LIM技术在风景园林设计中的应用研究一以连云港市刘志洲山体育公园为例

邢天　李晓颖　孙新旺

摘要：对LIM技术在风景园林设计中的应用进行了研究，为风景园林设计寻求一种更为存量高效的设计方法。以Oivil 3D为载体，探索LIM技术在场地前期分析、方案协同设计、土方量管理等具体的应用方法，并通过实际案例的应用验证其可操作性。相比于传统的风景园林设计方法，LIM技术显示出其明显的优越性。LIM技术能够应用于风景园林设计的不同阶段，且对于同类型项目具有一定的参考价值

关键词：风景园林 风景园林信息模型 Oivil 3D 应用

中图分类号：TU986 文献标识IR：A

文章编号：1003-0069（2019）07-0070-03

引言

20世纪60年代，计算机辅助设计的出现解放了设计师们的双手，使得手绘图纸的设计方式得以改变。它的普及大大改变了人们的设计方法，CAD、Photoshop等大量的设计软件也随着计算机技术的发展而不断推陈出新。而随着时代的不断更替，风景园林项目需求不断提高，参数化设计，交互式设计等新时期的设计方法也愈发受到关注，而LIM技术的出现则将会是继计算机辅助设计技术之后又一革命性的风景园林设计方法。

一、LIM的内涵

LIM（Landscape Information Model，简称LIM）翻译成中文就是风景园林信息模型。2009年，这一理念由美国哈佛大学的Ervin教授于国际数字景观大会上所提出，他认为LIM技术的实现将会使风景园林设计、规划、施工和运营管理之间的信息无损交换成为可能。然而由于LIM正处于发展的初期阶段，因此对于LIM的定义也存在着各不相同描述。笔者认为，LIM是一个信息数据在风景园林全生命周期内可以无损传递的一个可视化的、多方协同的、实时高效的数字平台。

LIM技术的本质源于BIM，但又同BIM有着明显的区别。BIM技术（Building Information Model，简称BIM）翻译成中文就是建筑信息模型。BIM技术是基于建筑工程项目需求而产生的，它在建筑工程的全生命周期内发挥着方案优化、冲突检测、成本管理等重要作用。从根本上来说，BIM技术根据建筑项目设计施工的特点，解决了建筑项目对于设计施工精细化、参数化、高效化的刚性需求。反之，风景园林项目则通常是以柔性的土壤、植物、水体等作为主要设计基底，这意味着LIM在风景园林设计中的运用需要一个更广维度、更专业化的技术要求和与之相匹配的尺度要素。

LIM技术与传统的风景园林设计方法相比，其突出的优势在于对于信息数据的高度集约化管理，不同于普通的视觉模型，LIM搭建的是一个以乘载各类信息数据为基础的信息化模型。其在风景园林设计中所发挥的突出优势包括：

（1）三维可视化：将风景园林设计从二维向三维图纸设计进行转变，更为直观地对场地进行模拟设计;

（2）信息协同化：实时同步化更新项目中的信息数据，提升项目优化效率和质量;

（3）全生命周期化：集成管理风景园林项目过程中的全部数据信息，使项目各阶段无缝衔接。

二、LIM技术的发展与实现

（一）LIM技术的发展

目前，国内外对于LIM技术的研究主要集中在对标准研究、数据兼容以及其与风景园林相结合等方面。LIM技术从2009年正式提出到现在不到10年的时间内，LIM理论研究正逐渐趋于成熟，其在风景园林设计中的具体应用方法也开始了探索性的研究，而LIM数据的兼容性这一关键性问题应当建立在LIM技术广泛应用于风景园林设计的基础之上。因此，当前LIM技术的发展中心问题正是LIM如何应用于风景园林设计之中。

在一些西方发达国家，LIM的应用已经有了较为实际的研究成果，例如美国的Andropogon事务所设计的休梅克绿地，该项目通过风景园林信息化的管理取得了良好的效果和收益，而挪威风景园林师协会也于2012年已经制定了针对风景园林大型公共项目的LIM标准，为LIM技术与风景园林设计相结合实现了关键性的一步。我国清华大学郭湧博士也相应的于2019年提出了“基于风景园林信息模型的乡村景观绿色设计技术研究”的国家自然科学基金课题，针对性地对于LIM在风景园林设计中的应用给出了研究方向。

然而，现阶段LIM技术发展总体上仍处于初级探索的阶段，尤其是在LIM技术与风景园林如何相结合的问题上，需要不断摸索。由于技术研发成本高昂、技术水平落后、技术操作难度大等诸多原因，LIM技术在风景园林行业内的发展速度缓慢，甚至停滞不前。因此，笔者认为需要结合实际案例，运用现阶段已有的技术手段，结合LIM理论研究，发掘其在风景园林设计中应用的实际意义与价值。

（二）LIM技术的实现

由于行业内缺乏针对性的软件技术支撑，当下LIM的应用研究需要借助BIM软件进行探索实践。彼得·派切克（Peter Petschek）就曾提出风景园林设计师应了解Civil 3D平台和数字地面模型的应用。因此，当前LIM技术可以通过借鉴BlM软件进行实践研究，以Civil 3D作为主要的实现平台，借助Rhino、Infrawork等软件辅助协同，以探索研究LIM技术在风景园林设计中所发挥的不同作用。Civil 3D作为LIM技术的核心工具，具备强大的数据兼容性，能够较全面地搭载各类型的数据文件进行集中处理，而Infrawork则拥有较强的基础模型创建、方案设计及分析、以及三维可视化的能力，最后Rhino则以其强大的图形渲染能力强化了LIM的可视化程度。通过这三种软件的协同合作，信息数据在项目各阶段能够无损传递，实现了信息化模型的高度可视化以及数据兼容性。

三、LIM技术在风景园林设计中的应用

（一）前期分析阶段——场地模拟与分析

在项目前期分析阶段，往往无法简单地从二维的地形图和实地踏勘获取足够的场地信息，而LIM具有强大的地形模拟功能，在较大尺度规模的场地设计中能够发挥着重要的作用。通过Civil 3D与Infrawork的协同工作，对现有地形数据进行融合，再通过Rhino软件高精度的渲染，能够较为科学真实地模拟场地实时形态。不同于传统的视觉化模型，通过LIM构建的模型包含了场地中的各項信息数据，并且能够实时对场地的一些重要信息进行集中分析处理和出图，包括场地的高程、坡向、坡度等重要的信息分析能力。在前期分析阶段，LIM一方面节约了风景园林设计师的多余劳动，让设计师能够把更多精力放在方案的设计优化上。另一方面，相比人工化的主观推断或是主观化分析，LIM具有明显的量化处理信息数据的突出优势，通过可视化地形模拟和高精度数据分析，避免了对于基底庞大信息量的遗漏与缺失。

（二）方案设计阶段——协同优化设计

在风景园林项目设计阶段，LIM技术能够涵盖风景园林设计中涉及的山体、水文、植物等设计要素的重要数据信息，并且将这些信息贯穿于项目的全生命周期过程当中，设计师以及各个参与方都可以方便地从中获取。它能够帮助设计师和项目参与方共同做出合理正确的方案决策，同时具备很强的方案优化能力。在过去的风景园林设计过程里，若平面方案有所变更，往往是牵一发而动全身，导致之后的一系列图纸都要重新绘制，这往往耗费了大量的人力物力和时间精力，而LIM技术的协同设计能力完美地解决了这一问题。基于Civil 3D强大的实时设计能力，在平面里修改的任何信息数据，会实时更新到相关联的图纸上，避免了重复性的劳动，设计师可以把更多的精力放在方案的优化升级上，并协同设计师解决风景园林各要素之间的设计问题，方案的优化趋于科学高效的同时，缩短了设计师们的工作周期。

（三）施工运营阶段——土方量管理

在过去的风景园林项目的施工运营阶段中，土方量的计算大多都是靠人工核算，浪费劳动力的同时，也存在着一定的误差，这不免增加了成本的不可控性，尤其是在大尺度的项目设计中，一点细微的误差都会导致预算的失误。LIM技术由于具备高度的信息集成优势，可以便捷地得出最佳的土方平衡方案，以及在项目设计后期给出精确的土方填挖量工程清单。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决方案，同时能输出细致准确的土方工程量清单以及土方施工网格图，每一个网格都能明确传达该方格内需要回填或出挖的土方体积。与传统的土方量管理方法相比，LIM能够准确高效地指导工人施工作业，避免了风景园林施工过程中的一些盲目操作的现象，节约了劳动成本，降低了人工核算过程中的误差，同时缩短了后期的施工建设周期。

四、实际案例应用研究

（一）项目概况

图1的刘志洲山体育公园项目位于连云港市海州区内城市近郊，海州区西南部，锦屏镇东侧，锦屏山南麓。基地建设红线面积约91公顷。基地改造之前是一片采矿区，多年的开山取石导致了刘志洲山及周边地形地貌发生了很大的变化。基底地形复杂多变、地质破碎化、雨水内涝严重。基于本项目场地的特殊性，传统的风景园林设计方法难以准确地把握场地症结，容易造成主观化的设计，且难以与各项目参与方进行较好的沟通，这就不免导致项目设计偏差、项目周期延后、项目成本难以控制等诸多问题。而LIM的实现，能够较好地解决这些问题。

（二）LIM在项目中的应用

1.前期分析阶段

场地由于占地面积较大，且地形起伏大，地形破碎化程度较高，因此在进行现场踏勘的工作中，无法准确地把握场地整体形态要素，借助LIM技术的地形模拟构建能力，能够完整地还原场地地形形态。由于现状的CAD地形图上的标高是单纯的块文件，没有实际的z值，这也是经常会遇到的数据不完善的情况，通常这一类的二维信息数据难以对场地进行分析处理，因此需要对二维信息数据转化为三维信息数据。将原始地形图中的标高点图块导入Rhino，通过Rhino对单纯的图块标高点进行三维赋值，从而生成场地的矢量标高点文件。将重新得到的矢量标高点数据号入Civil 3D的曲面参数中，可以得到场地的初步地形曲面，再将标高点文件与场地的等高线在Civil 3D中进行融合，修正并完善地形的细节变化，最后通过Rhino强大的渲染能力，将场地真实的可视化再现，如图2。

而对于场地的分析，通过Civil 3D能够对场地进行高效科学的高程分析、坡度分析、坡向分析等。以场地的高程分析为例，在已生成的地形模拟曲面上对曲面特性进行曲面特性编辑，设置需要的分析类型如高程分析，再调整运行分析所涉及的参数指标，最后得到场地的高程分析图，如图3。该高程分析图可以根据项目需求，调整高程范围及区间，适应项目高程不同的精度需求。与此同时，在出图时可以导出高程分析表图例，将高程分析图上的图块信息通过表格数据的形式全面展示。

2.方案设计阶段

由于场地地形起伏并且破碎化严重，在方案设计阶段需要对场地各要素进行调整优化，而运用LIM的协同优化设计能力，能够相应地协助解决项目中主要的地形和水体问题，协助设计师对场地进行更加精准化的设计。在前期场地分析的基础上，需要对原有地形进行调整设计，运用Lim技术能够在平面和立面上同步进行方案优化提升，首先在平面上绘制剖断线L，通过Civil 3D的快速纵断面工具，创建纵断面初始面板，在这里调整纵断面的纵横比例系数，以及确定测站数量，最后可以导出相应的纵断面图，如图4。该纵断面不同于以往二维设计软件制作的纵断面图，它是由曲面数据映射得到的，具有数据实时更新的特点，平面上L剖段线的改变或是平面地形的改变，都会同步带动通过L剖断线生成的纵断面图。因此在对地形进行反复推敲设计的时候，纵断面对应平面进行同步修改，不再需要做反复的图纸修改工作。

由于场地整体呈内凹的形态，因此雨水蓄积问题必须得到合理解决，如何才能将蓄积在低洼处的雨水排出以及对降水时的场地排水在设计初期是一个巨大的难题。通过Civil 3D的汇水区分析，勾选汇水点标记以及调整汇流图层特性等相关参数，可以导出场地整体汇水区域图，设计师通过生成的汇水区域，可以得到明确的汇水集中范围，同时明确得到场地汇流量较大的位置，相应对场地水体进行设计，避免了主观盲目的设计结果。

3.施工运营阶段

在该项目中，由于场地尺度的庞大，传统的人工核算方法不可避免地会导致较大的误差以及巨大的工作量。根据该场地的松散系数1.330及压实系数0.850，再通过Civil 3D的体积面板进行土方平衡方案的自动生成，可以准确高效地获得场地土方填挖量以及得到土方施工网格，该施工网格图在每一个网格中，都能显示该方格内需要填方及挖方的真实体积数据，如图5。需要注意的是，设计曲面和原始曲面之间的边界需要完全重合，否则Civil 3D则无法进行土方量的计算，因此在进行土方测算前一定要先将红线锁定。通过Civil 3D计算得到的土方填挖量可以对后期的场地放线进行指导，并且可以根据需要生成土方量清单报告，对场地内土方作业进行全面精细化管理，为后期进行土方施工提供了精确直观的数据参考的同时，对于风景园林项目成本的管控能力也大幅提高。

五、风景园林信息模型（LIM）框架的构建

如图6所示，该框架是基于现有的LIM的研究成果，针对本方案的特殊性以及技术手段的差异性进行调整得到的，为风景园林同类型项目实施提供了具体阶段性的应用参考。

结语

本研究是基于中等尺度场地的风景园林项目设计进行的LIM技术的应用实践，以期对于相关风景园林项目设计以及LIM的深入研究提供参考价值。针对从风景园林设计前期阶段到规划设计阶段的具体LIM应用给出了解决方法，希望抛砖引玉的对于LIM技术在風景园林行业内发展带来一定的启发。

LIM作为数字景观概念分支下的一种较为新颖的技术理念，在风景园林未来的发展中拥有较为长远的发展空间，但是由于当下LIM的理论基础欠缺，技术手段匮乏，LIM技术仍并未广泛地应用于风景园林设计之中。因此，当前LIM的发展需要在理论研究的同时，不断探索其在实际项目中的实用性和可操作性，加快LIM技术与风景园林间设计的相互结合，共同努力推进LIM技术在风景园林行业内的蓬勃发展。