邢天　李曉穎　孫新旺

摘要：對LIM技術(shù)在風(fēng)景園林設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，為風(fēng)景園林設(shè)計尋求一種更為存量高效的設(shè)計方法。以O(shè)ivil 3D為載體，探索LIM技術(shù)在場地前期分析、方案協(xié)同設(shè)計、土方量管理等具體的應(yīng)用方法，并通過實際案例的應(yīng)用驗證其可操作性。相比于傳統(tǒng)的風(fēng)景園林設(shè)計方法，LIM技術(shù)顯示出其明顯的優(yōu)越性。LIM技術(shù)能夠應(yīng)用于風(fēng)景園林設(shè)計的不同階段，且對于同類型項目具有一定的參考價值

關(guān)鍵詞：風(fēng)景園林 風(fēng)景園林信息模型 Oivil 3D 應(yīng)用

中圖分類號：TU986 文獻(xiàn)標(biāo)識IR：A

文章編號：1003-0069（2019）07-0070-03

引言

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

一、LIM的內(nèi)涵

LIM（Landscape Information Model，簡稱LIM）翻譯成中文就是風(fēng)景園林信息模型。2009年，這一理念由美國哈佛大學(xué)的Ervin教授于國際數(shù)字景觀大會上所提出，他認(rèn)為LIM技術(shù)的實現(xiàn)將會使風(fēng)景園林設(shè)計、規(guī)劃、施工和運營管理之間的信息無損交換成為可能。然而由于LIM正處于發(fā)展的初期階段，因此對于LIM的定義也存在著各不相同描述。筆者認(rèn)為，LIM是一個信息數(shù)據(jù)在風(fēng)景園林全生命周期內(nèi)可以無損傳遞的一個可視化的、多方協(xié)同的、實時高效的數(shù)字平臺。

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)（Building Information Model，簡稱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、成本管理等重要作用。從根本上來說，BIM技術(shù)根據(jù)建筑項目設(shè)計施工的特點，解決了建筑項目對于設(shè)計施工精細(xì)化、參數(shù)化、高效化的剛性需求。反之，風(fēng)景園林項目則通常是以柔性的土壤、植物、水體等作為主要設(shè)計基底，這意味著LIM在風(fēng)景園林設(shè)計中的運用需要一個更廣維度、更專業(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)計方法相比，其突出的優(yōu)勢在于對于信息數(shù)據(jù)的高度集約化管理，不同于普通的視覺模型，LIM搭建的是一個以乘載各類信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的信息化模型。其在風(fēng)景園林設(shè)計中所發(fā)揮的突出優(yōu)勢包括：

（1）三維可視化：將風(fēng)景園林設(shè)計從二維向三維圖紙設(shè)計進(jìn)行轉(zhuǎn)變，更為直觀地對場地進(jìn)行模擬設(shè)計;

（2）信息協(xié)同化：實時同步化更新項目中的信息數(shù)據(jù)，提升項目優(yōu)化效率和質(zhì)量;

（3）全生命周期化：集成管理風(fēng)景園林項目過程中的全部數(shù)據(jù)信息，使項目各階段無縫銜接。

二、LIM技術(shù)的發(fā)展與實現(xiàn)

（一）LIM技術(shù)的發(fā)展

目前，國內(nèi)外對于LIM技術(shù)的研究主要集中在對標(biāo)準(zhǔn)研究、數(shù)據(jù)兼容以及其與風(fēng)景園林相結(jié)合等方面。LIM技術(shù)從2009年正式提出到現(xiàn)在不到10年的時間內(nèi)，LIM理論研究正逐漸趨于成熟，其在風(fēng)景園林設(shè)計中的具體應(yīng)用方法也開始了探索性的研究，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)計的基礎(chǔ)之上。因此，當(dāng)前LIM技術(shù)的發(fā)展中心問題正是LIM如何應(yīng)用于風(fēng)景園林設(shè)計之中。

在一些西方發(fā)達(dá)國家，LIM的應(yīng)用已經(jīng)有了較為實際的研究成果，例如美國的Andropogon事務(wù)所設(shè)計的休梅克綠地，該項目通過風(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)會也于2012年已經(jīng)制定了針對風(fēng)景園林大型公共項目的LIM標(biāo)準(zhǔn)，為LIM技術(shù)與風(fēng)景園林設(shè)計相結(jié)合實現(xiàn)了關(guān)鍵性的一步。我國清華大學(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)計技術(shù)研究”的國家自然科學(xué)基金課題，針對性地對于LIM在風(fēng)景園林設(shè)計中的應(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)合實際案例，運用現(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)計中應(yīng)用的實際意義與價值。

（二）LIM技術(shù)的實現(xiàn)

由于行業(yè)內(nèi)缺乏針對性的軟件技術(shù)支撐，當(dāng)下LIM的應(yīng)用研究需要借助BIM軟件進(jìn)行探索實踐。彼得·派切克（Peter Petschek）就曾提出風(fēng)景園林設(shè)計師應(yīng)了解Civil 3D平臺和數(shù)字地面模型的應(yīng)用。因此，當(dāng)前LIM技術(shù)可以通過借鑒BlM軟件進(jìn)行實踐研究，以Civil 3D作為主要的實現(xiàn)平臺，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)計中所發(fā)揮的不同作用。Civil 3D作為LIM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。通過這三種軟件的協(xié)同合作，信息數(shù)據(jù)在項目各階段能夠無損傳遞，實現(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)計中的應(yīng)用

（一）前期分析階段——場地模擬與分析

在項目前期分析階段，往往無法簡單地從二維的地形圖和實地踏勘獲取足夠的場地信息，而LIM具有強(qiáng)大的地形模擬功能，在較大尺度規(guī)模的場地設(shè)計中能夠發(fā)揮著重要的作用。通過Civil 3D與Infrawork的協(xié)同工作，對現(xiàn)有地形數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，再通過Rhino軟件高精度的渲染，能夠較為科學(xué)真實地模擬場地實時形態(tài)。不同于傳統(tǒng)的視覺化模型，通過LIM構(gòu)建的模型包含了場地中的各項信息數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)崟r對場地的一些重要信息進(jìn)行集中分析處理和出圖，包括場地的高程、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)計師的多余勞動，讓設(shè)計師能夠把更多精力放在方案的設(shè)計優(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，通過可視化地形模擬和高精度數(shù)據(jù)分析，避免了對于基底龐大信息量的遺漏與缺失。

（二）方案設(shè)計階段——協(xié)同優(yōu)化設(shè)計

在風(fēng)景園林項目設(shè)計階段，LIM技術(shù)能夠涵蓋風(fēng)景園林設(shè)計中涉及的山體、水文、植物等設(shè)計要素的重要數(shù)據(jù)信息，并且將這些信息貫穿于項目的全生命周期過程當(dāng)中，設(shè)計師以及各個參與方都可以方便地從中獲取。它能夠幫助設(shè)計師和項目參與方共同做出合理正確的方案決策，同時具備很強(qiáng)的方案優(yōu)化能力。在過去的風(fēng)景園林設(shè)計過程里，若平面方案有所變更，往往是牽一發(fā)而動全身，導(dǎo)致之后的一系列圖紙都要重新繪制，這往往耗費了大量的人力物力和時間精力，而LIM技術(shù)的協(xié)同設(shè)計能力完美地解決了這一問題?；贑ivil 3D強(qiáng)大的實時設(shè)計能力，在平面里修改的任何信息數(shù)據(jù)，會實時更新到相關(guān)聯(lián)的圖紙上，避免了重復(fù)性的勞動，設(shè)計師可以把更多的精力放在方案的優(yōu)化升級上，并協(xié)同設(shè)計師解決風(fēng)景園林各要素之間的設(shè)計問題，方案的優(yōu)化趨于科學(xué)高效的同時，縮短了設(shè)計師們的工作周期。

（三）施工運營階段——土方量管理

在過去的風(fēng)景園林項目的施工運營階段中，土方量的計算大多都是靠人工核算，浪費勞動力的同時，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目設(shè)計中，一點細(xì)微的誤差都會導(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，可以便捷地得出最佳的土方平衡方案，以及在項目設(shè)計后期給出精確的土方填挖量工程清單。借助Civil 3D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)景園林施工過程中的一些盲目操作的現(xiàn)象，節(jié)約了勞動成本，降低了人工核算過程中的誤差，同時縮短了后期的施工建設(shè)周期。

四、實際案例應(yīng)用研究

（一）項目概況

圖1的劉志洲山體育公園項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?；亟ㄔO(shè)紅線面積約91公頃?；馗脑熘笆且黄傻V區(qū)，多年的開山取石導(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。基于本項目場地的特殊性，傳統(tǒng)的風(fēng)景園林設(shè)計方法難以準(zhǔn)確地把握場地癥結(jié)，容易造成主觀化的設(shè)計，且難以與各項目參與方進(jìn)行較好的溝通，這就不免導(dǎo)致項目設(shè)計偏差、項目周期延后、項目成本難以控制等諸多問題。而LIM的實現(xiàn)，能夠較好地解決這些問題。

（二）LIM在項目中的應(yīng)用

1.前期分析階段

場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)場踏勘的工作中，無法準(zhǔn)確地把握場地整體形態(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，沒有實際的z值，這也是經(jīng)常會遇到的數(shù)據(jù)不完善的情況，通常這一類的二維信息數(shù)據(jù)難以對場地進(jìn)行分析處理，因此需要對二維信息數(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)高點圖塊導(dǎo)入Rhino，通過Rhino對單純的圖塊標(biāo)高點進(jìn)行三維賦值，從而生成場地的矢量標(biāo)高點文件。將重新得到的矢量標(biāo)高點數(shù)據(jù)號入Civil 3D的曲面參數(shù)中，可以得到場地的初步地形曲面，再將標(biāo)高點文件與場地的等高線在Civil 3D中進(jìn)行融合，修正并完善地形的細(xì)節(jié)變化，最后通過Rhino強(qiáng)大的渲染能力，將場地真實的可視化再現(xiàn)，如圖2。

而對于場地的分析，通過Civil 3D能夠?qū)龅剡M(jìn)行高效科學(xué)的高程分析、坡度分析、坡向分析等。以場地的高程分析為例，在已生成的地形模擬曲面上對曲面特性進(jìn)行曲面特性編輯，設(shè)置需要的分析類型如高程分析，再調(diào)整運行分析所涉及的參數(shù)指標(biāo)，最后得到場地的高程分析圖，如圖3。該高程分析圖可以根據(jù)項目需求，調(diào)整高程范圍及區(qū)間，適應(yīng)項目高程不同的精度需求。與此同時，在出圖時可以導(dǎo)出高程分析表圖例，將高程分析圖上的圖塊信息通過表格數(shù)據(jù)的形式全面展示。

2.方案設(shè)計階段

由于場地地形起伏并且破碎化嚴(yán)重，在方案設(shè)計階段需要對場地各要素進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，而運用LIM的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計能力，能夠相應(yīng)地協(xié)助解決項目中主要的地形和水體問題，協(xié)助設(shè)計師對場地進(jìn)行更加精準(zhǔn)化的設(shè)計。在前期場地分析的基礎(chǔ)上，需要對原有地形進(jìn)行調(diào)整設(shè)計，運用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L，通過Civil 3D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)實時更新的特點，平面上L剖段線的改變或是平面地形的改變，都會同步帶動通過L剖斷線生成的縱斷面圖。因此在對地形進(jìn)行反復(fù)推敲設(shè)計的時候，縱斷面對應(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。

由于場地整體呈內(nèi)凹的形態(tài)，因此雨水蓄積問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降水時的場地排水在設(shè)計初期是一個巨大的難題。通過Civil 3D的匯水區(qū)分析，勾選匯水點標(biāo)記以及調(diào)整匯流圖層特性等相關(guān)參數(shù)，可以導(dǎo)出場地整體匯水區(qū)域圖，設(shè)計師通過生成的匯水區(qū)域，可以得到明確的匯水集中范圍，同時明確得到場地匯流量較大的位置，相應(yīng)對場地水體進(jìn)行設(shè)計，避免了主觀盲目的設(shè)計結(jié)果。

3.施工運營階段

在該項目中，由于場地尺度的龐大，傳統(tǒng)的人工核算方法不可避免地會導(dǎo)致較大的誤差以及巨大的工作量。根據(jù)該場地的松散系數(shù)1.330及壓實系數(shù)0.850，再通過Civil 3D的體積面板進(jìn)行土方平衡方案的自動生成，可以準(zhǔn)確高效地獲得場地土方填挖量以及得到土方施工網(wǎng)格，該施工網(wǎng)格圖在每一個網(wǎng)格中，都能顯示該方格內(nèi)需要填方及挖方的真實體積數(shù)據(jù)，如圖5。需要注意的是，設(shè)計曲面和原始曲面之間的邊界需要完全重合，否則Civil 3D則無法進(jìn)行土方量的計算，因此在進(jìn)行土方測算前一定要先將紅線鎖定。通過Civil 3D計算得到的土方填挖量可以對后期的場地放線進(jìn)行指導(dǎo)，并且可以根據(jù)需要生成土方量清單報告，對場地內(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，對于風(fēng)景園林項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

如圖6所示，該框架是基于現(xiàn)有的LIM的研究成果，針對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)景園林同類型項目實施提供了具體階段性的應(yīng)用參考。

結(jié)語

本研究是基于中等尺度場地的風(fēng)景園林項目設(shè)計進(jìn)行的LIM技術(shù)的應(yīng)用實踐，以期對于相關(guān)風(fēng)景園林項目設(shè)計以及LIM的深入研究提供參考價值。針對從風(fēng)景園林設(shè)計前期階段到規(guī)劃設(shè)計階段的具體LIM應(yīng)用給出了解決方法，希望拋磚引玉的對于LIM技術(shù)在風(fēng)景園林行業(yè)內(nèi)發(fā)展帶來一定的啟發(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)景園林未來的發(fā)展中擁有較為長遠(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)計之中。因此，當(dāng)前LIM的發(fā)展需要在理論研究的同時，不斷探索其在實際項目中的實用性和可操作性，加快LIM技術(shù)與風(fēng)景園林間設(shè)計的相互結(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。