现代景观设计中的人工智能应用探究

杜隆隆

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司）

1 引言

现代景观设计在社会经济持续发展背景下孕育而生，也是居民生活诉求的体现形式。纵观现状，诸如儿童乐园、健身广场等均逐步具有现代化特征，彰显出以人为本的理念，对于提高居民生活质量而言具有促进作用。在现代景观设计中，因技术或知识储备量等原因的影响会使得景观在最终呈现效果中很难达到预期结果，但应用人工智能技术则能有效避免上述情况。

2 人工智能与现代景观设计的关系

人工智能技术发展迅猛，其在工艺生产、交通运营等领域均取得广泛应用，将其引入现代景观设计中，能够给既有问题的解决提供可靠的技术支持。现代景观设计是一项系统性的工作，具有专业性强的特点，但部分设计人员在专业水平方面存在缺陷，难以全面满足设计需求。而通过人工智能技术的运用，能够客观对待问题、有效解决问题。以智能照明设计为例，在融入人工智能技术后，可以感知现场光环境特点，适时调整照明光色、照度等参数，给居民营造舒适的照明体验环境，除了满足基础的照明功能需求外，还可达到放松身心的效果，而这恰好与现代景观设计的人性化理念相符。因此，人工智能与现代景观设计并非呈独立存在的关系，实际上前者对后者具有促进作用，而后者的需求则能够带动前者的发展。

3 人工智能在现代景观中应用的必要性

3.1 现代景观设计理念滞后性

纵观现状，我国现代景观设计普遍停留在对典型项目进行模仿的阶段，缺乏创新点，对人性化理念和环保理念的重视程度明显不足。不同城市均有其独特的历史底蕴和城市人文魅力，而此类元素并未在现代景观设计中得到充分的彰显，更多的是千篇一律的基调，同质化问题极为明显。近几年，人工智能技术的出现为景观设计提供了新思路，但是在实际应用中尚未凸显出这一优势，尤其是设计人员理念仍固守旧的城规，并没有真正意识到人工智能在景观设计中的优势。以旧理念设计的景观已逐渐无法满足人们的生活需求，因而人工智能应用于景观设计迫在眉睫。例如可利用人工智能技术修建音乐喷泉或实现智能灌溉，既能丰富人们的生活需求又能满足人们的精神需求。

3.2 人工智能技术的应用率偏低

现代景观设计倡导对前沿技术的应用，体现在植物学、节能技术、信息技术等层面，因此需由多个专业领域的人才参与设计工作。但设计人员的综合水平良莠不齐，专业技术难以得到有效的应用，从而影响到景观的设计品质。并且，景观施工技术也未取得突破式发展，尽管形成科学的设计方案，但在实际践行过程中最终效果与设计目标存在显著的差异，阻碍了现代景观事业的发展进程。

3.3 设计方案与实际环境的契合程度不足

现代景观设计具有很强的地域性，不同地区在气候环境、地形地势、人文底蕴等方面均存在差异，因此需遵循因地制宜的原则，切实调整设计手法，提高设计方案与实际环境的相适。但部分现代景观设计工作中未考虑到项目所在地的实际情况，虽然形成完善的设计方案，但合理性欠佳，与实际建设环境相矛盾，严重抑制景观的作用。例如智能化照明系统的应用，在解决光污染问题的前提下还缓解了人们的心理压力，帮助人们实现人与自然和谐发展的诉求。

4 现代景观中的智能照明系统设计

在传统的景观设计领域，普遍侧重的是功能性照明需求，对互动性和可变性方面的考虑略有不足。而通过人工智能技术的运用，可以根据现场光照强度、温湿度等环境因子适时调整灯光，形成与实际环境相协调的灯光组合照明方案，营造良好的视觉体验。配套智能感应系统，其内置的传感器等装置可及时感知环境特征，并自动对灯光的颜色和强度等参数做出调整，增强了灯光照明的互动性和趣味性，创建极具乐趣的景观环境，以便在景观内锻炼或放松的人们可释放情绪、舒缓心情（见图1）。

图1 某激光秀现场图

4.1 经纬度控制仪器及时间控制仪器的应用

以地区经纬度变化特点为立足点，按科学的方法估测时间变化，在此基础上实现现代景观的智能化目标。以微电脑为核心，可作为智能控制单元而使用。经纬仪融入的是主流的计算机控制技术，采集信息，判断一年四季的变化规律，在运行算法后确定具体的日出、日落时间，除了以日为单位在特定时间开关灯外，还可根据季节的变化规律逐日调整，省去了人工定期调节的繁琐操作，与自然环境的适应性更好。经纬度控制仪所配套的技术较为成熟，可在各类严寒、炎热的极端环境中稳定使用，而对电力资源的需求量较低，具有显著的生态环境效益，也正好与现代景观的节能环保设计理念相符。

4.2 GPRS （General packet radio service，通用无线分组业务）无线景观照明远程监控设备的应用

通过监控设备的运行，可自动采集项目范围内各照明灯具的工作数据，以此为依据，对灯具用电功率等相关装置的各方面运行特性作出较准确的判断。在某项设备出现故障后，可根据监控数据展开故障分析，精准锁定故障源，以便维护人员采取针对性的处理措施，缩短故障修复时间。

4.3 基于人工智能的景观设计实例分析

4.3.1 以北京天安门的照明系统为例

天安门的照明系统充分彰显出和谐统一设计理念的魅力，其除了覆盖广场外，还兼顾天安门延长线的各重点区，构成以广场为基点，以长安街等为视觉引导线的立体化照明系统。其中，东单大街因历史底蕴浓厚而被称为“贵族街”，在照明设计中对过街桥桥体采取优化措施，于该处佩戴“皇冠”，同时在桥体扶手两侧交替布设LED 偏配光洗墙灯，形成错落有致的灯光布局形式，且能够与周边环境融为一体，达到相辅相成的效果。而出于提高灯光利用率、减少资源消耗的目的，特对照明灯具进行优化，采取低功率LED 光源和导光板相结合的方式，可满足照明功能、节能环保的双重要求。于北京天安门广场而言，其场地具有平坦和开阔的特点，因此在智能照明监控系统中应用的是经纬度控制器，该装置以单片机智能控制技术为核心，在确定天安门的具体经纬度后，将数值输入系统内，控制器自动运行，结合地球自转和公转的规律，经计算后准确确定每天的日出和日落的时间，根据该时间节点及时开启或关闭路灯。硬件组成简单，功能的实用性较强。从软件角度来看，践行的是模块化设计理念，可有条不紊地控制模块的运行，可降低故障发生概率，有效保证照明的控制质量。

4.3.2 以徐州市百果园的照明系统为例

在徐州百果园项目的灯光照明系统设计工作中，则以空间结构和观赏者的活动特征为立足点，协调灯光与环境的关系，实际照明效果显著。以满足照明功能需求为基础目标，合理优化灯光布局，充分关注到各阶段的景观特色。在百果园的照明系统设计工作中，设计人员还将照明对象的属性作为重点考虑对象，并未采取大面积的光色，而是巧妙融合多种光色，控制其面积和照明形式，形成富有情绪化特征的色调。节能环保效益也较为显著，光量、灯光的布局均遵循适中的原则，在不影响正常照明效果和景观价值的前提下精简灯具配置，以减少在照明系统方面的电力资源投入，所应用的产品均具有高光效、低谐波的特点。应用较为广泛的有LED 灯，其表现出高光效、大功率的特性，相比于传统灯具而言，无论在照明效果还是节能环保方面均具有更显著的应用效果，可以充分发挥出有限资源的利用价值，达到资源效益最大化的目标。徐州百果园项目总占地面积20hm2，面积相对较大，为全面顾及主次区域的照明需求，采用的是GPRS 无线景观灯远程监控系统，能够实现自动控制功能，同时管理者也可根据需求采取手动控制模式，灵活性较强。

5 现代景观的智能灌溉设计

灌溉系统在传感器等配套装置的支持下可感知植物的温度和湿度，再根据环境因子展开自动化分析，判断植物是否存在缺水的状况，若确有存在则自动启动灌溉装置，为植物提供适量的水分。智能灌溉系统的实现主要得益于传感器技术和自动控制技术等，其共同组成技术体系，采用喷灌、滴灌等方式。关于智能灌溉系统的组成，如图2 所示。

图2 智能灌溉控制系统原理图

5.1 人工灌溉系统

在现代景观系统的组成中，喷灌具有举足轻重的地位，在设计工作中应充分考虑到此项内容。通过人工智能的引导下，可以改变人工喷灌的模式，保证此项工作具有较高的智能化水平。

①在项目区域内布设摄像头，全面兼顾区域内各处的情况，同时定期拍摄土壤表层图片，摄像装置对接控制中心，为分析和管理工作的开展提供具有参考价值的信息。根据土壤颜色会随着湿度变化而改变的特点，可以明确土壤的湿度情况。

②通过计算机软件展开分析，根据图像对土壤的颜色做出判断，若湿度不足则洒水，以保证土壤湿度可始终维持在合理的区间内，给植物的生长提供良好的环境。

喷灌系统智能启停的实现机制在于。利用摄像头采集现场图像，计算机软件对其做出判断，在运行预设的算法后确定土壤的具体含水量，再根据所得结果做出喷灌决策，包含喷灌覆盖范围、喷灌量等。此外，考虑到操作的便捷性要求，通过控制台的界面完整呈现出图像信息，以提高人机交互水平，给管理人员提供便捷化服务。还可根据实际情况切换为手动控制模式，其有助于增强喷灌作业的灵活性，能够更好地满足景观的管理需求。

5.2 太阳能灌溉系统

太阳能是极具环保特性的可再生能源，通过对太阳能的采集与应用，起用地下水等具有使用价值的水资源，将其用于灌溉。配置太阳能板，在高效收集能量后带动电泵运行，使其抽取周边的水源，再将其转入储水缸内保管，若存在需求时则及时用于灌溉。遇降雨天气时，雨水探测器可感知到实际天气状况，此时不具备太阳能灌溉系统运行的条件，则及时将其关闭。从应用场景来看，太阳能灌溉系统常见于无自来水供应条件的偏远区域，在太阳能的推动作用下合理利用地下水和溪水等周边的水资源，以满足景观的灌溉需求。

6 现代景观中智能水景的设计

水景是景观中的点睛之笔，因此也需作为现代景观设计的重点内容进行考虑。此方面的设计效果将直接对现代景观的整体品质带来影响，在设计中应重视技术的创新。在传统设计方法中，普遍采取的是设置假山的方式，辅以流动性较差的水流，虽然其能够创造小型水景，但缺乏灵动性和持续性，往往在经过一段时间的使用后便被关停。此外，在应用此类设计方法后，后续的维护工作量普遍较大，成本投入较高。究其原因，与传统设计中数据缺乏完善性、施工技术水平偏低等方面有关。在引入人工智能技术后，能够给水景设计创造更丰富的契机，例如音乐喷泉，在整个喷泉在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，计算机通过对音频及MIDI 信号的识别，进行译码和编码，最终将信号输出到控制系统，使喷泉的造型及灯光的变化与音乐保持同步，从而达到喷泉水型、灯光及色彩的变化与音乐情绪的完美结合，使喷泉表演更加生动更加富有内涵及体现水的艺术（见图3）。

图3 某音乐喷泉图

7 结语

综上所述，现代景观设计在理念、方法、技术应用等方面尚有诸多不足之处，导致景观的设计效果难以满足人们日益增长的精神需求，矛盾突出。通过人工智能技术的运用，例如虚拟现实技术和增强现实技术可给设计工作提供技术支撑，在技术的驱动作用下唤醒景观的活力，深度变革传统管理方法，协调好各类景观元素，丰富审美价值和生态环境价值。