城市生态景观环保数字化辅助设计研究

宋 攀，韦 华

(西安航空职业技术学院，陕西 阎良 710089)

20世纪60年代发布的《设计结合自然》为城市生态景观规划建设提供了强有力的理论基础，为生态环境与人类之间的关系提供了基础理论与设计方法。目前，国内城市生态景观设计备受传统古园林直接影响，但是由于人们的审美差异，针对城市生态景观建设有了各种争议。在城市生态景观设计中，适应时代发展要求，以数字化辅助设计，均衡艺术性与科技性，促使城市生态景观艺术性与科技性最大限度地满足人们的个性化需求，有机结合数字化辅助设计是现代化城市生态景观环保设计的重中之重[1]。

1 设计流程分析

目前城市生态景观环保数字化辅助设计依旧处于起始阶段，虽然已有大量优质设计机构开始积极关注该领域，然而城市生态景观环保设计过程仍以传统设计方法为主，数字化辅助设计方法只是辅助。当前传统城市生态景观环保设计方法并未将数字化辅助设计方法全生命周期应用于城市生态景观环保设计整个过程，全生命周期数字化辅助设计需将数字化思想转换为完整的数字化设计策略，应用于城市生态景观环保设计全角度[2]。

城市生态景观环保数字化辅助设计方法十分重视科学性，侧重于项目理性分析与科学整合层面，以准确高效的数字化辅助设计方法，构建科学合理的城市生态景观环保数字化辅助设计流程，从而全面呈现项目可量化与不可量化元素，发展为研究对象，适度分析与理性定性、定量，转变为主观设计与参数化设计过程中具备实用价值的数字化信息，以此实现方案设计与全方位评价[3]。城市生态景观环保数字化辅助设计流程具体如图1所示。

图1 城市生态景观环保数字化辅助设计流程Fig.1 Landscape architecture digital assistant design process

2 设计方法分析

2.1 数字化设计方法

在城市生态景观环保数字化辅助设计过程中，采用以传统设计方法为主、参数化为辅的数字化设计方法。其中，传统设计方法蕴藏着巨大实际价值，即蕴含着博大精深的文化内涵，代表着古代文明与城市生态景观环保建设进程[4]。因此，在城市生态景观环保现代化设计过程中，还应吸收传统设计方法的有价值部分，以继承发扬我国传统文化。在数字化辅助设计中，还需引进参数化为辅的设计方法，这主要是由于在现代化城市生态景观环保设计中依然会采用现代化技术与设计方案，这样才能完善并优化城市生态景观环保数字化辅助设计方法。

2.2 数字化设计方法

在城市生态景观环保数字化辅助设计中，应采用以参数化建设为主、传统设计方法为辅的数字化设计方法[5]。在具体设计过程中，需做参数化分析，构建参数化模型，既要保持建筑物及其参数化模型与城市生态景观环保数字化模型的同步构建，又要以参数化构建为设计关键部分，同时有机结合传统设计方法。在以参数化建设为主、传统设计为辅的数字化设计防范中，应吸收传统设计优秀部分，以此为参考依据，才可保留城市生态景观环保设计连续性与效果统一性，还可充分体现城市生态景观环保现代化与文化延续性，从而凸显城市生态景观环保独特性与特色，彰显城市生态景观环保设计的科学、合理性。

2.3 参数化设计体系与流程

参数化设计主张逻辑性的描述关系的思想方法，是认识事物本质的思维模式。城市生态景观环保数字化辅助设计中，参数化设计的关键在于寻找景观参数，并基于项目场地背景、业主要求、功能分析定位，由参数化设计思维层面提取景观参数，设置景观元素生成原则，并选择合适的数字化辅助设计软件平台，通过算法编程建立参数化逻辑模型，以调整景观参数取值范围，获取量化指标与景观设计方案，在多方协调对比分析后确立最终设计方案。

城市生态景观环保数字化辅助设计过程的参数关系构建，便于设计人员了解景观系统所隐藏的规律性深层逻辑结构与空间秩序，以此设计出可呈现场所性的景观。城市生态景观环保数字化辅助设计过程并非单纯将项目数据信息应用于分析，而是将具备地理信息数字化方式的数据进行导入、分析、绘图。所以参数化方法与城市生态景观环保设计本质特性相符，是有机整合全部景观元素，以此生成集成科学性、艺术性、文化性、社会性的园林景观。

城市生态景观环保数字化辅助设计的参数化设计体系具体见表1。城市生态景观环保数字化辅助设计中，将设计语言转变为景观空间平面语言，基于坐标、高程、矢量空间特征设定或转换成可量化指标，即项目场地绿化覆盖率、水体比例、景观容量等，在实际操作时，以统计方法获取指标数据，以指导参数取值范围。城市生态景观环保数字化辅助设计的参数化设计流程具体见表2。

表1 参数化设计体系Tab.1 Parametric design system

表2 参数化设计流程Tab.2 Parametric design process

3 设计方法实践

3.1 项目概况

以T市郊野公园为例，由林地、耕地、水域、湿地、农业、自然村落共同构成，具备生态建设、休闲旅游等多元化功能，属于开放性景观环境空间，被称之为未来城市“绿色的肺”，倍受社会各界高度关注，是城市环境绿化的有效推动力。郊野公园既能改善城市生态环境、保持生态平衡，又能为城市居民提供户外活动场地，保障城市生态经济发展。

3.2 主题设计

以生态优先实现可持续发展。基于有机结合规划定位，科学合理保护利用自然资源，改善生态状况，完善并构建自然生态体系，以满足城市生态景观设计需求，并实现生物植物多样性，切实保障生态环境健康可持续性，从而丰富郊野生产生活，确保生态安全；因地制宜与以人为本，紧绕人文历史与自然风貌，整合水文特色与自然风光，填挖修整水域边界，保留自然生态村落、生态林地、水系湿地，打造与大自然和谐相处的自然美。郊野公园构建对于整个城市绿地景观系统建设、自然生态系统恢复、节能与自然资源科学利用等发挥着有效的推动作用[6]。

3.3 功能布局

城市生态景观环保项目场地的景观不能局限于视觉感受，还需根据实际情况有效解决交通、周围关系、功能、生态等多方面相关问题，并充分挖掘隐匿于当前形势的社会、历史、文化、意识形态等因素的本质内容，切实结合城市生态景观环保美学与景观生态学，针对场地进行客观分析与量化评估，以推动人与景观和谐相处[7]。

设计结构具体为以农田为核心，以水面打造湖面核心；基于独流减河的滨水带与高速公路防护林带；于基地范围之内打造水环；精武文化区、湿地景观区、田园风光区、水网密林区、生态疗养区。

3.4 水系设计

城市生态景观环保设计项目场地的游览与建设用地都属于可利用土地，需针对既有破坏场地开展生态设计，以此满足游客游览需要[8]。相比建设用地，游览用地的景观功能布局更加灵活，对于生态环境的影响较小，生态环保特征更为显著，而且具备一定的用地适应性因子，景观功能的分区设计通常会考虑场地高程、地形坡度、水系、制高点可视化区域、植被状态等环境要素，以实现可游览用地的适宜性分析。项目场地水系为坡地地表汇水线，区域范围内地表汇水量比较大，植被生长较好，可生成天然景观廊道，比较适合游览观光，构建水系缓冲带加以保持并充分合理利用，促使其切身发挥生态优势。游览用地设施建设相对简单，河网水系设置约80 m缓冲带。其中，不适合大型配套设施建设，主要以植被保育为主，作为景观廊道更加适合游览观赏，步道或者栈道可穿插布置于林地，对于自然植被的影响可忽略不计，坡地整个范围均适合游览观光。

项目场地水域设计包含5大不同区域，不同水域的功能观赏性存在一定差异，即游玩性、观赏性、专属性、生产性等。其中，河道以蛇形排布，严格控制河道宽度，两侧栽植水生植物与耐涝耐盐耐碱乔灌木；河道放坡主张打造自然淳朴、有助于植物与水禽栖息的生态空间；湿地周围针对各个季节具体状态开展相应的观赏活动；突破传统鱼塘设置，基于自然形态呈现，以确保渔业正常生产，增加空间趣味性，在渔业生产时融入一些商业活动，以获取一定经济收益。

3.5 生态设计

城市生态景观环保设计由项目场地自然生态条件为出发点，通过分析地形、道路、林地、水文、湿地等生态模块，高程、坡度、坡向等垂直竖向分析与水廊道、生态敏感性分析等，以构成基质、廊道、多模块生态安全系统。基于此，开展生态空间控制分析，科学划分生态缓冲区、生态保护区、引导建设区等，以获取项目场地景观分区整体框架，并计算各功能区生态容量，明确生态设计目标[9]。

项目场地基于景观的水适应性生态基础设施建设，以自然的生态技术设计水源保护与涵养、地下水回补、改善生态环境、土地净化等水适应性生态过程。采取下渗、调蓄、净化、回用等措施，利用透水铺装、植草沟、储水池等生态管理模式，其中，下渗即透水铺装通过快速下渗清理径流污染物，并补充地下水；净化即以植草沟辅助生态滞留洼地，指引雨水具体走向，以削减洪峰流量，滞留时沉淀大颗粒物；调蓄即采集上游海绵措施雨水，以循环净化；回用即蓄水池提供厕所或者绿地等循环用水。利用新型材料，以实现集约化生态服务系统，科学有效控制径流污染，改善生态环境，多元化植物类型，从而打造生态居住环境。城市生态景观环保项目场地设计的水生态因子属于生态景观的主要敏感因子，因此，需构建水安全与水环境保护的水生态设计系统，基于雨洪管理，增加排洪渠等设施，防止场地内部发生洪涝灾害。基于源头控制、污水减排、净化修复思路，增加生态湿地处理设施，避免点源与面源污染，以实现水体环境全面保护。同时，雨洪需通过区域内水资源节约与科学合理利用，以水系与湿地为载体建设带状绿地，构建生态系统彼此关联的生态廊道，沿项目场地周围构建防护绿带，构成生态屏障。此外，还需构建覆盖范围广泛的绿廊系统，以建设多层次生态网络格局与生态景观框架。项目场地雨洪管理体系具体[10-12]如图2所示。

图2 项目场地雨洪管理体系Fig.2 Stormwater management system of the project site

基于项目场地生态特性，以保护、修复、重建手法构建相适应的景观生态安全体系，利用生态技术、生态经济等贯彻实施景观环境生态指标，促使景观构成集成功能、生态、用地，达到恢复自然水系、湿地、公共绿地等的生态效能，建设基于水系与绿色环保网络的框架复合生态系统。以项目场地的绿化种植，发挥温度调节、防风防尘、降噪环保等作用，追求绿色节能，资源循环利用。就湿地范围，引水淹没低地，并存蓄雨水，引进水生动植物，过滤地表排水，以恢复河道生态，同时大力发展生态农业，严格控制水产养殖，以自然食物链种养殖。

城市生态景观环保设计的项目场地植物属于十分关键的自然风景资源，自然植被覆盖范围既能净化空气和水体，又能改善景观环境的小气候，还能保持水土，保障植物自然更新与演变。

3.6 植物配置

城市生态景观环保设计的植物种植，既要保护项目场地生态植被，又要重视改造恢复植物景观，基于既有植被与景观需要，有机结合林地改造措施，做到因地制宜，缩减土方，以保护土壤、保护原生自然景观[10]。同时，全面考虑日照、温度、湿度、土壤等，基于既有植物种植，通过植物季节性变化与颜色搭配，生成稳定的自然生态植物群落。其中，植物类型选择时，需对其生存环境进行综合考虑，尽可能选择当地植物，以发挥其生态适应性与抗逆性，从而保障植物群落稳定性与持久性，以利于人工种植植被与自然植被的高度融合，通过地理信息系统空间分析功能，详细分析项目场地坡度、高程、水文，进而为植物景观种植奠定坚实的科学依据。

植物景观设计配置流程具体[13-17]如图3所示。

图3 植物设计配置流程Fig.3 Plant design configuration flow

项目场地中的植被基础较好，主要以当地树木类型为主，生态的稳定性良好，既有林地作为重点保护区域，发挥着绿化带的自然生态效用。观赏浏览区域可就植被生长特征，选择低成本速生树木以迅速覆盖绿化，可配置季节性变化与色彩搭配植物，以促使植物在不同季节产生不同状态与景观层次。在项目场地特色景观功能场所四周交互种植一些大冠幅植物，以遮阴避阳，并种植花期不同的植物，以营造优美环境氛围。文化娱乐区域的景观建筑可切实根据建筑设置垂直绿化带，以发挥其生态功能。植物种植可以与人文景观相配合，以此烘托景观效果与环境氛围，可基于乔木划分区域，从而弱化建筑对于自然环境造成的视觉影响。

在项目场地改造时，需保护既有自然生态环境，适当处理施工与保护间的密切关联，以此确保项目场地的可持续稳定发展。林地保护缓冲带的生物类型各式各样，生态稳定性良好，在景观环境空间中位于项目场地用地与周围环境分隔带，加以保护既能够避免项目场地周围区域影响其他用地，保护并隔离，能够作为生态屏障调节场地小气候。项目场地的地形波动较大，植被生长健康，可生成自然景观廊道，构建生态缓冲带可加以保护，基于河网接触缓冲带，从而显著提升生态环保作用，而且植物还可涵养水源与保持水土。

4 结论

在人居环境日趋复杂化的现代化社会，生态环境逐步恶化，城市生态景观环保设计行业应承担此艰巨任务，但是受多因素共同作用，城市生态景观环保数字化进程一直无法紧跟时代潮流。对此，城市生态景观环保设计行业应基于生态环保角度，多元化数字化辅助设计方法，以把握未来城市生态景观环保设计的话语权。本文提出了城市生态景观环保数字化辅助设计方法，并进行了实践应用研究，发现数字化辅助设计方法拥有良好的发展前景，可在很大程度上提升城市生态景观环保设计的科学合理性与艺术性，还可提高设计与绘图效率、质量，并通过科学与艺术结合产生新逻辑、新动态。