数字化设计在乡村环境建设中的运用研究

张驰

摘 要：在信息技术日趋成熟的时代背景下，数字技术已经能够实现一切实体性、物质性的现象与代码之间进行编码、压缩、传输、转换的可能。在信息时代，科学技术与艺术的关系也日趋紧密，数字技术在设计领域的研究与实践越来越多。与此同时，国家大力进行乡村建设，全面推进乡村振兴，但目前乡村建设存在着诸多的问题，反映到环境建设上主要为参与主体、内容、形式和可持续性的普遍性问题。基于对数字技术的了解，对乡村环境建设中数字化设计与建造的已有实践进行调研分析，多角度分析乡村环境建设中的数字化设计与建造技术的运用，以期更好地解决乡村环境建设的普遍性问题。

关键词：数字技术;数字化设计与建造;乡村环境建设

一、研究缘起：数字技术与“乡建热”

如今，信息技术日趋成熟，数字技术已经能够实现一切实体性、物质性的现象与代码之间进行编码、压缩、传输、转换的可能。数字技术对设计师的思维模式、工作方式和设计方法产生了重大的影响，数字技术使人脑的想象空间实现更多维度的延伸，数字化设计与建造技术可以实现从虚拟的数字概念性设计到实体建造。设计领域的数字技术开始从仅关注数字概念设计到关注计算机辅助设计以及实体建造，数字化设计与建造技术的研究、实践成为设计界的热门话题。

自从国家号召美丽乡村建设、提出乡村振兴战略以来，大批设计师投身到乡村建设之中，我国掀起了新一轮的乡建热潮。近年来，随着乡村振兴战略的实施，大批设计师开始进行乡村环境建设，掀起了乡村建设热潮，数字化设计与建造技术也作为设计师改善乡村环境的设计方法而登上乡村建设舞台。“乡建热”反映了当前国人对乡村问题的高度关注，也说明乡村迎来了新的发展机遇。但同时，乡村建设也存在诸多问题，反映到环境建设上主要为参与主体、内容、形式和可持续性的普遍性问题。

目前部分设计师已将数字化设计与建造技术应用于乡村环境建设，本文通过对实际案例进行研究，多角度分析乡村环境建设中运用的数字化设计与建造技术，以期更好地解决乡村环境建设的普遍性问题。

二、研究对象：乡村环境建设中的数字化设计与建造技术

数字化设计与建造技术可以说是设计师的“工具包”。在理论层面，数字化设计与建造技术是对传统建构方式的继承和发展;在操作层面，它是通过计算机实现设计与建造的紧密结合。这一结合使得设计与建造的过程不再只是单纯的形式生成或理性却简单的材料选择与搭配，而变成基于形式但高于形式，同时崇尚建造并创新建造的新模式。同时，数字化建造追求高技但不避讳低技，通过计算机技术的适当介入，在可控制的范围内使传统营造思想和技法通过参数化辅助建造的模式获得批判性的延伸。数字化设计与建造必然会驱动建筑范式的革新。实现工具从手工、传统机械向数控机械转变，操作对象从传统材料变成新三维成型技术下的多维材料，再变成新材料技术影响下的复合材料。

数字化设计与建造技术在设计技术部分主要有数字化表现（如三维模型可视化、参数模型、虚拟现实、增强现实、混合现实、虚拟仿真等）、数字化设计方法（BIM技术、建筑性能分析与设计、基于使用者行为模拟的设计、基于算法的设计等），在建造技术部分主要有激光切割、3D打印、数控机床加工、机械臂加工等智能制造手段。

文章主要针对乡村环境建设中数字化设计与建造技术实践进行研究，主要关注数字化设计与建造中的三维模型的可视化、BIM技术、基于算法的设计等方面。

三、案例解析：数字化设计与建造技术在乡村环境建设中的运用

（一）竹艺村——参数化与传统工艺再生

在四川道明竹里的项目实践中，设计师袁峰运用了数字化設计与建造技术，采用了参数化设计方法并结合预制装配化建造手段。

道明竹里竹编工艺有着源远流长的历史，在设计当中，建筑立面与本地竹编工艺的结合，为建筑业的发展注入新的生机。在景观环境的设计中，设计师将参数化设计和当地传统材料——竹子进行融合，给人们带来既熟悉但空间感受又完全不同的全新体验。

数字技术与历史悠久的地方技艺、文化高效融合，能促使传统技艺不断更新，适应时代和人们需求的变化。

越来越多的人的思想发生转变，开始意识到由于各个乡村的经济实力、传统材料的差异，乡村环境建设并不能用某一种工业系统去统一完成。对于投身于乡村环境建设的设计师而言，单纯地设计一个漂亮的房子不是最重要的，重要的是通过一个产业化体系去改变一个地方。

（二）奉贤村——运用BIM技术定制乡宅

上海奉贤村所处位置是城市周边地带，回迁设计需要把农民土地集中，建设居住示范区。

乡村环境建设不是某一方所能单独决定和完成的，设计师并不能决定乡村环境建设的所有内容。设计师主要负责设计和建造，架起村民和相关部门之间的桥梁。上海奉贤村的设计正是运用了数字化设计方法中的BIM技术，从而打通了相关部门、村民、设计师及施工方之间的关系。

在设计该项目时，根据国家对于乡村住宅的相关政策，从而推导出标准户型，并且将所有跟造价相关的立面体系进行梳理编码。不同于对城市进行设计的梳理编码，在此项目上的梳理主要是为了给村民提供可以参与设计、自主选择的共造机会。

在推导出标准户型以后，设计师与村民利用Revit模型进行高效的现场沟通。部分村民不会使用电脑，所以设计师制作出有五个选择方向的住宅设计手册，这五个方向的设计是在控制造价的基础上进行的。第一步，选择平面，村民可以根据住户人数选择户型;第二步，选择门斗，村民可以根据自己的喜好选择门斗的形式;第三步，选择屋顶形式;第四步，选择立面形式，村民可以根据自己的生活习惯决定立面开窗的形式，可自主选择开几个窗户、开多大尺寸的窗户、平窗还是凸窗等;第五步，选择立面材料，村民可以决定自己住宅的立面是用砖还是用涂料。选择完成后，现场用彩色打印机把四个立面及鸟瞰图打印出来。村民因为参与了自己住宅的部分设计，对此十分感兴趣，也因此对自己所居住的乡村环境产生了认同感与归属感。该项目通过BIM技术村民进行贴身服务，建立了一个村民、设计师、相关部门及施工方对话的渠道。

四、思考辨析：多角度分析乡村环境数字化设计与建造技术

（一）共建——提高村民参与度

对于乡村环境建设的主体性问题，中华人民共和国住房和城乡建设部提出了将“共同缔造”理念运用到乡村建设中来。这样能充分发挥村民、相关部门、设计师三方的力量，乡村环境建设的主体性问题也会得到进一步的解决，提高村民的参与度。但是由于村民普遍文化水平不高，很难参与具体的设计创作，只能在设计过程中提出自己的愿景，实际上村民的参与兴致并不高。

数字化设计方法基于算法制定的规则，使人人都变成设计师。只需要改变小小的一个变量就可以在在短时间内生成若干模型方案，而村民就可以在设计师制定的规则内依自己喜好、生活习惯等来选择自己居住环境的设计形式，并且模型信息的可视化使村民能够更直接地参与乡村环境建设，村民对于乡村环境会更有认同感和归属感。

（二）高效——缩短设计建造周期

將数字化设计与建造技术应用到乡村环境建设之中，对于各方都有极大的帮助。

对于设计师而言，数字化技术可以实现设计和建造的一体化，实现质量可控;对于相关部门而言，BIM技术的介入可以很好地控制造价;对于施工方而言，可视化的模型能清晰展示各种细节，使施工团队可以在不牺牲质量的前提之下实现精准快速建造，从而提高施工效率，降低施工难度。

（三）引流——激发乡村活力

目前乡村发展的主要问题在于一些村庄缺人气、缺活力、缺生机。部分乡村十分破败，老弱妇孺留守，房堵窗、户封门，村里可以见到的年轻人不多，村庄空心化、农户空巢化、农民老龄化的趋势不断加剧。

数字化设计与建造技术的一个优势就是对于非线性形式的设计和建造，这种异形的建筑或景观构筑物借由当今发达的网络平台，可以给乡村带来超乎想象的人流量，进而激发乡村的活力，促进乡村发展。

（四）多维——材料的多维表达

进行乡村环境建设，要考虑乡村的特性，运用各种材料进行多维表达。

数字技术的先进和乡村的相对落后，构成了二者的矛盾关系，而材料或许是二者的融合剂，利用数字化设计与建造技术，可以对传统材料进行多维表达，使数字技术更好地服务乡村环境建设。

（五）更新——促进传统工艺更新

哲学教授安迪·克拉克认为，人生来就是半人半机器。很久之前人类就开始使用工具，现在延伸为与机器人进行合作。

在信息化时代，与其渲染传统工艺的过时，不如将之合理地融入乡村环境建设，或许会有超乎意料的效果。如将乡村环境建设中景观小品的设计与建造拆分成数字化设计建造部分和传统工艺设计建造部分，然后组装成一件完整的作品，或者运用数字化设计的方法进行设计，在建造层面，可以数字化建造为主、传统手工艺为辅的方式来操作。这种结合可以促使传统技艺更新，高效而低价地实现复杂几何结构，从而达到适应时代变化的需求。

参考文献：

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作者单位：

四川美术学院