邓力铭 罗利 张敬一 兰浩

随着社会发展，人们对城市公园功能多元化的需求逐渐增多。在设计时应赋予城市公园中的景观工程具备“自然、经济、艺术、和谐”等特性，为确保多重特性的景观工程能与城市公园使用需求紧密结合，特对虚拟建造技术在景观工程中的应用深入研究，旨在解决传统的深化设计方式、施工交底方式不能有效地突显设计意图，设计效果难锁定、建造实施易返工的问题;使景观效果一次成型，完美展现设计效果，减少施工样本区的修建，控制施工成本，提升工程质量，缩短施工周期。

虚拟建造; 可视化模拟; 景观工程; Lumion软件

TP391.99 A

［定稿日期］2022-05-19

［作者简介］邓力铭（1996—），男，本科，工程师，从事市政、公路项目信息化建设研究工作。

国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》细化部署了“碳达峰十大行动”，其中城乡建设碳达峰行动中明确提出加强生态廊道建设，增强城乡气候韧性的要求，同时结合宜人宜居的城市规划理念，表明近期城市生态公园建设将急剧增加。城市生态公园也是城市公园的重要组成部分，在改善自然生态环境、创造良好的人居环境、满足市民游览观光、休闲运动需求、提升市民幸福指数等方面发挥着重要作用。如何在城市生态公园建造过程中，改善自然生态环境，满足当地人群使用需求，实现人与自然和谐共处是景观工程中需要解决的难题。现针对此问题，采用虚拟还原技术在景观工程中深入应用研究。

1 景观工程现状分析

景观工程是城市公园项目建设中，实施范围最广的部分，同时也是施工过程中变动最大的部分。因为景观工程在设计中，需在满足公园使用功能的基础上，结合当地人文特色，赋予地方文化色彩，使其具备“自然、和谐”的特性。另外“经济、艺术”特性主要体现依据项目原始地形与当地原生植物，进行地形、植被、景观小品设计。多层次的设计、多元化的使用功能，增大了景观工程设计的复杂性。传统的景观设计，主要采用项目效果图+施工平面图的方式。因传统设计方式表达不够清晰，需要景观工程师具备较强地空间重现能力，才能在施工现场大致还原设计意图与效果。

针对这些问题，传统的解决方式在施工之前针对分部工程打造样本区域，向设计、监理、业主等确认效果之后，才正式实施。但在施工过程中，因景观工程受关注度高，参与各方对于设计意图的理解不同，导致项目景观设计方案确定时间长、实施过程中变化大，造成人力、物力的浪费以及工期的延迟，且最终成形效果难以控制。

2 虚拟建造的实施目的

虚拟建造技术是以优化设计、服务施工、实现智慧建造为目的。运用三维软件模拟景观工程施工全过程，从而发现设计中不合理的问题，提前化解问题，深化设计图纸，锁定成型效果，减少景观样本间的打造，节约成本，缩短工期。采用可视化模拟交底，正确无误地传递设计意图，提升施工质量，减少返工。

3 虚拟建造实施流程

虚拟建造技术主要是使用三维建模软件、场景构建软件对设计场景进行虚构还原。实施主要流程分为设计文件梳理与处理、创建三维模型、场景模拟还原、场景优化及成果输出等9个阶段（图1）。实现以地形营造、1∶1植被还原设计意图，并依据设计、监理、业主等各方意见进行调整，输出深化施工图、效果图等。

3.1 设计场景虚拟还原

3.1.1 设计文件梳理与处理

将设计院提供的图纸进行梳理，按建筑物、构筑物、景观苗木、园区道路、景观小品等进行分类处理，划分成只保留该类图层的CAD图纸，便于后期不同模型整合时，能够明确区分平面位置。并需单独获取植被定位坐标，便于场景还原中植被的种植。主要利用Auto CAD软件数据提取功能，选择需要提取的对象（树木图形块），筛选空间数据信息，将植被坐标点数据输出至外部文件为.xls格式。

3.1.2 植被參数化建模

依据设计院提供的景观施工图，梳理施工所需的植被种类、规格及所需数量等。针对项目所需的植被要求，在当地苗圃内筛选复核要求的植被，但大型乔木在不同的生长环境下造成的树形均有少许不同。在选取的苗木之后，统计分析当地该类苗木的生长状态以及常见树形。景观虚拟建造技术主要的难点是如何精准且快速的创建植被模型，场景还原是否能够展现一年四季的景观效果；常见植被模型创建采用3DS MAX软件，但公园内植被种类数量较多，若采用3DS MAX软件建模工作量巨大，而且不能展示四季变化的景观效果，将严重制约景观场景还原的呈现效果及时间。为了解决这一难题，采用Speed tree专用的植被建模软件，实现了植被种类、胸径、高度、冠幅等参数化建模（图2）。首先选取植被模板，创建树干根据要求控制树高、胸径等参数，通过添加树枝数量与造型，控制树木的冠幅、树形等；还可通过添加重力、风力因素模拟树木生成环境，可以得到不同生长状态、季节的植被模型，实现一次建模多次使用。

3.1.3 地形营造

通常设计院提供的是景观完成平面图，在地形营造之前采用Civil 3D 软件进行地形平面图处理，依据设计提供的高程数据点，配合平面图上的等高线，生成地形等高线，由等高线生成曲面，并将建筑物、园区道路的位置进行二次处理，得到准确的布置位置。将曲面导入Revit软件中，选取地形中最低点为高程起始点，将地形高程位置进行调整。获得真实体验感的地形模型。

3.1.4 场景还原

场景中的建筑物、构筑物等根据不同的使用需求，建立不同细度的模型。如建筑物需要用于指导现场施工实施，建模精度应不低于LOD400，如只需确认设计效果，建立精度不低于LOD300建筑模型即可。在场景还原的过程中首先载入各分类的CAD平面布置图，确定模型在地形中的位置。载入模型，划分地形区域完成之后，通过Dynamo插件导入植被坐标信息，批量放置定位标志旗，显示植被设计位置，采用Revit+Lumion实时联动呈现技术，将所有模型在Lumion软件中实时同步。通过Lumion软件中放置水面功能，模拟公园内的水域面积，然后载入Speed Tree软件创建植被模型，依据标志旗放置树木进行场景还原，检查布置是否协调、合理，优化景观布置导出优化图纸，指导现场施工，避免现场返工。至此将传统的二维图纸转变为直观的三维模型，能够直观展示整个项目的景观设计效果，还可以通过设置不同的日照条件、风量、载入不同时期的植被模型，模拟不同时期、不同环境下的景观。呈现不同天气、光照、四季变化的场景，提前感受完工效果，起到保证景观效果，控制工程投资的作用。

3.2 虚拟场景设计优化

景观工程设计意图的传统表达方式，主要从平面图进行表达，对于多层次的地形营造与景观搭配展示能力较弱。比如在堆坡上的树高、树冠大小对造景的影响；大场景如何搭配树高才能使林迹线与远景结合；小场景植被如何搭配才能体现观感的层次性，避免游客一览无遗，增加观赏效果的神秘感、层次感。虚拟场景还原之后，通过设置不同的浏览高度、浏览路径以及浏览模式，模拟不同的视线观赏角度，展现设计效果，支撑设计优化。

3.2.1 湖区优化

通过Lumion软件水面添加功能，可以在不同区域、设置不同高程的水体，通过给景观湖区内设置不同高度的水面，获取不同蓄水量之下形成的驳岸线性，在满足区域生态要求之下，选取最优驳岸线型，打造亲水平台，使设计更加自然。

3.2.2 地形优化

采用Revit软件地形模块，地形表面添加点的功能，通过添加不同的高程点，来局部调整地形模型，并且同步进入Lumion软件实时渲染。模拟不同地形格局，对公园整体的影响。

3.2.3 景观优化

对重点部位施工进行模拟分析，比如植被之间的种植间距、灌木、花镜的搭配，还可以重点复核软景和硬景的搭配、顺接问题，在模拟的过程中对细部做法图纸进行二次深化。

3.2.4 成果输出

Revit软件输出施工所需CAD图纸，使用Lumion软件配合出具效果图以及模拟视频。较传统交底方式相比，便于管理人员对作业人员更好进行交底，施工人员能更好理解设计意图，避免因施工误差造成的经济和工期损失，起到保证景观效果一次成形和指导施工的目的。

4 结束语

采用虚拟建造技术解决了景观工程设计效果呈现难、施工过程中变化大的问题。比如在成都熊猫基地改扩建项目中，使用虚拟建造技术，从熊猫的生活习性、游客的观赏视线对熊猫兽舍熊猫生活环境进行模拟优化。提前发现原设计中植被间距较为稀疏，树种、树高较为单一，未还原熊猫野外密林生长的特性，游览观赏没有层次感，整个生活环境一览无遗。而且游客观赏区熊猫游玩设施偏少，不能保证游客能够有效地观赏熊猫。以虚拟场景为底板，多次调整树间距、丰富种植种类，降低兽设熊猫居住侧的树木高度，以此模仿熊猫从居住地穿越密林到达休息玩耍区域，最大限度地保证熊猫的生活习性以及观赏效果。

通过虚拟建造技术，对未来场景进行数字化、虚拟化建造，在沉浸式体验中，提前感受景观完工效果，锁定设计成果、加快设计方案敲定；并且具备优化设计和服务施工的作用，确保所见即所得，使景观效果一次成型，完美展现设计效果，减少施工样本区的修建，控制施工成本，缩短施工周期。

在成果输出方面，遇见了相关难题，例如在Lumion软件中对修改植被怎样同步至Revit中方便后期出具平面布置圖，便于指导现场施工。目前解决方式是，现初步确定调整方案，在Revit中设置相关的标志旗，在Lumion软件对景观进行修改，完成实时渲染工作。这样造成方案调整中重复的工作量极大，不能较为便利的开展虚拟建造，在下一步将针对Lumion软件逆向输出成果进行进一步的研究，为智慧建造进程添砖加瓦。

参考文献

［1］ 邓力铭，罗利，罗建勋，等.基于“BIM+GIS”技术在城市公园项目智慧建造应用研究［J］.四川建筑，2021，41（S1）：82-84.

［2］ 刘禹伯，左宏辉，丁榜举，等.基于三维虚拟技术的园林景观施工质量控制［J］.现代园艺，2022，45（1）：192-194.

［3］ 黄秋燕，杨建欣.对城市公园绿地微地形景观营造的思考［J］.农业科技与信息，2021（24）：82-84.