数字设计与建造技术在风景园林中的应用

□严梓瑞

摘要:在迅速发展的信息时代，设计领域中的数字设计技术从以往关注前期的概念设计发展到现在的从虚拟设计到实际建造 的全过程。该文作者结合自身的学习和工作经历探究形态生成技术、机器人3D打印技术以及编程技术等数字设计与建造技术在风 景园林中的应用。

关键词:风景园林数字景观数字设计数字建造

一、数字设计到数字建造的发展过程

20世纪60年代以来，受混沌理论、拓扑学、新系统论等理 论的影响，伴随着计算机技术的迅猛发展，数字技术在设计中 的应用从早期的计算机辅助建筑图纸绘制逐渐向计算机辅助设 计转变，景观数字技术研究开始兴起。随着GIS(Geogr叩hi

I nf or mat on System，即地理信息系统）、参数化设计、生成设计、 BIM(Buiidig Information Modeling，即建筑信息模型）等数字技术的发展，景观数字技术从早期侧重于概念设计阶段的宏观 景观系统数字化分析和模拟转变为现在注重研究数字化技术在 风景园林中的应用和实现手段。

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园林与建筑

ARTEDUCAT1ONRESEARCH

材料进行的一体成型建造。与传统3D打印工具不同，工业机 械臂具有更大的工作范围，所能一体打印的景观构筑物的体 量更大。采用从虚拟设计到实际建造的全过程的方法，利用 Grasshopper平台和KUKA | prc插件将不同的形体的花罐转换 为KKA机器人的运动语言输入，同时通过编码控制打印头的 气压与开关进行一体化打印（图2)。将3D打印技术与工业机 械臂相结合进行数字建造将是未来景观工程中的一种施工方 法。

2. 基于工业机器人的异形墙体建造

标准件异形墙体以150_ x 75mm x 50_的泡沫砖为标 准进行搭建，将一块砖看作一比特，在设计师提前设定的规则 与组合方式下，自动化地快速组合、增值、扩展，形成景观墙的 结构形态。通过曲线与灰度干扰将937块标准泡沫砖旋转不 同角度形成异形墙体形态（图3)，若利用传统人工搭建则难 以完成。将数字模型的每一块泡沫砖进行编码（图4)，并利 用Grasshopper平台和KUKA丨prc插件将每一块砖的放置位 置和旋转角度转换为KUKA机器人的运动语言，结合人机协同 的方法进行搭建（图5)。整个搭建过程共耗时1.5个小时，完 成后的景观墙体与数字模型能达到高度一致，充分展现了数 字建造技术的高效性、精确性。

3. 基于参数化技术的异形切片墙体设计

切片墙体的整体形态为异形，以黑桃原木为原材进行建 造，采用数字化设计与建造方法会比传统设计与建造方法更 加高效、节约。根据项目具体的场地情况，抽取完全与场地和 形体符合的5根曲线进行控制，利用参数化技术将每根曲线 的拐点坐标化和曲线曲率函数化（图6)。通过控制点的坐标 和曲线曲率双向控制曲线，以完成设计所需的整体形态。同 样利用参数技术对整体形态均匀向心切片，并对84块切片进 行编码输出（图7)，然后根据数据表格产生机代码结合CNC技 术对切片进行生产加工，最后运至现场进行安装。

结语

随着科技的不断发展，数字技术在设计领域的应用早已 超过了工具辅助制图阶段。随着生成设计、参数化设计、编程 技术、BIM技术等多项数字技术在设计中的普及，数字技术中 所包含的关联性、逻辑性、复杂性等设计思维慢慢与传统设计 思维相互融合。同时，数字建造技术与设备不断发展，正悄无 声息地改变传统的建造方式。风景园林数字设计与建造技术

目前，数字技术已经能够实现一切实体性、物质性的现象与代 码(Code)之间的编码、压缩、传输、转换。设计领域的数字技术也从 以往仅关注数字概念设计发展至现在注重从计算机辅助虚拟设计 到计算机辅助实体建造(CAM)的完整过程。设计师借助数控工业 机器人、3D打印机、数控机床等辅助设备，可以高效、精确地完成复 杂的建造任务，从而使整个设计过程变得更为直观、方便。全过程 的设计方法会大大提高设计的效率和质量，同时也会创造更多不同 的设计可能性。笔者结合学习与实习工作的经历探究不同的数字 设计与建造技术在风景园林中的应用，为相关研究提供参考。

(作者单位:湖北工业大学）

编辑张泽

参考文献：

[1]袁烽.数字建造背景下的同济大学新型数字设计研究中心.建筑 技艺，2014(4).

的不断发展会使最终作品具有系统性、多元性，从而展现出回 应周边环境的全新景观形式。文章基于笔者的数字化设计与 建造实践经历，仅限于景观小品和构筑物，对于其他方面还需 要进一步的深入研究。

二、风景园林数字设计与建造技术实践

1.基于工业机器人的陶泥3D打印建造

图1的花罐是以工业机械臂为工具，利用3D打印技术对陶泥

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