另一方面來說,其發(fā)展前景也是非常明確的。但在目前,一些工程技術還不能適應時代的發(fā)展,導致了一些具有智能性的方案由于技術落后而不能實現(xiàn)。園林景觀的地形一般都是復雜的,無法引進一些大型的智能設備,從而導致了一些智能化設計無法在園林景觀中實施。而且目前人工智能按各自的系統(tǒng)劃分,難以達到統(tǒng)一,且其具有聯(lián)動性差、可擴展性差、使用不便、難以真正實現(xiàn)智能化等劣勢。所以,我們不僅要考慮這些問題,還要考慮到如何用技術和專門知識來解決這個問題。

4.3 在設計中缺乏智能化

園林景觀設計是一門綜合性學科,它涵蓋了藝術和技術兩個方面,涉及到的學科范圍很廣,包括園建、建筑、綠化、電氣、給排水等專業(yè)。隨著時間的推移,各種學科不斷涌現(xiàn)出新的材料、新技術,但設計者的設計觀念卻沒有做到與時俱進,僅僅從過去的成功經(jīng)驗中吸取經(jīng)驗,缺少創(chuàng)新意識。由于設計人員缺乏個性化設計、環(huán)保理念,缺乏創(chuàng)新的思路,導致了設計水平的不足,同時也制約著園林景觀設計的發(fā)展。

4.4 設計方案和實際情況不符

從園林景觀設計的本質(zhì)上講,它是一種設計與改善生活環(huán)境的方法。在這個時候我們要注意的是,不同的地區(qū)有著不同的生活環(huán)境、不同的文化。因此,在園林景觀設計時,要根據(jù)本地的具體情況,保證其設計符合實際情況。在以往的園林景觀設計中,盡管在很多方面都投入了很多的人力、物力、財力等資源,但是最終都沒有獲得很好的成績。這是由于在進行園林景觀規(guī)劃時,沒有進行充分的數(shù)據(jù)資料搜集,且沒有以城市的實際狀況作為主要的參考,因而會對規(guī)劃的效果產(chǎn)生一定的影響。

4.5 當代園林景觀設計缺少生態(tài)意識

現(xiàn)代園林景觀設計必須與當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境相結(jié)合,設計師不能僅僅根據(jù)自己的設計理念而進行隨意的設計。然而,在現(xiàn)實生活中,由于設計師缺乏對本地生態(tài)環(huán)境的關注,其所設計的方案在實行之后,對當?shù)氐闹脖划a(chǎn)生了一定的損害,同時也對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞,嚴重阻礙了當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展和生態(tài)建設。比如,大連新建的森林公園及保護區(qū)內(nèi)的各類新的旅游設施,使生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞,原生動植物沒有得到有效的保護,地表植物生長的土壤有機層遭到人類活動嚴重的破壞,不僅導致了大量的植被枯萎,還造成了空氣污染。

5、在現(xiàn)代景觀園林設計中應用人工智能

5.1 設計前期

在園林景觀設計的規(guī)劃前期工作中引入智能技術,可以極大地減少設計者的工作量,同時也可以改善景觀規(guī)劃的可行性和解決人力資源不足的問題。比如,在初期實地勘察時,采用無人機掃描、拍照,再由軟件產(chǎn)生原始地形和山體的立體影像,以模擬出真實的設計場景,從而獲得更加精確的垂直方向信息,便于設計者根據(jù)現(xiàn)場的具體情況,進行景觀設計。再比如,采用新的設計工具 BIM,可以極大地提高設計者的工作效率,改善設計質(zhì)量。

5.2 設計道路景觀

園林道路景觀不應只保證硬質(zhì)路面的基本使用功能,而忽略了美觀和視覺效果。加入智能設計則可以在保證路面基本使用功能的前提下,使其達到最佳的視覺效果和體驗感。比如,運用投射技術,將動態(tài)影像投射到地面鋪裝及周邊景物上,以加強周邊綠化和地面鋪裝的視覺效果。同時,運用人工智能技術分析顏色,根據(jù)自然光線,調(diào)整道路顏色,提高道路景觀的美感。此外,可以增加人體感應照明裝置,不僅滿足照明功能,節(jié)能節(jié)電,還增加人與景觀的交互作用,增加人們的體驗樂趣。

5.3 設計水景

在景觀設計中,水是一個非常重要的因素,它可以使景觀的內(nèi)涵變得更豐富、更靈活,并且對生態(tài)環(huán)境有很好地保護作用。傳統(tǒng)的水景設計多以假山為主,以流動性較差的水流為輔,或直接利用現(xiàn)有的河流和湖泊,只對其駁岸進行優(yōu)化,但缺乏創(chuàng)意和生機。還有一些人工水景,其循環(huán)能力較弱,后期維護費用較高,經(jīng)濟效益較差。人工智能設計可以有效地改善上述問題,如音樂噴泉、光影水池、凈水系統(tǒng)、智能雨水收集系統(tǒng)等,其不僅能豐富水景的表現(xiàn)形式,滿足人們的不同喜好,同時也能形成一個可以持續(xù)循環(huán)并具有生命力的生態(tài)水景系統(tǒng),有助于達到更好的水景效果,進而提高園林景觀設計質(zhì)量。此外,還可以利用LID 技術合理利用景觀空間來處理面源污染和控制暴雨徑流,以求在最大限度利用水資源的條件下達到多功能的水景效果,給人帶來更多的感官享受,并提高了園林的設計效果。

5.4 照明設計

在傳統(tǒng)的燈光設計中,更多的是強調(diào)燈光的功能和氣氛的調(diào)節(jié),而忽視了人與人之間的互動。將智能技術運用于園林景觀照明設計中,可以彌補傳統(tǒng)景觀照明設計的不足,使園林景觀的視覺感受更為豐富。比如,在燈光設計中引入一種智能感應系統(tǒng),它可以根據(jù)周圍的光線,調(diào)節(jié)燈光的亮度、顏色、方向等,使燈具能夠與周圍的人進行交互,達到燈光景觀的人性化和互動性。目前,智能技術在園林景觀照明設計中的應用表現(xiàn)為:

(1)采用經(jīng)緯測量儀控制時間儀器。即利用時鐘芯片對各個區(qū)域的經(jīng)緯變化進行時間預測,并利用智能設備對園林景觀燈光進行智能控制。

(2)GPRS 無線景觀照明遠程監(jiān)控設備在園林照明中的應用。該裝置采用計算機信息管理、GPRS 無線通訊、智能街燈控制等技術,實現(xiàn)了對城市園林照明的智能化監(jiān)測?;贕PRS 的無線景觀照明遠程監(jiān)控設備是一種適用于大型園林照明的遠程監(jiān)測系統(tǒng)。該設備能對電力消耗、遙控開關、遙測電流、遙測裝置的工作狀況進行綜合分析,并能根據(jù)所獲取的資料,對線路斷相、白天亮燈、夜間熄燈等進行早期預警。通過使用該裝置,可以實時、全面、真實地掌握整個園區(qū)內(nèi)的各種燈具的使用狀況,保證了整個照明系統(tǒng)的正常工作。

5.5 設計綠化噴灌

現(xiàn)代園林景觀設計不僅要注重實用性和美感,而且要盡量延長景觀的使用年限,以增加植物的生命周期,從而保證園林景觀的生命周期。要實現(xiàn)這一目的,必須對園林綠化的管理措施進行改進,以保證園林植物的良好生長狀況,做到節(jié)約資源,所以使其智能化管理成為一項十分必要的工作。智能噴灌系統(tǒng)是指在園區(qū)內(nèi)安裝多臺攝像機,實現(xiàn)對整個園林的實時監(jiān)測,從而獲得地面的土壤影像。土壤的顏色會隨著土壤濕度的變化而發(fā)生變化,采用圖像識別軟件對其進行定時采集,通過計算機技術對其進行分析和識別,從而確定土壤的含水量。然后,利用試驗對土壤濕度進行定量化,由電腦智能控制中心對水分進行分析、比對,確定此時土壤水分含量,并由控制系統(tǒng)來判定是否要啟動自動噴灌,以實現(xiàn)對園林綠化的自動灌溉。同時,通過對不同水分條件下的噴灌,可以實現(xiàn)對噴灌系統(tǒng)的智能調(diào)節(jié)。通過一系列的數(shù)據(jù)分析,可以實時地在控制臺上顯示出土壤水分含量,便于操作人員進行觀測和控制。同時,為了保證其兼容性,還可以進行人工控制。

5.6 設計其他輔助設施

輔助設施的設計是景觀設計的一個重要環(huán)節(jié),在輔助設施的設計中引入智能化的概念,可以使其變得更豐富、更多樣,并能更好地互動、有趣,為用戶提供更好的體驗。比如,將一些垃圾桶改造成了一個可以自由活動的智能機器人垃圾桶。在游戲中加入智能背景音樂,讓大家在游戲中可以欣賞到優(yōu)美的音樂,減輕人們的緊張情緒。智能公廁系統(tǒng)軟件采用先進的物聯(lián)網(wǎng)軟件,使公廁達到清潔、美觀、快捷的目標,為人們創(chuàng)造高效、智能、舒適的使用體驗。

結(jié)語:

因此,要真正滿足人們的多元化、個性化需求,必須將人工智能引入到園林景觀的設計之中。在目前的景觀設計中,人工智能技術在工程設計、概念設計、深化設計、擴初設計和施工圖設計等方面都有很大的優(yōu)勢,逐漸取代了人工操作。同時,通過智能照明設計、智能水景設計、智能噴灌設計、智能鋪裝設計等技術的實施,進一步深化了人工智能技術在現(xiàn)代園林設計中的應用,從而促進了園林設計水平的提升。

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