二、计算机在园林工程中的应用

1．计算机在园林绿化工程中的应用

随着计算机技术在园林绿化中应用越来越广泛，有效地降低了园林绿化的生产成本，极大地提高了工作效率和工程质量，显示出了广阔的应用前景。随着社会的进步、科学技术的发展，园林绿化的内容也在不断地更新与创新，特别是近年来，一些高科技的引进，给传统的园林绿化的技法注入了新的活力。园林绿化是为人们提供一个良好的休息、文化娱乐、亲近大自然，满足人们回归自然愿望的场所，是保护生态环境、改善城市生活的重要措施。

1）园林绿化介绍

园林绿化泛指园林城市绿地和风景名胜区中涵盖园林建筑在内的环境建设，包括园林建筑、土方，园林筑山，园林理水，园林铺地、绿化等，它是应用工程技术来表现园林艺术，使地面上的工程构筑物和园林景观融为一体。

（1）计算机技术在精细农业和园林温室的控制与管理上的应用

园林绿化生产无论是从经济效应还是从环保的角度考虑，发展的趋势肯定会朝着精细农业方向发展，即根据作物的生长情况进行施肥和预防病虫害等农业作业，必要之处多投入，不必要之处则少投入，使投入能最大限度地发挥作用。同时园林绿化一般采用设施栽培，大型农业机械不适合，并且温室内温度高相对湿度大、地方狭窄、空气流动少，长时间工作会让人感到很不舒服。为此，欧美、日本等发达国家开发出了一系列的小型机器人，现在投入到应用的有育苗机器人、嫁接机器人、施肥机器人、洒药机器人、温室无土栽培用移动机器人等，这些小型机器人可以日夜不停地工作，既提高了生产率，又可实现精细农业作业的要求。美国在20世纪80年代就开发出了智能中央计算机灌溉系统，目前已经成功将3S技术和计算机控制相结合，通过调整温室内的光照、温度、水、气、肥等因子，实现对花卉、果蔬等产品的开花和成熟期进行控制。荷兰的园艺种植者只需从软件公司购买温室控制软件，从化学公司购买营养液，即可按照不同作物的特点进行自动控制，满足作物生长发育的最适要求。日本建造了植物工厂，由计算机控制进行全封闭式生产。目前，中国温室自动化程度还很低，现代化温室仅占2%左右，然而传统栽培方式无法满足鲜花数量、品种、质量需求的不断扩大，也无法实现鲜花不分季节地连续产出和控制鲜花固定节日（如国庆节）同时绽放等精确控制。

（2）计算机技术在现代园林灌溉中的应用

随着国内城市绿化建设的大力发展，现代园林灌溉问题显得日益突出。在园林绿化设计中，往往利用植物多元化来增加绿化带的层次感和美感，这样使得在同一块绿地上同时种有树木、花卉以及草皮等多种植物。不同植物以及同种植物的不同生长时期需水量不同。传统的人工浇灌或摇臂式喷头灌溉方法无法满足现代园林的这些灌溉要求，即无法使灌溉的水量与植物生长相配合，从而使得许多园林地带的原定绿化效果无法体现。计算机控制的自动化喷灌技术能够实现精确化灌溉，而且可以大大节省用水量和人工费用。美国某城市公园采用自动化灌溉技术后只要两三个人就可以管理好所属的几十个公园的绿化灌溉工作。中国上海、深圳等城市采用自动灌溉设备在夜间定时灌溉，既可以避开城市用水高峰期，又可以减少蒸发等，取得了良好的灌溉效应。

（3）电子商务在园林绿化产业中的应用

电子商务的核心是以现代计算机通信技术尤其是网络技术为手段，进行生产和商务的资源整合，改进商务运作模式，从而提高企业的生产效率，降低经营成本，优化资源配置，实现价值的最大化。网上交易现在已经成为商家经营的一种重要手段，园林绿化作为一种朝阳产业，它必然与传统产业在商业渠道、流通体系、市场管理等方面存在差距。电子商务利用网络技术加快了市场信息畅通，规范了市场秩序，有利于建立更加公开、公平、透明的市场体系。中国的一些企业与农民通过网络进行洽谈与贸易，发展“订单农业”，克服了传统的生产经营的种养信息短缺、品种不对路、市场销售不畅等问题，基本解决了产品在一地难卖而在另一地短缺的现象，从而保证了农民既增产又增收的良好效应。

（4）农业模拟系统在园林绿化中的应用

农业模拟系统是指对作物的生长过程在计算机上进行三维仿真模拟。目前虚拟作物是土壤、作物以及大气系统的一个重要研究方向，是信息农业的一个重要课题。将作物模拟与专家系统等智能化农业相结合，可以在计算机上对园艺绿化植物在不同的气候、土壤、施肥、灌水、品种等条件下的生长情况进行模拟。

利用模拟系统可以在短时间内获得植物的整个生长周期的各种参数，加快了人们对植物的生理研究和对植物生命的理解，部分替代了传统的实地种植后再观察分析的试验。利用作物模拟系统还可以模拟在现实世界中难以进行的实验，如把太空、月球、火星等条件下的参数输入模拟系统中，在地球上获取到植物在那些环境下的生长参数，为人类将来更好地利用地球以外的资源创造条件。一些发达国家已经研制出了数十种农作物的模拟模型，比如美国的simcot模型，cossym/comax模型和sicm模型等，中国也相继开发出rcsods, decoca等计算机辅助决策模拟系统，利用这些模型不仅能够模拟作物的生理生长过程，还能够模拟土壤养分和水分的平衡。园艺工作者可以借助这些模型来模拟某些园林绿化植物在不同的气候、土壤等条件下的生长情况，找出植物的最佳生长环境，进而指导园艺生产，同时还可以利用模拟系统来为新品种的培育、改良和推广获得试验数据。通过对生产中的现象、过程进行模拟和优化，从而达到合理利用资源、降低生产成本、改善生态环境、提高园艺绿化植物的产品质量和产量的目的。

2）园林绿化发展的现状

在中国，目前计算机技术在园林绿化中的应用和发展还步履滞缓，主要原因包括：

①园林环境设计涉及领域广泛，对象复杂多变，信息量极大，计算机技术应用有较多困难；②缺乏核心园林计算机辅助设计（CAD）软件，国外虽有相关软件面世，但因国情不同，其中的详图及工作量的计算方法与中国的设计规范不甚相符，并不完全适应中国的实际情况；

③使用计算机进行辅助设计的水平不高，从某种程度上来说，并未达到真正的计算机辅助设计所能达到的工作效果。

此外，中国开发农业专家系统和农业模拟系统的时间也不长，专业化、自动化和智能化水平有待提高，许多园林植物特别是中国特有的珍稀园林植物资源的农业专家系统和农业模拟系统尚有待于开发和完善，而中国园林绿化产业中的电子商务更是刚刚起步，发展前景广阔。

随着社会的进步及技术的发展，推动计算机技术的普及和应用，以实现园林绿化资源共享，将农业专家系统和农业模拟系统与数据库、农业管理信息系统、决策支持系统和3S等有效结合，把生产经营管理、市场经济和宏观决策相互有机配合，达到园林绿化信息技术的综合应用，将使其成为一种方便、快速的手段，大大减少材料消耗和重复劳动，缩短设计周期，提高市场竞争力，从而促进园林绿化产业的进一步繁荣和发展。

2．计算机技术在园林景观中的应用

随着计算机3S等技术在园林设计中的不断应用，园林设计更加完善、美观。随着人们环保意识的加强和对生态的关注，计算机技术与园林设计的结合也更加紧密，尤其是计算机辅助园林设计为越来越多的园林设计工作者所重视。

1）园林设计与计算机技术的关系

（1）园林设计思想与设计理念

园林不仅是一种艺术作品，还是一种文化信息载体。园林学是一门协调人类经济、社会发展和自然环境关系的科学与艺术，它融生物科学、工程技术、美学理论于一体，综合自然美和人工美，协调人与自然的关系，产生着巨大的环境效益、社会效益和经济效益。因此，这就要求园林设计师综合素质高，必须具备良好的专业素质和扎实的理论知识，并能不断地学习和吸取现代自然科学、社会科学和经济科学的新观点和新方法，把握其发展趋势及规律。

（2）计算机技术对园林设计的影响

园林景观的优美在于设计者的空间意识、审美观念、人生情趣及艺术修养等。设计思想和设计理念是包含了精神上、心灵上深层次的文化审美信息，这是计算机所无法完成和代替的，但计算机绘制的园林表现图能帮助设计者更好地表达设计思想和设计理念、检验和修改设计。计算机不仅能够直接提高表现图的质量，它在充分表达设计理念的同时也一定程度地改变着设计师的设计手法，即间接地提高了设计本身的质量。

园林工作者根据实际工作要求，通过实地考察并融入自己的设计思想和设计理念，经过深思熟虑，在头脑中有了初步的轮廓，计算机能够帮助完善设计方案，可以根据效果图来判断方案的可行性。计算机辅助设计应该从任务书、基地调查和分析、方案设计、详细设计、施工图制作等阶段，与园林设计的过程紧密结合。设计师利用计算机软件进行辅助园林设计，可以先把基础资料输入计算机，让计算机参与分析、计算、设计的过程，并能够实时进行三维效果预视或三维虚拟，与实景环境合成，一边观察、感受效果，一边设计和修改创作，设计过程结束时设计图纸也就相应地输出，包括各种设计必要的设计图、工程图、效果图等，甚至是三维动画漫游的效果。园林设计最终形成的方案应该全面而丰富，平面图、立面图、剖面图、效果图、文字说明和模拟动画图像乃至特色的背景音乐、精彩的解说，把它们组合在一起，达到视听一体的效果，这样带给人们的是强劲的园林艺术氛围和身临其境的艺术场景感受。如图1-4所示为某地园林的部分规划。

2）计算机辅助制图与手工制图的对比

（1）计算机制图需要以手工制图为基础

手工制图是园林设计的基础，作为园林设计师，制图基本功应该是非常硬的。手工制图比较追求整体气氛的和谐，强调园林意境及创作者的主观感受。只有以熟练的手工表现图为基础，对图中的素描概念、色彩概念、透视关系、尺度概念、环境气氛有良好的认识，计算机制图才有可能创作出高质量的作品。

（2）计算机制图弥补了手工制图的不足

计算机制图是使用图形软件进行绘图的一种方法和技术，能够让设计师摆脱繁重的手工制图。计算机制图可以解决很多问题，例如：一种树的图例可能要重复画几十次或成百上千次，如果用手工来完成，工作量非常大，在CAD中将树形制成图块，用INSERT命令将其插入，就变得轻而易举，大大提高了制图的效率和速度，并且计算机制图还克服了手工制图难于修改、不易保存及交流困难的缺陷。

3）CAD技术在园林规划设计中的应用

目前，在设计行业中，CAD技术已经成为设计者必不可少的工具，因为CAD技术不仅方便快捷，而且可以将图纸设计、图形绘制以及工程预算形成一个相互关联的整体。设计人员借助计算机CAD的力量，不仅可以降低自身的劳动强度、制图损耗，还能更好地校对图纸的方案，而且方便修改。设计人员在完成一项工程时，可以将其中对设计有用的图样以块的形式存入图库中，当需要时，便可以从图库中直接采用，加快了设计人员的工作效率。设计人员在绘图时有计算机进行辅助就可以随时与建筑师以及相应的结构工程师进行沟通，相互配合，不断协调。

设计人员在使用CAD进行设计的时候，可以模拟生成地面的模型以及建筑的框架，然后在三维动画的软件中进行材质、光源的供应，最后通过照相机对人的正常视点进行模拟，形成一连串的轨迹，达到一种全方位观察的效果，使人如身临其境。设计人员在设计的时候，可以及时发现自己的错误并且及时改正，完善自己的设计效果，让自己的设计变得更加完美。

在园林规划设计中不乏有其他的信息技术的产物，比如Photoshop、CAD以及3DSMAX等。在传统的园林设计中，手工制图不仅浪费设计人员的大量时间，并且时间一久，还会发生图纸褶皱、霉变等不可预测估的问题。但是计算机设计并不会出现上述的情况，它可以很科学地对设计图纸进行保存，不仅方便观看，而且可以进行多次备份，安全性很高。

网络上关于园林设计的资源十分丰富，其内容十分广泛，包括城市绿化、园林绿化以及市场上关于这些设计的动态等。因此，设计人员便可以充分利用这一点，根据CAD的上网功能得到大量丰富的资源，而且最好的一点，便是设计人员还可以将自己所整理出来或者搜集到的共享到网络上。由此可以看出，CAD的网络功能对于园林设计起着很大的推动作用。在第一时间内接收到关于园林设计的信息已经成为可能，与国外设计人员的交流也正在逐步完善。

4）CAD技术应用于园林规划设计中存在的问题

因为我国大多数的园林都具有一种古典美，它不仅是一门关于空间的艺术，并且还是一门关于时间的艺术。我国园林的特点也就造就了曲直蜿蜒的道路要求，但是CAD技术中的线条无论是曲直还是粗细都太过于整齐，没有人工作图的韵美，这也就让设计人员利用CAD设计的图纸缺乏生动性。在我国，设计人员大多设计的是平面的园林规划，然后利用其他的软件转化为三维模型，该模式不仅浪费了设计人员的时间，并且还大大浪费了设计人员的精力、财力，更有甚者是不同软件之间对于两维以及三维之间的转换性较差，真实的效果与实际的场景相差较大。

5）制约CAD技术在园林规划中应用技巧的因素

CAD技术在园林规划中相对其他技术的发展可谓是十分缓慢，主要原因就是园林艺术的复杂性。因为我国园林的大多数植物都是群植、丛植以及孤植相互交叉，以此来丰富空间。前面已经提到CAD处理曲线的能力比较薄弱，但是根据一些设计人员的工作经验，想要解决上述问题，可以利用CAD中的栅格控制命令，然后利用PLINE绘出类似曲线的折线，最后再利用PEDIT将折线变成曲线；利用SKETCH时，设计人员在进行绘画之前要将记录增量保持，这样就可以做出很好的效果。

但是，在园林规划设计中，要涉及的因素很多，不仅有面积方面的问题，并且信息量较大，因此对于设备的要求就比较高。根据一些设计人员的实际经验，在进行园林规划时，最好选用配制比较高、内存比较大的主机，工作起来比较得心应手。选用比较低或者比较高的配置，不仅会使得工作效率变低，而且会让设计者承受比较高的费用。同时，设计人员在进行园林规划设计时，经常需要对一些资料进行扫描，因此扫描仪是必不可少的。

对于比较简单的地形，设计人员可以利用各控制点的相对坐标来生成。但是对于比较复杂的地形，设计人员先要用扫描仪输入，然后进行矢量化处理，转成CAD相应的文件格式之后再在CAD中打开。设计人员在对效果图进行绘制的时候，一般分为建模、渲染以及后期处理3个阶段。在园林的效果图中会有很多的植物图像，但是关于植物的建模是非常困难的，因此设计人员在建模阶段，只需确定所要绘制植物的位置以及高度即可，至于植物的一些细节留在后面的阶段处理就可以了。

随着信息技术的迅速发展，园林设计的工作效率也得到了提高。设计人员为了更加准确地表现出设计园林的意图，园林规划已经进入了全新的时代。当前，园林规划利用CAD技术已经是大势所趋，所以园林的设计人员应该大胆地去尝试、应用，并且将CAD的功能特点掌握熟悉，将这门技术变成具有自己特征的东西。随着科技的迅速发展，各种相应的软件也层出不穷，并且这些软件都有大量的快捷命令，如果设计人员能够将这些命令熟悉掌握，便可以快速提高工作效率。

设计人员使用CAD作图，并不代表要将手工绘图完全放弃掉。因为手工绘图不仅考验的是设计人员的空间观念，并且包含着设计人员自己的设计思想，这些东西对于初学者来说是非常重要的，坚决不可以放弃。大量的事实证明，只有具有坚实手工绘图功底的设计人员，才能有自己独特的设计风格，而不是软件表现出来的无感情、生硬的味道。另外，现在的园林设计所需的软硬件都需要进一步发展，尤其是设计人员要开发一些具有独立知识产权的、有一定综合分析能力的、十分符合我国国情以及最重要的是能够对植物图片进行三维处理的软件，这些软件对于今后我国园林设计具有非常大的作用。

6）计算机技术在园林景观设计中运用的内容

随着21世纪计算机技术的飞速发展和广泛应用，越来越多的领域依靠计算机技术使得自己的产品更加精良、专业更加优秀。也正是伴着科技的飞速发展所带来的环境污染，让越来越多的人意识到保护好生态环境的重要性，因而越来越多的园林景观设计进入到人们的视线，大到公园的园林景观规划，小到居住小区的园林景观设计。如何使得计算机技术让园林景观设计变得更加方便、更加优秀？主要从以下几个方面进行分析。

（1）运用计算机技术辅助手工设计

以往的园林设计图大都是依靠设计师的一支笔来完成的，而计算机技术的使用可以在很大程度上弥补手工设计图在色彩、立体感等方面的不足，使修改起来更加方便，不易流失。而且设计师可以根据自己的设计理念以及设计思想，运用计算机强大的绘图、编辑功能辅助自己的景观设计。这主要是设计初期的应用。

（2）方便园林景观设计师之间的沟通

园林景观设计在计算机中的设计图纸可以方便地保存，不但不易流失而且方便传送。在只有手稿的年代，一次设计方案的交流可能需要邮局甚至是需要设计者亲自去跑一趟，无形间浪费了很多宝贵的时间在园林景观的设计过程中，计算机技术的应用，使得设计方案的传送更加方便快捷，只需几分钟甚至是几秒钟一个设计方案就可以到达另一名需求者的手中。而且设计师不用见面便可直接在电脑中视频交流和沟通，极大地节约了园林设计师的宝贵时间。这主要是在设计的过程当中的应用。

（3）设计效果展示图更加生动形象

在园林景观设计汇报方案时，园林景观设计师可以借助计算机的多媒体技术进行演示，譬如可以运用PPT软件使得演讲的过程更加方便；Photoshop后期的处理软件可以让一些画面更加的真实动人；渲染软件的运用可以让园林景观设计图更加具有感染力；建筑模版软件的运用使得景观设计图更有立体感，画面感觉更加的真实生动，同时在演讲的过程中可以配置合适的背景音乐辅助讲解。这是在设计完成的最后阶段的应用。