基于BIM和GIS技术的参数化景观设计研究——以清徐智慧葡萄小镇为例

冯文秀

（山西应用科技学院，山西 太原 030062）

0 引言

随着科学技术水平和人们生活质量水平的不断提升，为城镇化发展提供了新的思路。而智慧城镇建设是实现城镇化发展的新路径，利用大数据、智能技术和云计算等技术构建智慧城镇，以特色小镇开发带动分散的广大乡镇人群的城镇化，成为了一种新的发展模式和方法，也带动了县镇的经济发展。清徐葡萄小镇的建设，是将其建成太原城乡统筹示范区，促进太原城乡和经济的发展。因此，在清徐县开展示范性的智慧小镇建设具有重要的实践意义，必须要加强对其智慧化城镇的建设，加强对其参数化景观设计的研究，为促进太原城镇发展添砖加瓦。

现如今，城镇化发展已经与先进的科学技术和理念融合，为城镇化提供了发展条件。智慧城镇作为城镇化发展的方向，建立智慧城镇成为了必然趋势。而智慧城镇的建立必须要符合当地的实际情况，符合生态文明建设标准。在这样的背景下，采用GIS技术和BIM技术对当地的景观设计进行研究分析。以清徐智慧葡萄小镇为例，对智慧小镇建设中的生态环境、生态资源、区域发展需要等生态适宜性进行评价，从而能够合理、科学地分配资源，能够使智慧小镇更符合当地条件，而且对其进行景观设计能够促进小镇的发展，带来良好的经济效益。同时利用BIM技术建立可视化模型，对方案进行实时性的调控和修改，分智慧系统、智慧公园、智慧生态等三个智慧关键技术，完成对葡萄小镇智慧化参数设计。在此基础上，本课题从风景园林的角度出发，将生态适宜性评价结果与清徐智慧小镇规划图相叠加，通过BIM、GIS技术参数化设计，提出清徐智慧小镇建设策略，以期为清徐县智慧小镇的建设与发展提供参考。

1 国内外现状

1.1 国内现状

现如今，景观设计成为了设计研究的热点，在风景园林领域已经开始运用参数化设计，以参数化的数据为依据，以先进的科学技术为支撑，使设计更加的科学、合理。在风景园林参数化设计研究中，许多大学已经开展了相应的研究[1]。例如：清华大学、北京林业大学和同济大学等多个院校的学者对参数化的设计方法展开了研究。在设计过程中，构建了相应的参数化模型，应用数字化设计软件和平台对城镇进行相应的设计，而且提出了设计评价模型和设计的流程图解，有利于参数化设计更好地应用在景观设计中，促进了景观设计的发展，而且提出了景观设计的数字设计策略。同济大学池志炜等人对景观设计的方案和技术进行研究，提出了景观布局、景观规划和景观施工的具体内容，而且结合数学矩阵思维对景观设计进行参数化设计，探索参数化在景观设计中的应用方法，促进了景观设计的发展。

1.2 国外现状

参数化在景观设计中的应用，也是国外设计研究的热点。默森·莫斯塔法维和赛罗纳杰将参数化设计进行分解，分解为场地指数化、敏感系统、网络城市自我实现等不同的阶段，而且利用数学模型方法建立相应的思维关系，构建相应的关系系统，将复杂的关系网络简单化，从而能够使参数化数据变得更加简单。瑞士和美国等学院研究主要是以参数化软件进行辅助设计与建造，构建参数化设计模型，从而能够更加有效、更加方便地进行设计。其次，在参数化设计实际应用方面，以景观都市主义和参数化设计为基础，设计了“流动的花园”。在“流动的花园”的设计中，运用参数化技术将场地的实际情况转换为实际的数据，运用参数化处理软件对大量的信息进行处理和分析，能够使景观设计更加地结合实际情况，从而能够使景观设计更加地合理、科学[2]。

2 BIM和GIS技术的参数化景观设计

2.1 BIM技术的参数化景观设计

BIM技术是一种数学建模技术，能够将景观设计的设计图转化为3D模型，能够更加直观地反映出景观设计的效果图，将设计图可视化。BIM技术能够将景观的设计阶段、施工阶段、维护阶段等进行全过程模拟，从而能够保证景观设计的科学性、合理性，能够将问题更加直观地反映出来。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性和优化性。可视化能够将抽象的理论转化为实际模型，BIM技术能够将施工整个过程可视化，不仅可以用效果图展示，更重要的是能够将景观设计的整个过程都在可视化的状态下进行。协调性是指BIM技术能够对景观设计的各个模块进行协调，不仅能够协调各个模块，还能够将不协调、不符合实际情况的问题及时地反映出来[3]。BIM技术通过相应的数据和建模，能够将景观设计效果图和场地情况进行模拟，更方便景观设计。而且BIM技术也能够对景观设计进行相应的优化，使景观设计更加符合设计要点和实际情况。

2.2 GIS技术的参数化景观设计

GIS技术是以场地空间为基础，采用地理模型分析法，能够提供测量场地的实时地理信息，是一种动态的地理信息收集和处理技术。该技术通过对景观设计场地数据的收集，利用计算机对数据进行处理，加工数据转换为地理图形，从而能够对景观设计的场地进行预览，也能够进行相应的操作和分析。GIS技术能够对景观设计场地信息进行数据收集、空间分析和决策，能够将人口、道路和房屋等内容显示出来，是集数据收集、分析、处理和显示为一体的技术。在景观设计中采用GIS技术能够对设计的场地进行了解，能够对场地进行景观设计模拟，从而能够更加合理、科学地设计出符合实际情况的景观[4]。

3 对BIM和GIS技术参数化景观设计的研究

3.1 参数化因子和权重分析

（1）权重分析

景观设计是比较复杂且难以评价的一种设计体系，存在着许多不定量的因素，导致许多评价指标存在定性问题，带有模糊性，对评价的分析准确性较低，难以进行定量化分析。而对景观设计进行相应的评价能够保证设计的合理性和科学性，能够保证景观设计符合设计要点，能够更好地对应用BIM和GIS技术的参数化设计方法进行评价。因此，必须要建立相应的权重体系，应用权重体系来提高评价的准确性和有效性。对于高BIM和GIS技术的参数化设计评价指标必须要建立多层分析指标，利用多层分析指标对事物的属性和特性进行全方位分析，从而提高分析的准确性。因此，对于权重体系的建立采用层次法，根据事物本身属性和外部对其属性的影响进行分析，并且根据事物之间的不同属性和关系，将事物转换为多层次、多角度的属性，从而建立一个多层次的权重体系。该体系能够将定性因素转换为定性和定量相结合的形式，从而能够对评价指标进行相应的修正，保证评价结果的准确、合理。在权重体系建立过程中，必须要建立判断矩阵，对权重进行相应的技术，而且必须对权重矩阵的一致性进行相应的检测，从而能够建立权重体系。图1用层次法建立权重体系，能够利用判断矩阵来对景观设计的合理性进行相应的判断。

图1 层次法建立权重体系

（2）参数化因子分析

参数化因子是在进行参数化模型设计和建立景观设计模型时，对模型进行的分析方法，从而能够保证景观设计的合理性和科学性。参数化修改引擎提供的参数更改技术使用户对建筑设计或文档部分作的任何改动都可以自动地在其他相关联的部分反映出来。参数化因素也就是通过参数化对象的活化设计与应用，能够对区域内的环境、建筑等讯息通过计算机予以合理描述之外，这些信息还可通过资料关系的定义、资料行为准则与逻辑条件的建立让建筑物相关信息的呈现能更自动化地实时反应实际的状况。对参数化因子进行相应的处理和分析，能够使BIM技术和GIS技术更好地应用在景观设计中。

3.2 对清徐智慧葡萄小镇的景观设计应用

（1）利用BIM和GIS技术相结合，实现景观设计科学化。借助GIS软件的空间分析技术，采用AHP层次分析法以及多因素综合评价法，构建适宜性分析模型，对清徐葡萄区域进行生态适宜性评价。利用BIM技术建立可视化模型，对方案进行实时性的调控和修改，分智慧系统（安防、卫生、通讯）、智慧葡萄公园、智慧生态（太阳板、雨水利用）等三个智慧模块，完成对智慧小镇的参数化设计。

（2）技术创新。利用BIM和GIS等参数化设计技术，突破传统的设计方法。结合cad、sketch up、photoshop等软件，实现景观设计从传统的计算机赋值设计到参数化设计的转变。

（3）应用方面创新。利用BIM等参数化设计，实现景观设计的全过程管理。从传统的计算机辅助设计到现在利用BIM技术，尝试在景观设计领域实现全过程管理与评价。

3.3 建议

（1）景观设计方案必须要具有创意，能够满足人们的需求。现如今，许多景观设计处于发展阶段，按照传统的设计方案进行设计。为了使景观设计拥有长足的发展，必须打破传统设计模式，要用创新的思想来改变景观设计的现状，采用新型的科学技术来进行设计，要考虑设计过程中存在的问题并积极解决，让景观设计得到长足的发展，也满足人们的需求。例如：在观景区景观设计中，适当地增加一些娱乐项目，满足人们的需求，体验到景观设计的乐趣。

（2）必须提高相应人员的设计水平，要制定相应的设计标准。现如今，一些设计者的景观设计的形式比较单一，缺乏设计特点和生态特点。因此，要提高设计人员的设计水平，要对景观设计中存在的问题和解决方法进行研究，让景观设计得到长足的发展[5]。也要制定相应的标准，我国在这方面的设计起步较晚，缺乏相应的标准来制约设计方案，设计人员应该共同探讨设计标准，制定符合我国的景观设计标准，对标准进行不断优化，让标准符合实际的景观设计，从而让其得到深远的发展。

（3）必须要重视景观设计的价值，不要盲目跟从，要采用科学、合理的设计手段来进行设计。虽然BIM和GIS技术的参数化设计已经应用到许多景观设计领域，但BIM和GIS技术的参数化设计只停留在软件应用层面，没有认识到BIM和GIS技术的参数化设计的真正价值和功能。因此，应增强设计人员的意识，采用科学、合理的设计方案进行设计，不要盲目跟从，必须根据实际情况对其进行设计，也要和施工人员进行设计探讨，根据考察结果和探讨结果来进行设计，让BIM和GIS技术的参数化设计在景观设计中能够更好地发展，发挥出最大价值和功能[6]。

4 结束语

综上所述，景观设计对加快智慧城镇化的建设具有重要的作用。因此，要加强对BIM和GIS等先进技术的应用，构建参数化设计理念，利用参数化设计完善景观设计内容，从而能够促进景观设计的发展，促进智慧城镇化的发展。