風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中LIM技術(shù)的運(yùn)用

序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]一篇風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中LIM技術(shù)的運(yùn)用范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的出現(xiàn)解放了設(shè)計(jì)師們的雙手，使得手繪圖紙的設(shè)計(jì)方式得以改變。它的普及大大改變了人們的設(shè)計(jì)方法，CAD、Photoshop等大量的設(shè)計(jì)軟件也隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷推陳出新。而隨著時(shí)代的不斷更替，風(fēng)景園林項(xiàng)目需求不斷提高，參數(shù)化設(shè)計(jì)[1]，交互式設(shè)計(jì)等新時(shí)期的設(shè)計(jì)方法也愈發(fā)受到關(guān)注，而LIM技術(shù)的出現(xiàn)則將會(huì)是繼計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)之后又一革命性的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方法。

一、lim的內(nèi)涵

LIM（LandscapeInformationModel，簡(jiǎn)稱(chēng)LIM）翻譯成中文就是風(fēng)景園林信息模型。2009年，這一理念由美國(guó)哈佛大學(xué)的Ervin教授于國(guó)際數(shù)字景觀大會(huì)上所提出，他認(rèn)為L(zhǎng)IM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將會(huì)使風(fēng)景園林設(shè)計(jì)、規(guī)劃、施工和運(yùn)營(yíng)管理之間的信息無(wú)損交換成為可能[2]。然而由于LIM正處于發(fā)展的初期階段，因此對(duì)于LIM的定義也存在著各不相同描述。筆者認(rèn)為，LIM是一個(gè)信息數(shù)據(jù)在風(fēng)景園林全生命周期內(nèi)可以無(wú)損傳遞的一個(gè)可視化的、多方協(xié)同的、實(shí)時(shí)高效的數(shù)字平臺(tái)。LIM技術(shù)的本質(zhì)源于BIM，但又同BIM有著明顯的區(qū)別。BIM技術(shù)（BuildingInformationModel，簡(jiǎn)稱(chēng)BIM）翻譯成中文就是建筑信息模型。BIM技術(shù)是基于建筑工程項(xiàng)目需求而產(chǎn)生的，它在建筑工程的全生命周期內(nèi)發(fā)揮著方案優(yōu)化、沖突檢測(cè)、成本管理等重要作用[3]。從根本上來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)根據(jù)建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工的特點(diǎn)，解決了建筑項(xiàng)目對(duì)于設(shè)計(jì)施工精細(xì)化、參數(shù)化、高效化的剛性需求。反之，風(fēng)景園林項(xiàng)目則通常是以柔性的土壤、植物、水體等作為主要設(shè)計(jì)基底，這意味著LIM在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的運(yùn)用需要一個(gè)更廣維度、更專(zhuān)業(yè)化的技術(shù)要求和與之相匹配的尺度要素。LIM技術(shù)與傳統(tǒng)的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方法相比，其突出的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)于信息數(shù)據(jù)的高度集約化管理，不同于普通的視覺(jué)模型，LIM搭建的是一個(gè)以乘載各類(lèi)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的信息化模型。其在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中所發(fā)揮的突出優(yōu)勢(shì)包括：（1）三維可視化：將風(fēng)景園林設(shè)計(jì)從二維向三維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，更為直觀地對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)；（2）信息協(xié)同化：實(shí)時(shí)同步化更新項(xiàng)目中的信息數(shù)據(jù)，提升項(xiàng)目?jī)?yōu)化效率和質(zhì)量；（3）全生命周期化：集成管理風(fēng)景園林項(xiàng)目過(guò)程中的全部數(shù)據(jù)信息，使項(xiàng)目各階段無(wú)縫銜接。

二、LIM技術(shù)的發(fā)展與實(shí)現(xiàn)

（一）LIM技術(shù)的發(fā)展

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于LIM技術(shù)的研究主要集中在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)研究[4]、數(shù)據(jù)兼容[5]以及其與風(fēng)景園林相結(jié)合[6]等方面。LIM技術(shù)從2009年正式提出到現(xiàn)在不到10年的時(shí)間內(nèi)，LIM理論研究正逐漸趨于成熟，其在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用方法也開(kāi)始了探索性的研究，而LIM數(shù)據(jù)的兼容性這一關(guān)鍵性問(wèn)題應(yīng)當(dāng)建立在LIM技術(shù)廣泛應(yīng)用于風(fēng)景園林設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上。因此，當(dāng)前LIM技術(shù)的發(fā)展中心問(wèn)題正是LIM如何應(yīng)用于風(fēng)景園林設(shè)計(jì)之中。在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家，LIM的應(yīng)用已經(jīng)有了較為實(shí)際的研究成果，例如美國(guó)的Andropogon事務(wù)所設(shè)計(jì)的休梅克綠地，該項(xiàng)目通過(guò)風(fēng)景園林信息化的管理取得了良好的效果和收益，而挪威風(fēng)景園林師協(xié)會(huì)也于2012年已經(jīng)制定了針對(duì)風(fēng)景園林大型公共項(xiàng)目的LIM標(biāo)準(zhǔn)，為L(zhǎng)IM技術(shù)與風(fēng)景園林設(shè)計(jì)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵性的一步。我國(guó)清華大學(xué)郭湧博士也相應(yīng)的于2019年提出了“基于風(fēng)景園林信息模型的鄉(xiāng)村景觀綠色設(shè)計(jì)技術(shù)研究”的國(guó)家自然科學(xué)基金課題，針對(duì)性地對(duì)于LIM在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用給出了研究方向。然而，現(xiàn)階段LIM技術(shù)發(fā)展總體上仍處于初級(jí)探索的階段，尤其是在LIM技術(shù)與風(fēng)景園林如何相結(jié)合的問(wèn)題上，需要不斷摸索。由于技術(shù)研發(fā)成本高昂、技術(shù)水平落后、技術(shù)操作難度大等諸多原因，LIM技術(shù)在風(fēng)景園林行業(yè)內(nèi)的發(fā)展速度緩慢，甚至停滯不前。因此，筆者認(rèn)為需要結(jié)合實(shí)際案例，運(yùn)用現(xiàn)階段已有的技術(shù)手段，結(jié)合LIM理論研究，發(fā)掘其在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中應(yīng)用的實(shí)際意義與價(jià)值。

（二）LIM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

由于行業(yè)內(nèi)缺乏針對(duì)性的軟件技術(shù)支撐，當(dāng)下LIM的應(yīng)用研究需要借助BIM軟件進(jìn)行探索實(shí)踐。彼得?派切克（PeterPetschek）就曾提出風(fēng)景園林設(shè)計(jì)師應(yīng)了解Civil3D平臺(tái)和數(shù)字地面模型的應(yīng)用。因此，當(dāng)前LIM技術(shù)可以通過(guò)借鑒BIM軟件進(jìn)行實(shí)踐研究，以Civil3D作為主要的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，借助Rhino、Infrawork等軟件輔助協(xié)同，以探索研究LIM技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中所發(fā)揮的不同作用。Civil3D作為L(zhǎng)IM技術(shù)的核心工具，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)兼容性，能夠較全面地搭載各類(lèi)型的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行集中處理，而Infrawork則擁有較強(qiáng)的基礎(chǔ)模型創(chuàng)建、方案設(shè)計(jì)及分析、以及三維可視化的能力，最后Rhino則以其強(qiáng)大的圖形渲染能力強(qiáng)化了LIM的可視化程度。通過(guò)這三種軟件的協(xié)同合作，信息數(shù)據(jù)在項(xiàng)目各階段能夠無(wú)損傳遞，實(shí)現(xiàn)了信息化模型的高度可視化以及數(shù)據(jù)兼容性。

三、LIM技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）前期分析階段——場(chǎng)地模擬與分析

在項(xiàng)目前期分析階段，往往無(wú)法簡(jiǎn)單地從二維的地形圖和實(shí)地踏勘獲取足夠的場(chǎng)地信息，而LIM具有強(qiáng)大的地形模擬功能，在較大尺度規(guī)模的場(chǎng)地設(shè)計(jì)中能夠發(fā)揮著重要的作用。通過(guò)Civil3D與Infrawork的協(xié)同工作，對(duì)現(xiàn)有地形數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，再通過(guò)Rhino軟件高精度的渲染，能夠較為科學(xué)真實(shí)地模擬場(chǎng)地實(shí)時(shí)形態(tài)。不同于傳統(tǒng)的視覺(jué)化模型，通過(guò)LIM構(gòu)建的模型包含了場(chǎng)地中的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)崟r(shí)對(duì)場(chǎng)地的一些重要信息進(jìn)行集中分析處理和出圖，包括場(chǎng)地的高程、坡向、坡度等重要的信息分析能力。在前期分析階段，LIM一方面節(jié)約了風(fēng)景園林設(shè)計(jì)師的多余勞動(dòng)，讓設(shè)計(jì)師能夠把更多精力放在方案的設(shè)計(jì)優(yōu)化上。另一方面，相比人工化的主觀推斷或是主觀化分析，LIM具有明顯的量化處理信息數(shù)據(jù)的突出優(yōu)勢(shì)，通過(guò)可視化地形模擬和高精度數(shù)據(jù)分析，避免了對(duì)于基底龐大信息量的遺漏與缺失。

（二）方案設(shè)計(jì)階段——協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)

在風(fēng)景園林項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，LIM技術(shù)能夠涵蓋風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中涉及的山體、水文、植物等設(shè)計(jì)要素的重要數(shù)據(jù)信息，并且將這些信息貫穿于項(xiàng)目的全生命周期過(guò)程當(dāng)中，設(shè)計(jì)師以及各個(gè)參與方都可以方便地從中獲取。它能夠幫助設(shè)計(jì)師和項(xiàng)目參與方共同做出合理正確的方案決策，同時(shí)具備很強(qiáng)的方案優(yōu)化能力。在過(guò)去的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)過(guò)程里，若平面方案有所變更，往往是牽一發(fā)而動(dòng)全身，導(dǎo)致之后的一系列圖紙都要重新繪制，這往往耗費(fèi)了大量的人力物力和時(shí)間精力，而LIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計(jì)能力完美地解決了這一問(wèn)題。基于Civil3D強(qiáng)大的實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)能力，在平面里修改的任何信息數(shù)據(jù)，會(huì)實(shí)時(shí)更新到相關(guān)聯(lián)的圖紙上，避免了重復(fù)性的勞動(dòng)，設(shè)計(jì)師可以把更多的精力放在方案的優(yōu)化升級(jí)上，并協(xié)同設(shè)計(jì)師解決風(fēng)景園林各要素之間的設(shè)計(jì)問(wèn)題，方案的優(yōu)化趨于科學(xué)高效的同時(shí)，縮短了設(shè)計(jì)師們的工作周期。

（三）施工運(yùn)營(yíng)階段——土方量管理

在過(guò)去的風(fēng)景園林項(xiàng)目的施工運(yùn)營(yíng)階段中，土方量的計(jì)算大多都是靠人工核算，浪費(fèi)勞動(dòng)力的同時(shí)，也存在著一定的誤差，這不免增加了成本的不可控性，尤其是在大尺度的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，一點(diǎn)細(xì)微的誤差都會(huì)導(dǎo)致預(yù)算的失誤。LIM技術(shù)由于具備高度的信息集成優(yōu)勢(shì)，可以便捷地得出最佳的土方平衡方案，以及在項(xiàng)目設(shè)計(jì)后期給出精確的土方填挖量工程清單。借助Civil3D的土方量管理能力，可以得出最合理的土方平衡解決方案，同時(shí)能輸出細(xì)致準(zhǔn)確的土方工程量清單以及土方施工網(wǎng)格圖，每一個(gè)網(wǎng)格都能明確傳達(dá)該方格內(nèi)需要回填或出挖的土方體積。與傳統(tǒng)的土方量管理方法相比，LIM能夠準(zhǔn)確高效地指導(dǎo)工人施工作業(yè)，避免了風(fēng)景園林施工過(guò)程中的一些盲目操作的現(xiàn)象，節(jié)約了勞動(dòng)成本，降低了人工核算過(guò)程中的誤差，同時(shí)縮短了后期的施工建設(shè)周期。

四、實(shí)際案例應(yīng)用研究

（一）項(xiàng)目概況

劉志洲山體育公園項(xiàng)目位于連云港市海州區(qū)內(nèi)城市近郊，海州區(qū)西南部，錦屏鎮(zhèn)東側(cè)，錦屏山南麓。基地建設(shè)紅線(xiàn)面積約91公頃。基地改造之前是一片采礦區(qū)，多年的開(kāi)山取石導(dǎo)致了劉志洲山及周邊地形地貌發(fā)生了很大的變化。基底地形復(fù)雜多變、地質(zhì)破碎化、雨水內(nèi)澇嚴(yán)重。基于本項(xiàng)目場(chǎng)地的特殊性，傳統(tǒng)的風(fēng)景園林設(shè)計(jì)方法難以準(zhǔn)確地把握?qǐng)龅匕Y結(jié)，容易造成主觀化的設(shè)計(jì)，且難以與各項(xiàng)目參與方進(jìn)行較好的溝通，這就不免導(dǎo)致項(xiàng)目設(shè)計(jì)偏差、項(xiàng)目周期延后、項(xiàng)目成本難以控制等諸多問(wèn)題。而LIM的實(shí)現(xiàn)，能夠較好地解決這些問(wèn)題。

（二）LIM在項(xiàng)目中的應(yīng)用

1.前期分析階段

場(chǎng)地由于占地面積較大，且地形起伏大，地形破碎化程度較高，因此在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘的工作中，無(wú)法準(zhǔn)確地把握?qǐng)龅卣w形態(tài)要素，借助LIM技術(shù)的地形模擬構(gòu)建能力，能夠完整地還原場(chǎng)地地形形態(tài)。由于現(xiàn)狀的CAD地形圖上的標(biāo)高是單純的塊文件，沒(méi)有實(shí)際的z值，這也是經(jīng)常會(huì)遇到的數(shù)據(jù)不完善的情況，通常這一類(lèi)的二維信息數(shù)據(jù)難以對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行分析處理，因此需要對(duì)二維信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維信息數(shù)據(jù)。將原始地形圖中的標(biāo)高點(diǎn)圖塊導(dǎo)入Rhino，通過(guò)Rhino對(duì)單純的圖塊標(biāo)高點(diǎn)進(jìn)行三維賦值，從而生成場(chǎng)地的矢量標(biāo)高點(diǎn)文件。將重新得到的矢量標(biāo)高點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Civil3D的曲面參數(shù)中，可以得到場(chǎng)地的初步地形曲面，再將標(biāo)高點(diǎn)文件與場(chǎng)地的等高線(xiàn)在Civil3D中進(jìn)行融合，修正并完善地形的細(xì)節(jié)變化，最后通過(guò)Rhino強(qiáng)大的渲染能力，將場(chǎng)地真實(shí)的可視化再現(xiàn)，如圖2。而對(duì)于場(chǎng)地的分析，通過(guò)Civil3D能夠?qū)?chǎng)地進(jìn)行高效科學(xué)的高程分析、坡度分析、坡向分析等。以場(chǎng)地的高程分析為例，在已生成的地形模擬曲面上對(duì)曲面特性進(jìn)行曲面特性編輯，設(shè)置需要的分析類(lèi)型如高程分析，再調(diào)整運(yùn)行分析所涉及的參數(shù)指標(biāo)，最后得到場(chǎng)地的高程分析圖。該高程分析圖可以根據(jù)項(xiàng)目需求，調(diào)整高程范圍及區(qū)間，適應(yīng)項(xiàng)目高程不同的精度需求。與此同時(shí)，在出圖時(shí)可以導(dǎo)出高程分析表圖例，將高程分析圖上的圖塊信息通過(guò)表格數(shù)據(jù)的形式全面展示。

2.方案設(shè)計(jì)階段

由于場(chǎng)地地形起伏并且破碎化嚴(yán)重，在方案設(shè)計(jì)階段需要對(duì)場(chǎng)地各要素進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，而運(yùn)用LIM的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì)能力，能夠相應(yīng)地協(xié)助解決項(xiàng)目中主要的地形和水體問(wèn)題，協(xié)助設(shè)計(jì)師對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行更加精準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)。在前期場(chǎng)地分析的基礎(chǔ)上，需要對(duì)原有地形進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)，運(yùn)用Lim技術(shù)能夠在平面和立面上同步進(jìn)行方案優(yōu)化提升，首先在平面上繪制剖斷線(xiàn)L，通過(guò)Civil3D的快速縱斷面工具，創(chuàng)建縱斷面初始面板，在這里調(diào)整縱斷面的縱橫比例系數(shù)，以及確定測(cè)站數(shù)量，最后可以導(dǎo)出相應(yīng)的縱斷面圖，如圖4。該縱斷面不同于以往二維設(shè)計(jì)軟件制作的縱斷面圖，它是由曲面數(shù)據(jù)映射得到的，具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新的特點(diǎn)，平面上L剖段線(xiàn)的改變或是平面地形的改變，都會(huì)同步帶動(dòng)通過(guò)L剖斷線(xiàn)生成的縱斷面圖。因此在對(duì)地形進(jìn)行反復(fù)推敲設(shè)計(jì)的時(shí)候，縱斷面對(duì)應(yīng)平面進(jìn)行同步修改，不再需要做反復(fù)的圖紙修改工作。由于場(chǎng)地整體呈內(nèi)凹的形態(tài)，因此雨水蓄積問(wèn)題必須得到合理解決，如何才能將蓄積在低洼處的雨水排出以及對(duì)降水時(shí)的場(chǎng)地排水在設(shè)計(jì)初期是一個(gè)巨大的難題。通過(guò)Civil3D的匯水區(qū)分析，勾選匯水點(diǎn)標(biāo)記以及調(diào)整匯流圖層特性等相關(guān)參數(shù)，可以導(dǎo)出場(chǎng)地整體匯水區(qū)域圖，設(shè)計(jì)師通過(guò)生成的匯水區(qū)域，可以得到明確的匯水集中范圍，同時(shí)明確得到場(chǎng)地匯流量較大的位置，相應(yīng)對(duì)場(chǎng)地水體進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免了主觀盲目的設(shè)計(jì)結(jié)果。

3.施工運(yùn)營(yíng)階段

在該項(xiàng)目中，由于場(chǎng)地尺度的龐大，傳統(tǒng)的人工核算方法不可避免地會(huì)導(dǎo)致較大的誤差以及巨大的工作量。根據(jù)該場(chǎng)地的松散系數(shù)1.330及壓實(shí)系數(shù)0.850，再通過(guò)Civil3D的體積面板進(jìn)行土方平衡方案的自動(dòng)生成，可以準(zhǔn)確高效地獲得場(chǎng)地土方填挖量以及得到土方施工網(wǎng)格，該施工網(wǎng)格圖在每一個(gè)網(wǎng)格中，都能顯示該方格內(nèi)需要填方及挖方的真實(shí)體積數(shù)據(jù)，如圖5。需要注意的是，設(shè)計(jì)曲面和原始曲面之間的邊界需要完全重合，否則Civil3D則無(wú)法進(jìn)行土方量的計(jì)算，因此在進(jìn)行土方測(cè)算前一定要先將紅線(xiàn)鎖定。通過(guò)Civil3D計(jì)算得到的土方填挖量可以對(duì)后期的場(chǎng)地放線(xiàn)進(jìn)行指導(dǎo)，并且可以根據(jù)需要生成土方量清單報(bào)告，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)土方作業(yè)進(jìn)行全面精細(xì)化管理，為后期進(jìn)行土方施工提供了精確直觀的數(shù)據(jù)參考的同時(shí)，對(duì)于風(fēng)景園林項(xiàng)目成本的管控能力也大幅提高。

五、風(fēng)景園林信息模型（LIM）框架的構(gòu)建

該框架是基于現(xiàn)有的LIM的研究成果[7]，針對(duì)本方案的特殊性以及技術(shù)手段的差異性進(jìn)行調(diào)整得到的，為風(fēng)景園林同類(lèi)型項(xiàng)目實(shí)施提供了具體階段性的應(yīng)用參考。

六、結(jié)語(yǔ)

本研究是基于中等尺度場(chǎng)地的風(fēng)景園林項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行的LIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，以期對(duì)于相關(guān)風(fēng)景園林項(xiàng)目設(shè)計(jì)以及LIM的深入研究提供參考價(jià)值。針對(duì)從風(fēng)景園林設(shè)計(jì)前期階段到規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的具體LIM應(yīng)用給出了解決方法，希望拋磚引玉的對(duì)于LIM技術(shù)在風(fēng)景園林行業(yè)內(nèi)發(fā)展帶來(lái)一定的啟發(fā)。LIM作為數(shù)字景觀概念分支下的一種較為新穎的技術(shù)理念，在風(fēng)景園林未來(lái)的發(fā)展中擁有較為長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展空間，但是由于當(dāng)下LIM的理論基礎(chǔ)欠缺，技術(shù)手段匱乏，LIM技術(shù)仍并未廣泛地應(yīng)用于風(fēng)景園林設(shè)計(jì)之中。因此，當(dāng)前LIM的發(fā)展需要在理論研究的同時(shí)，不斷探索其在實(shí)際項(xiàng)目中的實(shí)用性和可操作性，加快LIM技術(shù)與風(fēng)景園林間設(shè)計(jì)的相互結(jié)合，共同努力推進(jìn)LIM技術(shù)在風(fēng)景園林行業(yè)內(nèi)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者:邢天 李曉穎 孫新旺 單位:南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院