地理信息系统与风景园林夜景设计

汪幼江，何国栋，葛金婷，刘庭风

(1.天津大学建筑学院，天津　300072，2.上海同音照明设计工程有限公司，上海　200092)



地理信息系统与风景园林夜景设计

汪幼江1，2，何国栋2，葛金婷2，刘庭风1，2

(1.天津大学建筑学院，天津300072，2.上海同音照明设计工程有限公司，上海200092)

摘要：通过对风景园林夜景案例分析可知，要想完成一个好的风景园林夜景设计，采用传统设计方法是很困难的。地理信息系统在风景园林设计中的成功应用，使得风景园林的夜景设计很容易、很方便。

关键词：照明设计；地理信息；GPS；RS；风景园林

1问题的提出

城市绿地系统是由城市中不同类型、性质和规模的各种绿地共同构成的一个稳定持久的城市绿色环境体系，是衡量城市综合质量的重要指标。对于一些重要的广场、绿地，也是居民在夜晚休闲漫步的重要区域，目前这些广场、绿地夜景设计95%是不合适的。主要存在两方面问题：

1.1园林元素的过度表现

筑山：许多山水城市对夜晚山体的刻画非常重视，提出“显山露水”。用大功率的投光灯打亮山体，造成能源的巨大浪费，形成空间环境光污染。或用LED灯满山点缀，那是灯的海洋不是山体影像。

理水：为了表现水体，许多城市沿岸线布置线状灯光或在水下设置灯光，造成城市沿河自然景观形成僵硬构图和眩光。

植被：植物造型的夜晚塑造对设计师而言是一个挑战，在植物配置施工图上植物的定位、高低、数量都是示意性的，实际情况与施工图差别较大。为省事有些设计人员在每个树下都设置一盏灯，既浪费了能源也破坏了夜晚的优雅环境。

建筑营造：不论建筑在园林环境中处于什么样的地位，一概表现屋顶、斗拱、柱。至于主次关系、明暗关系、节奏关系、环境关系放置脑后。

1.2用功能照明代替景观照明

很多城市广场绿地，在园路上布置了许多款庭院灯，设计师认为灯具的不同造型既满足了功能照明要求，也满足了景观照明要求。结果是夜晚景观没看到，到处是灯具，变成了灯具展览场所(见图1)。还有5%经过认真设计的广场、园林夜景，那是怎样完成的呢？

图1　夜景照明(1)Fig.1　Landscape lighting(1)

根据园林施工图初步确定夜景设计方案及灯具布置图(园林植物配置图与现场差别很大，有些古建是无图可查)。对于植物照明灯具的最后定位，根据现场树木具体位置确定光源的颜色、功率大小、照明方式。在现场完成草图后再制成正式施工图。这样设计施工图的精度较差、周期很长、设计人员工作量很大。如业主提出设计修改，所有工作需重做(见图2)。

图2　夜景照明(2)Fig.2　Landscape lighting(2)

现在地理信息系统在园林环境中的应用越来越多，能否借助地理信息系统帮助我们很方便地完成广场、园林的夜景设计呢?

2地理信息系统在园林环境中的应用

2.1株洲市城市绿地资源调查

2002年6月，湖南株洲市园林绿化局通过比较分析，认为美国QUICKBIRD(0.61M分辨率)卫星空间分辨率最高，最适合城市绿地资源调查，分五阶段进行：1)确定技术方案和编制技术规定；2)购买卫星数据和试点培训；3)绿地资源调查和区划阶段；4)资料整理和统计阶段；5)系统集成与成果汇总阶段。

调查方法:采用卫星遥感技术与地面调查相结合的方式。按1%抽查，园林配置、植被类别、绿地类型其调查精度100%；在树种方面的调查96.5%。

图像处理：采用ERMAPPER公司提供的GID MAPIMAGERY遥感图像处理软件将QUICKBIRD数据进行处理，绘制1∶5000比例影像图。

园林绿化地理信息系统：采用MAPINFO桌面地理信息系统软件，把空间信息(将QUICKBIRD卫星影像通过ERMAPPER输入)与属性数据(ID、区代码、绿地类型、园林配置、乔灌草类别、树种名称、绿化长度、绿地面积等)有机结合起来，形成图形的输入与编辑、数据管理与查询、数据的统计与分析、图形图像输入与输出。

2.2日本筑波山梅林公园采用3S技术进行园林规划设计

在现状把握阶段使用了GPS 和RS。 GPS和RS所采集的数据均在GIS平台上进行了后期处理(见图3)， 并做成可用于CAD制图的基础电子文档。通过GIS平台对树木进行了分类。从观赏角度确定了应该采伐、修剪、保持原状的树木及其位置，并且确定了道路的铺设路线、景观标志物和建筑物的数量和位置，将经GIS 处理过的矢量文件输入CAD进行施工图设计。同时，通过GPS对基础设施和植物的状态进行信息采集，输入数据库，以便管理者使用，并且可以作为下次设计的基础电子资料(见图4)。

图3　GIS平台处理Fig.3　Processing at GIS platform

图4　基础电子资料Fig.4　Basical electrical information

该项目主要软硬件名称和用途见表1。

表1　主要软硬件名称和用途

2.3GIS在用地区域划分审核评估中的应用

我国台北地区的YMS公园，也像世界上其他公园一样，面临着自然资源保护和土地开发之间的尖锐矛盾。整个YMS公园分为生态保护区、特殊景观区、休闲娱乐区和开发区4个区域。其审核评估标准包括：地理学上不稳定的；坡度大于30°的；水体质量或容量需要保护的地区为4级开发区。

2.3.1适应性分析模型与GIS

1)搜集信息建立图层。GIS可以就搜集到的有关自然、政治、经济、文化等空间数据信息，建立与项目相关的(植被、水体、地形、土壤、所属权、行政区域划分、规划分区)，以点、线、面构成的不同主题图层。并且还可以根据需要，合并、拆分图层及控制图层的可视与否。

2)评价主题显示结果。由于GIS视图中，点、线、面对象所代表的，是与之相连的属性数据信息。因此，设计者可以根据自己的专业知识及经验，依据属性精确地对主题图层中的主题分级、显示，并随意编辑代表这些主题的图例。赋予它们不同的形式(例如线的粗细、形式，点的大小，特殊图案标志)、色彩、图案填充、透明度等。

3)寻求结论。 利用空问分析功能，GIS可以很容易地将满足一定条件的空间区域连接在一起，组成新的主题图层。而所有相关属性保持不变。

4)动态修正。由于在GIS中组成视图的点、线，面对象与数据之间保持着动态的连接，因此可以根据实际情况，将变动的规划大纲数据随时加以调整，对分析结果进行实时修正。

2.3.2研究方法

由于从前规划者只有一份1∶5000的地形图，而其他许多用于审核评估的数据也十分缺乏；尽管有等高线图纸，但也无法在有限的时间内人工计算出整个公园的坡度；并且有关“可进入地区”、“定居区”的概念也十分模糊、主观，因此，使规划部门不得不对原有规划做新的审核评估，利用GIS(ARC/1NFO)在现有的规划分区图中确定“可进入地区”、“定居区”及“植被敏感地区”。

1)可进入地区。根据管理者的经验，通常距道路300 m之内为可进入距离，据此划出距道路300m的缓冲区作为假定“可进入地区”，并运用空间分析功能将之与3级开发区图重叠。从而发现现分区图中28%的3级开发区不在假定的可进入地区中。因此需要对上述地区进行实地调查，以确定它们在现有分区图上是否被错误地分为3级；是否缺失了一些信息(如未被标注的道路)。

2)定居区。首先确定建筑的中心，然后使用GIS中不规则三角形网络(TIN)分析每一个现有的定居区，结果发现大多数定居区内建筑之间的距离约为35m。这就可以从GIS角度明确构成定居区的必要条件即建筑之间距离在35m之内。从而确定了定居区的概念。因此最终的定居区分布图是以35m及7座建筑为标准绘出的。结果发现定居区中48%的面积处于现在的3级区域内。

3)植被敏感地区。依据几位植物学家的建议，山脊及山谷周围200m应被划定为“敏感地区”。因此使用GIS从高度差数据中确定山脊及山谷。然后再划出距离为200m的缓冲区作为“敏感地区”。经过上述数据分析结果，绘出了新的分区草图；发现了可能存在问题的地区；检验了一些假定；为三四

级开发区制定了可能的政策，而这些数据又将系统地进入新一轮的审核评估流程。

3地理信息系统在园林夜景设计中的展望

首先采用ERMAPPER司提供的GID MAPIMAGERY遥感图像处理软件(或Trimble公司DGPS设备)将购买QUICKBIRD数据进行处理，对基地的现状，如树木、道路、溪流、建筑物、基础设施进行定位和基本属性采集；并绘制1∶5000比例影像图。

其次采用MAPINFO桌面地理信息系统软件，把空间信息进行分层处理：区块划分(ID、区代码)；树木分类(乔木、灌木)；建筑物(构筑物)；山(坡)、水分布。

最后根据空间信息图确定各区域空间夜景方案(可进行空间不同视点分析)；在各分层图上完成灯具布置图和线路设计图,如在树木分层图上把需要照的树标注出来，并且标明色彩、功率、光束角等，用CAD方式输出。

为了更好的跟业主沟通，采用PHOTOSHOP、TNTMIPS6.2软件对夜景方案进行虚拟模拟，是业主对夜景方案有一个全面的、立体的直观表达。最终根据业主的意见再进行动态修改(在CAD图上修改输入到MAPINFO地理信息系统软件自动形成三维视图)。

综合经济分析，根据资料可知：购买卫星空间数据信息费用以及购买软件费用相对合理，节约了大量的人力物力，缩短了设计周期，这是园林夜景设计的一个发展方向。

参考文献

[1] 侯碧清.“3S”在株洲园林地理信息系统中的应用研究[J].中国园林,2004(5).

[2] 许浩.3S技术在日本筑波山梅林公园规划上的应用[J].中国园林,2005(3).

[3] 杰克·丹哲芒，马劲武，李乃聪.地理信息系统:设计未来[J].中国园林,2010(4).

Geographic Information System and the Design of Landscape Architecture at Night

Wang Youjiang1,2, He Guodong2, Ge Jinting2, Liu Tingfen1,2

(1.TianjinUniversityCollegeofArchitecture,Tianjin300073,China；2.ShanghaiTongYinLightingDesignEngineeringCo.,LTD,Shanghai200092 ,China)

Abstract：By analyzing cases of landscape architecture at night, it shows that it is difficult to complete a nice night landscape design from the design method perspective. The successful application of geographic information system in the landscape architecture design makes the night scenery of the scenery of the landscape architecture design easy and convenient.

Key words:lighting design; geographic information; GPS; RS; landscape architecture

中图分类号：TM923

文献标识码：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.03.014