周 艷，鄭忠標

(瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646000)

0 引 言

風景園林景觀設(shè)計，自古就有，但是，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，研究出Autocad、photoshop、3Dsmax等畫圖軟件，促使風景園林景觀的設(shè)計具有了系統(tǒng)、全面、真實、合理、美觀、精確、高效和易修改等特點。然而，隨著社會的發(fā)展，在新的生態(tài)文明和信息化要求基礎(chǔ)上，風景園林規(guī)劃行業(yè)，已經(jīng)涵蓋都市生態(tài)區(qū)域和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，使得城市風景園林規(guī)劃難度不斷增加。為此，有學(xué)者提出數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃，運用計算機的運算和圖形能力，分析風景園林景觀規(guī)劃區(qū)域空間環(huán)境，理性建構(gòu)客觀嚴密的設(shè)計邏輯，使風景園林景觀兼具科學(xué)、藝術(shù)和社會價值[1-2]。

目前，國內(nèi)外對數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃方法研究需要從譜系、參數(shù)化設(shè)計、計算機生成設(shè)計等幾個方面進行規(guī)劃。國外還從局部至整體和整體至局部兩個方面，建立了具有數(shù)化模型-敏感系統(tǒng)-網(wǎng)絡(luò)城市主義-自我實現(xiàn)4個過程的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃方法，完成數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃，但是，該套方法，卻只停留在研究層面，未曾進行具體實踐。國內(nèi)則從景觀參數(shù)化設(shè)計角度出發(fā)，研究出基本體系框架和參數(shù)構(gòu)成類型，以其作為基準，在計算機上，通過數(shù)字化的方式，規(guī)劃風景園林景觀，卻存在風景園林景觀不能利用軟件完全參數(shù)化的問題[3-4]。為此引入可視化技術(shù)，根據(jù)風景園林景觀空間地理信息，數(shù)據(jù)化規(guī)劃風景園林景觀，提出基于可視化技術(shù)的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計。

1 基于可視化技術(shù)的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)

1.1 設(shè)計系統(tǒng)總體架構(gòu)

此次設(shè)計數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)，將在傳統(tǒng)數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)硬件設(shè)計基礎(chǔ)上，設(shè)計數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)考慮到了數(shù)字化規(guī)劃風景園林景觀需求以及系統(tǒng)設(shè)計的實用性、先進性、安全與可靠、開放與共享、經(jīng)濟和易于推廣等原則[5-6]。設(shè)計的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖1所示的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)總體架構(gòu)圖中，將系統(tǒng)總體架構(gòu)分為了數(shù)據(jù)服務(wù)層、空間數(shù)據(jù)引擎和可視化技術(shù)、應(yīng)用程序客戶端3層[7-8]。

應(yīng)用程序客戶端，用于展示系統(tǒng)應(yīng)用程序，由服務(wù)層中的辦公模塊為客戶端服務(wù)，提供用戶所需的數(shù)字化風景園林景觀空間和非空間數(shù)據(jù)，用戶在數(shù)字化風景園林景觀配置工具中，可以根據(jù)數(shù)字化風景園林景觀空間和非空間數(shù)據(jù)，通過可視化技術(shù)，規(guī)劃數(shù)字化風景園林景觀，形成可視化的數(shù)字化風景園林景觀模型[9]。其中，數(shù)據(jù)庫參數(shù)配置工具模塊用于連接數(shù)據(jù)服務(wù)層，每次使用辦公模塊時，數(shù)據(jù)庫參數(shù)配置工具模塊就會進行一次參數(shù)配置，連接數(shù)據(jù)庫參數(shù)文件；系統(tǒng)維護模塊，則是保證系統(tǒng)的運行，用于維護系統(tǒng)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)，包括人員業(yè)務(wù)管理、地圖管理、工具管理3個單元；辦公模塊為用戶規(guī)劃數(shù)字化風景園林景觀操作層，包括辦案單元(接件和辦公欄)、地圖操作、地圖管理、工具單元[10]。

數(shù)據(jù)庫引擎為系統(tǒng)的中間層，其中，ArcSDE數(shù)據(jù)庫引擎用于調(diào)取數(shù)據(jù)服務(wù)層中的空間和非空間數(shù)據(jù)，也可以通過ArcSDE數(shù)據(jù)庫引擎存儲數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃過程中所需要的空間和非空間數(shù)據(jù)，其具有的編程接口可以提高數(shù)據(jù)服務(wù)層的訪問率，且對系統(tǒng)內(nèi)存和磁盤空間的占用率低?？梢暬夹g(shù)是為賦予系統(tǒng)數(shù)據(jù)外輪廓和特定樣貌的認知，如樹木、建筑物等。

1.2 確定系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖1所示的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)總體架構(gòu)，系統(tǒng)需要具有靈活、方便的網(wǎng)絡(luò)運行模式，能夠及時處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，過濾危及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，防止外來入侵，破壞系統(tǒng)運行安全[11-12]。本文設(shè)計的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)確定的系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

1.3 建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫考慮到數(shù)字化風景園林景觀數(shù)據(jù)存在可視化數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)調(diào)整的過程中對數(shù)據(jù)庫要求較高，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的安全性、共享性、獨立性、高效性和可擴展性5項原則[13]，選擇級別較大、運行速度快的Oracle 9i數(shù)據(jù)庫，作為此次建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

此外，在實際應(yīng)用過程中，數(shù)字化風景園林景觀數(shù)據(jù)，會一直處于增長狀態(tài)[14]。所以，需要考慮數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的存取率，因此需要將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進行歸檔處理，形成數(shù)據(jù)庫表和數(shù)據(jù)庫檔案共存的數(shù)據(jù)庫管理模式，減少數(shù)據(jù)庫緩存中的數(shù)據(jù)量，從而提高數(shù)據(jù)查詢過程中數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)響應(yīng)效率。當用戶查詢數(shù)據(jù)時，不能只通過查詢判定條件查詢數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，影響用戶數(shù)據(jù)查詢效率。因此，在此次建立的數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計數(shù)據(jù)庫索引，提高數(shù)據(jù)庫服務(wù)器自身固有特性。為此，依據(jù)數(shù)字化風景園林景觀數(shù)據(jù)的實體、屬性、聯(lián)系3個部分，形成數(shù)據(jù)庫E-R圖(圖3)。

圖3 數(shù)據(jù)庫E-R

圖3中，M和N表示不同數(shù)量的關(guān)系，其中，1∶1表示一對一關(guān)系；1∶N表示一對多的關(guān)系；M：N表示多對多的關(guān)系[15]。圖3所示的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫E-R圖，將數(shù)據(jù)分為用戶信息、管理員、施工圖和施工圖分類4個部分，存儲著用戶正在規(guī)劃或已經(jīng)完成規(guī)劃的數(shù)字化風景園林景觀數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)庫中的非空間數(shù)據(jù)。除此之外，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，還包括數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃的空間數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)根據(jù)類型，可以分為圖形數(shù)據(jù)和非圖形數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)組織如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)組織

從圖4中可以看出，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中存儲的圖形數(shù)據(jù)主要為矢量數(shù)據(jù)，非圖形數(shù)據(jù)主要包括數(shù)據(jù)庫E-R圖中所包含的業(yè)務(wù)以及文字數(shù)據(jù)。

1.4 規(guī)劃數(shù)字化風景園林景觀

數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計的系統(tǒng)架構(gòu)采用可視化技術(shù)，規(guī)劃的數(shù)字化風景園林景觀采用參數(shù)化的方式。設(shè)計的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃流程如圖5所示。

圖5 數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃流程

圖5的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃流程是根據(jù)風景園林景觀場地分析其中存在的量化因素和不可量化因素，并將兩種因素數(shù)據(jù)存儲至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，通過系統(tǒng)的辦公模塊，生成數(shù)字化風景園林景觀定量數(shù)據(jù)算法，輸出風景園林景觀圖形。采用可視化技術(shù)，運用風景園林景觀圖形，構(gòu)建數(shù)字化風景園林景觀模型，完成數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃。此時，就可以針對規(guī)劃后的數(shù)字化風景園林景觀，進行下一步的建造、管理和維護。

此次設(shè)計數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)，確定系統(tǒng)總體架構(gòu)，根據(jù)架構(gòu)確定系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運行安全以及運行速度，建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，存儲風景園林景觀數(shù)據(jù)。將設(shè)計的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃流程轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)運行代碼，儲存至系統(tǒng)服務(wù)器芯片中，即完成數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計。

2 系統(tǒng)測試

采用對比實驗的方式，以某數(shù)字化風景園林景觀區(qū)域作為實驗對象，驗證此次研究的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)。并將此次設(shè)計的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)記為A系統(tǒng)，兩組傳統(tǒng)的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)分別記為B系統(tǒng)和C系統(tǒng)。

2.1 實驗準備

此次實驗選擇的數(shù)字化風景園林景觀區(qū)域，地勢從西南向東北呈梯形傾斜，總面積高達786 m2。目前，該區(qū)域已經(jīng)建設(shè)住宅樓39棟，需要在這39棟樓之間，規(guī)劃小區(qū)園林景觀。

根據(jù)此次實驗選擇的3組系統(tǒng)，選擇TCP/IP的Windows TN作為此次實驗的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。3組系統(tǒng)的運行環(huán)境見表1。

表1 系統(tǒng)運行環(huán)境

2.2 實驗結(jié)果

2.2.1 測試規(guī)劃效果

基于此次實驗設(shè)置的實驗參數(shù)，進行第一組實驗。依據(jù)此次實驗選擇的數(shù)字化風景園林景觀，采用常用的規(guī)劃Landmark命題，作為本組實驗對比對象。從數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃區(qū)域中，選取A、B、C、D 4棟建筑物，在這4棟建筑物中，規(guī)劃出一片休閑區(qū)域和停車場，休閑區(qū)域包含小亭、草坪、健身器材，停車場分為自行車、電動車兩個區(qū)域。建筑物的位置如圖6所示。

圖6 A、B、C、D四棟建筑物位置 圖7 三組系統(tǒng)的規(guī)劃求解結(jié)果

根據(jù)圖6所示的A、B、C、D 4棟建筑物位置，采用3組系統(tǒng)分別規(guī)劃A、B、C、D 4棟建筑物中的休閑區(qū)域和停車場，3組系統(tǒng)的規(guī)劃求解結(jié)果如圖7所示。

根據(jù)圖7所示的3組系統(tǒng)，求解可以得到3組方法的所需求解時間、花園面積和停車場面積，以及花園和停車場面積是否超出小區(qū)的規(guī)劃面積。3組系統(tǒng)的求解對比結(jié)果見表2。

表2 三組系統(tǒng)的求解對比結(jié)果

從表2中可以看出，C系統(tǒng)規(guī)劃求解，雖然所用時間相對較短，但是，花園面積和停車場面積都超出規(guī)劃面積，求得的規(guī)劃解最差；B系統(tǒng)規(guī)劃求解，雖然花園面積和停車場面積都未超出規(guī)劃面積，但是所用時間最長；A系統(tǒng)規(guī)劃求解，不僅用時最短，且花園面積和停車場面積都未超出規(guī)劃面積。由此可見，此次設(shè)計的數(shù)字化風景園林景觀區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)可以根據(jù)風景園林的景觀面積具體規(guī)劃風景園林景觀，且用時較短。

2.2.2 系統(tǒng)功能測試

根據(jù)第一組實驗結(jié)果進行第二組實驗。根據(jù)3組系統(tǒng)的功能模塊，設(shè)計系統(tǒng)測試案例，檢測系統(tǒng)運行功能。從用戶管理、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)維護和規(guī)劃設(shè)計四個方面，設(shè)計如下案例：①增加用戶信息時，不填寫必須輸入項，是否會彈出提示框；②刪除或修改用戶信息時，是否存在提示框；③意外刪除數(shù)據(jù)信息后，系統(tǒng)是否存在備份；④檢索數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，檢索出的內(nèi)容是否與檢索內(nèi)容一致；⑤更改用戶設(shè)置時，是否存在安全驗證；⑥連接打印機，是否可以打印數(shù)據(jù)信息，彈出驗證；⑦更改、刪除、增添圖紙，是否存在提示框；⑧檢索施工圖紙，檢測施工圖紙是否按照項目類別分類。根據(jù)上述設(shè)計的8個案例驗證系統(tǒng)功能是否符合預(yù)期結(jié)果，以及在運行時是否存在遺留問題，實驗結(jié)果見表3。

表3 系統(tǒng)功能測試結(jié)果

從表3中可以看出，B系統(tǒng)和C系統(tǒng)都存在不通過的測試案例，即測試結(jié)果與實際預(yù)期不符，且不通過的案例中，還存在一定的遺留問題；A系統(tǒng)所有案例均通過，不存在遺留問題。由此可見，此次設(shè)計的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)功能完善。

2.2.3 數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃精度對比

依據(jù)第一組實驗和第二組實驗結(jié)果進行第三組實驗，提取第一組實驗中，數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃精度，為保證實驗嚴謹性驗算50次，3組系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)字化風景園林景觀精度如圖8所示。

圖8 數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃精度

從圖8中可以看出，B系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)字化風景園林景觀精度，精度波動差高達14，且最高精度僅有81%，規(guī)劃精度最低；C系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)字化風景園林景觀精度波動差雖然較小，但是規(guī)劃精度依然未達到90%；A系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)字化風景園林景觀精度，不僅規(guī)劃精度差小，且規(guī)劃精度最低也達到了89%，最高可達95%。由此可見，此次設(shè)計的數(shù)字化風景園林景觀區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)具有較高的規(guī)劃精度。

3 結(jié) 論

為了提高數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)的規(guī)劃精度，縮短規(guī)劃時間，本文設(shè)計了一種基于可視化技術(shù)的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)。

1)在當前數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)軟硬件研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)軟件，并充分利用可視化技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字化風景園林景觀模型，進行實時的三維空間表達，簡化數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃流程。

2)本文設(shè)計的基于可視化技術(shù)的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃精度較高，并且提高了規(guī)劃效率。

3)此次設(shè)計的數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)曾考慮規(guī)劃后的數(shù)字化風景園林景觀評價問題以及實際應(yīng)用效果。因此在今后的研究中，還需要深入研究數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)，對規(guī)劃后的數(shù)字化風景園林景觀進行評價以及對實際應(yīng)用效果進行實驗，進一步提高數(shù)字化風景園林景觀規(guī)劃系統(tǒng)實用性。