人工智能在園林景觀設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

人工智能在園林景觀設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

Summary:園林景觀是現(xiàn)代化城市建設(shè)中的一個(gè)重要組成部分，它在改善城市的自然環(huán)境、塑造良好的城市形象等方面起著舉足輕重的作用。同時(shí)，由于人工智能的普及和應(yīng)用，人工勞動(dòng)在某種程度上被降低，直到今天；人工智能已在當(dāng)今社會(huì)各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用，并將其運(yùn)用于園林設(shè)計(jì)，必將促進(jìn)園林設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與優(yōu)化，同時(shí)保證了現(xiàn)代園林的設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高了園林的工作效率。因此，探討運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行園林景觀設(shè)計(jì)是非常有必要的。Keys:人工智能技術(shù)；園林景觀設(shè)計(jì)；應(yīng)用一、人工智能及園林景觀設(shè)計(jì)概述人工智能是一種智能的電腦程式，它可以模擬人的行動(dòng)和思考，甚至可以用電腦來(lái)處理一系列的問(wèn)題。園林的設(shè)計(jì)是以藝術(shù)性、多變性和人本性為基礎(chǔ)的；生態(tài)與文化傳承的特征，在滿足工程的實(shí)際功能的前提下，對(duì)景觀布局進(jìn)行優(yōu)化，完善園林結(jié)構(gòu)，為城市的現(xiàn)代化提供依據(jù)，同時(shí)滿足人民的生活和精神需要。它的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括造型設(shè)計(jì)、亮化設(shè)計(jì)、人工造景設(shè)計(jì)，只有保證設(shè)計(jì)內(nèi)容彼此協(xié)調(diào)、有效配合，才能實(shí)現(xiàn)整體化和特色化。園林工程設(shè)計(jì)具有復(fù)雜性、綜合性、技術(shù)更新迅速的特點(diǎn)，必須與時(shí)俱進(jìn)，以保證設(shè)計(jì)的內(nèi)容符合人民的審美要求和鑒賞力。人工智能技術(shù)可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。特別是在園林設(shè)計(jì)中，許多技術(shù)問(wèn)題都是由單打獨(dú)斗的設(shè)計(jì)者所不能有效地解決的。通過(guò)精確的計(jì)算和科學(xué)的分析，解決了技術(shù)上的困難。此外，由于傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方式存在著人為因素的影響，造成了設(shè)計(jì)方案的不可操作性，從而造成了工程的問(wèn)題，從而降低了工程的效率和質(zhì)量，并加大了項(xiàng)目的造價(jià)。運(yùn)用人工智能技術(shù)，可以及時(shí)地找出設(shè)計(jì)方案中的缺陷，從而提高設(shè)計(jì)的精確度和可靠性，為以后的工程建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，人工智能技術(shù)也可以創(chuàng)造一個(gè)好的環(huán)境和影響。比如，在園林綠化工程中采用智能化的燈光系統(tǒng)，既保證了室內(nèi)沒(méi)有黑暗盲區(qū)，又降低了電力的損耗；同時(shí)又能防止光污染，既能滿足可持續(xù)發(fā)展的需要，又能達(dá)到預(yù)期的觀賞性和娛樂(lè)性。綠化與公用設(shè)施是園林綠化中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而在傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)中，人們往往把注意力集中在休閑設(shè)施、娛樂(lè)設(shè)施等方面。采用人工智能技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)部的資源共享，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的整體協(xié)調(diào)。另外，利用AI技術(shù)，可以將各地域的特色文化融合在一起，既可以傳承和發(fā)展民族文化；同時(shí)也可以滿足廣大市民休閑、欣賞的需要，有效地增強(qiáng)了園林景觀的功能與實(shí)用性。

二、人工智能和園林景觀設(shè)計(jì)間的內(nèi)在關(guān)系及概念（一）二者關(guān)系隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也得到了很大的促進(jìn)。將人工智能技術(shù)運(yùn)用到園林景觀設(shè)計(jì)中，可以有效地解決以前存在的許多問(wèn)題。過(guò)去，在進(jìn)行園林景觀規(guī)劃時(shí)，常常會(huì)遇到技術(shù)問(wèn)題，有些技術(shù)人員知識(shí)儲(chǔ)備不足，很難保證有效、快捷地解決問(wèn)題；長(zhǎng)期的發(fā)展勢(shì)必會(huì)對(duì)園林的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果產(chǎn)生一定的影響。利用人工智能技術(shù)進(jìn)行園林景觀的設(shè)計(jì)，可以為人與環(huán)境的融合創(chuàng)造有利的條件，比如利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能照明，并將其運(yùn)用于園林景觀的設(shè)計(jì)；它既可以避免光污染，又可以使人與自然的和諧共處，又可以減輕人們的精神緊張。另外，園林景觀的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是綠化和公共設(shè)施，因此采用了人工智能技術(shù)；既可以實(shí)現(xiàn)人工智慧的園林景觀，又可以促進(jìn)資源的共享，又可以為園林設(shè)計(jì)與當(dāng)?shù)氐娜宋沫h(huán)境相互補(bǔ)充，以保證園林的實(shí)際效益最大化。（二）二者概念分析人工智能是以人的行為規(guī)律和思維模式為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)代替人的生產(chǎn)和生活勞動(dòng)，是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)。到現(xiàn)在為止，人工智能的研究還沒(méi)有很好的實(shí)施，很多時(shí)候，智能都是建立在人工的支持下。但是，經(jīng)過(guò)近半個(gè)多世紀(jì)的研究，人工智能技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用到了各個(gè)領(lǐng)域，比如自動(dòng)化生產(chǎn)，這就是人工智能的優(yōu)越性。隨著人工智能技術(shù)的不斷普及和應(yīng)用，將會(huì)給人類帶來(lái)更好的生活。從景觀設(shè)計(jì)的理念上看，它的主要內(nèi)容是：設(shè)計(jì)師以藝術(shù)的手法，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)，對(duì)某一特定地區(qū)進(jìn)行人工的改造，使之與自然和諧共存，環(huán)境優(yōu)美。三、人工智能在園林景觀設(shè)計(jì)中的具體運(yùn)用（一）人工智能技術(shù)在水景設(shè)計(jì)中的運(yùn)用水景在景觀工程中占有重要地位，也是工程設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。其設(shè)計(jì)效果直接影響到項(xiàng)目的美學(xué)效果和生態(tài)功能。在傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)中，由于缺乏科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持和施工工藝的限制，許多水景設(shè)計(jì)以死水或假山為主體。這種設(shè)計(jì)方法不僅沒(méi)有體現(xiàn)水體的靈活性和循環(huán)性，而且增加了后期的成本，不能完全滿足景觀工程設(shè)計(jì)的需要。人工智能技術(shù)水景設(shè)計(jì)可以有效解決上述問(wèn)題。具體而言，將智能傳感技術(shù)應(yīng)用于水景，可以創(chuàng)建光影噴泉、音樂(lè)噴泉和其他景觀。例如，使用智能技術(shù)建造音樂(lè)噴泉，根據(jù)音樂(lè)節(jié)奏控制水柱，使音樂(lè)和動(dòng)態(tài)水達(dá)到相同的效果。圖1為園林景觀項(xiàng)目中音樂(lè)噴泉的效果圖。

圖1（二）人工智能技術(shù)在園林景觀建設(shè)中的運(yùn)用

傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)模式存在許多缺點(diǎn)。特別是在新形勢(shì)下，景觀工程的設(shè)計(jì)形式和設(shè)計(jì)風(fēng)格越來(lái)越多樣化，在一定程度上增加了設(shè)計(jì)難度，導(dǎo)致技術(shù)問(wèn)題越來(lái)越多。依靠人員自身的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)能力很難實(shí)現(xiàn)理想的設(shè)計(jì)目標(biāo)。人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)的技術(shù)缺陷。例如，在景觀工程設(shè)計(jì)的早期階段，通過(guò)人工智能技術(shù)計(jì)算高精度的虛擬圖像，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建真實(shí)的三維場(chǎng)景。這有助于人員以直觀的方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中的問(wèn)題。此外，當(dāng)景觀工程進(jìn)入設(shè)計(jì)和實(shí)施階段時(shí)，可以利用人工智能技術(shù)綜合分析項(xiàng)目施工區(qū)的溫度和濕度、氣候條件、地形地貌，為人員的植物配置和建筑材料選擇設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，從而保證后期的有序施工，提高景觀工程的施工質(zhì)量和效率。（三）人工智能技術(shù)在景觀照明系統(tǒng)中的運(yùn)用照明系統(tǒng)是景觀工程中的重要設(shè)計(jì)內(nèi)容，也是人工智能應(yīng)用最廣泛的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之一。具體來(lái)說(shuō)：首先，將時(shí)間控制儀和經(jīng)緯度控制儀應(yīng)用于照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在新形勢(shì)下，節(jié)能降耗已成為社會(huì)發(fā)展的大勢(shì)所趨。景觀工程照明系統(tǒng)作為一個(gè)主要的耗能單位，也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。這就要求人員在工程設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要滿足照明需求，還要盡可能減少功率損耗。通過(guò)使用時(shí)間控制儀器和經(jīng)緯度控制儀器可以有效地實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。儀器中的時(shí)鐘芯片可以結(jié)合區(qū)域經(jīng)緯度變化形式準(zhǔn)確估計(jì)時(shí)間變化，并通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備設(shè)置合理的照明系統(tǒng)啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間，以滿足景觀工程可持續(xù)發(fā)展的需要。其次，將GPRS（通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)無(wú)線景觀照明遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備應(yīng)用于工程照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。GPRS無(wú)線景觀照明設(shè)備是在無(wú)線通信和計(jì)算機(jī)處理等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品。它可以對(duì)園林景觀工程中的路燈進(jìn)行智能控制，并對(duì)路燈的運(yùn)行效果進(jìn)行監(jiān)控實(shí)時(shí)照明系統(tǒng)。該設(shè)備適用于大型園林景觀工程。它不僅可以準(zhǔn)確分析照明系統(tǒng)的功耗，還可以遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)和遙測(cè)電流。結(jié)合監(jiān)控獲得的數(shù)據(jù)，可以判斷照明系統(tǒng)是否存在問(wèn)題和隱患。如果出現(xiàn)白天照明、線路故障等故障，設(shè)備會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，督促人員解決問(wèn)題，以提高景觀工程的美學(xué)效果。第三，半導(dǎo)體景觀照明系統(tǒng)的具體應(yīng)用。半導(dǎo)體照明系統(tǒng)在景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以收集不同燈具的照明時(shí)間和亮度等實(shí)際信息。通過(guò)科學(xué)比較和真實(shí)反饋，使用數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以準(zhǔn)確處理不同的數(shù)據(jù)。同時(shí)，半導(dǎo)體照明系統(tǒng)還具有分層控制功能。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)景觀工程中不同燈具的工作時(shí)間和工作位置設(shè)置有針對(duì)性的照明控制方案，以確保燈具亮度和工作時(shí)間的合理分布。根據(jù)收集的各種照明系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可以制定合理的照明水平，并在此基礎(chǔ)上區(qū)分傳統(tǒng)照明系統(tǒng)，以滿足照明系統(tǒng)智能監(jiān)控的基本目標(biāo)。（四）人工智能技術(shù)在園林澆灌中的運(yùn)用在景觀設(shè)計(jì)中，可以在不同區(qū)域合理設(shè)置攝像機(jī)，實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)景觀系統(tǒng)。通過(guò)觀察不同地區(qū)的土壤表面狀況并結(jié)合土壤顏色，可以確定是否存在缺水等問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，使用地圖識(shí)別軟件及時(shí)截獲監(jiān)測(cè)或缺失的圖像，并通過(guò)人工智能技術(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)比較圖像中的土壤顏色變化，從而分析土壤水分。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)土壤水分進(jìn)行量化，并通過(guò)智能控制系統(tǒng)對(duì)土壤水分信息進(jìn)行比較和分析，以確定土壤水分含量是否滿足綠色植物的生長(zhǎng)需求。結(jié)合來(lái)自流量計(jì)的反饋信息，可以靈活地控制電磁閥。在控制灌溉量的過(guò)程中，可以采用時(shí)間幀模式，即使用相機(jī)定期拍照，并定期觀察土壤圖像，以確定是否澆水以及水量是否充足。這樣，土壤中的水分含量可以在臺(tái)中的控制下準(zhǔn)確顯示，便于管理人員及時(shí)檢查。這不僅可以滿足綠色植物的生長(zhǎng)需求，還可以減少不必要的水資源消耗，實(shí)現(xiàn)園林工程的綠色發(fā)展目標(biāo)。四、人工智能在園林景觀設(shè)計(jì)中的案例借鑒深圳羅湖花城建設(shè)之“2019美麗深圳綠化提升工程設(shè)計(jì)I標(biāo)”項(xiàng)目萬(wàn)花筒系列之5G智慧公園——羅湖筍崗片區(qū)公園。項(xiàng)目的建成是落實(shí)《深圳市打造“世界著名花城”五年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2025）》的重要舉措，有利于改善市民生活環(huán)境，提升城市品質(zhì)。該項(xiàng)目將智能5G融入公園設(shè)計(jì)理念，以智慧與人連接的方式呈現(xiàn)公園場(chǎng)景，并讓游人參與探索的樂(lè)趣。公園完成開(kāi)發(fā)后，不僅收獲了超高的人氣，成為眾多家庭周末親子娛樂(lè)的網(wǎng)紅打卡點(diǎn)，還在周圍居民中形成了良好口碑。公園配套設(shè)施非常貼合日常需求，讓大家有機(jī)會(huì)真正接觸5G。社區(qū)公園改變成了全面參與度更高的樂(lè)園，包含了智慧互動(dòng)屏、光影橋、VR投影等，不僅讓該片區(qū)周邊的居民深刻體會(huì)到了暢享智慧科技帶來(lái)的樂(lè)趣，更讓公園的管理更加智能化、精細(xì)化。交社區(qū)公園面積約2800平方米（筍崗東路右側(cè)），改造前是一個(gè)以交通穿行為主的場(chǎng)地，場(chǎng)地高差較大，園路交通不便，缺乏功能設(shè)施，植被郁閉，有一定的安全隱患，而且地下管網(wǎng)眾多，設(shè)計(jì)受限較多。因此，在改造提升時(shí)，除了要思考怎樣更好地完善公園功能和景觀外，如何避開(kāi)地下管網(wǎng)也成為一個(gè)需要重點(diǎn)應(yīng)對(duì)的問(wèn)題。鑒于此，經(jīng)過(guò)多次調(diào)研和充分考慮，確定了“沉浸林間”的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)策略，解決了居民交通和休憩的兩大需求。1.打造一個(gè)擴(kuò)展出去的觀景平臺(tái)，優(yōu)化交通通行功能，解決筍崗橋公交車站臺(tái)空間狹小的問(wèn)題。2.在地形平緩地帶，平整出一處較大面積的場(chǎng)地，擴(kuò)展活動(dòng)空間。3.合理處理高差，利用場(chǎng)地高差優(yōu)勢(shì)，打造一個(gè)多功能旋轉(zhuǎn)式景橋，在銜接高差的同時(shí)，也成為一個(gè)有趣且美觀的景觀標(biāo)志。4.由于整個(gè)場(chǎng)地處于低洼地帶，故采用藍(lán)色的主題色，結(jié)合燈光、鋪裝等打造一個(gè)供兒童游樂(lè)的“海底世界”。5.增設(shè)豐富的活動(dòng)設(shè)施。結(jié)合高大喬木，設(shè)置5G智慧互動(dòng)設(shè)施和燈光，為市民營(yíng)造出趣味十足的現(xiàn)代化活動(dòng)氛圍，提供一個(gè)難得的親子娛樂(lè)、休閑健身的場(chǎng)地。萬(wàn)花筒的設(shè)計(jì)靈感主要來(lái)源于化零為整、和而不同，恰如萬(wàn)花筒成像一般，色彩、材質(zhì)、形態(tài)、空間的不同組合，形成千變?nèi)f化的豐富景觀。其中，筍崗東立交社區(qū)公園的5G智慧產(chǎn)品，結(jié)合公園實(shí)際環(huán)境，利用5G物聯(lián)、AR等技術(shù)，基于童趣、游戲、互動(dòng)、科普、便民、景觀的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)建設(shè)了AR游戲大屏（見(jiàn)圖2）、5G智慧座椅（見(jiàn)圖3）、互動(dòng)投影（見(jiàn)圖4）、七彩互動(dòng)感應(yīng)燈、光影橋（見(jiàn)圖5）等產(chǎn)品，成為城市一道靚麗的風(fēng)景線。圖2

圖3圖4

圖5五、結(jié)束語(yǔ)綜上所述，目前人工智能技術(shù)已逐步應(yīng)用于景觀工程設(shè)計(jì)，但應(yīng)用范圍極為有限，人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和功能尚未充分發(fā)揮。