参数化设计相关理论

基于参数化的风景园林设计行业发展 数字化 digital 是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字 数据 再将这些数字 数据转变为一系列二进制代码 引入计算机内部 进行统一处理后建立数字化模型 数字 计算机的一切运算和功能都是用数字来完成的 1 在设计领域中应用时 数字化设计 digital design 包含的范围非常广泛 只要在设计的任何一个环节以任何方式使用了计 算机 都可以说是数字化设计 1 1 匡纬 风景园林 参数化 规划设计发展现状概 述与思考 J 风景园林 2013 1 58 64 他们认为在范畴上 数字化设计包含参数化设 计 参数化设计发展简史 其实参数化设计思想介入前期方案生成在欧美发达国家早已有之 在 20 世纪 50 60 年代 美国经历了大萧条之后的第一次建设高峰 而欧洲则忙于处理二次世界大战后满目疮痍的 景象 在经历了为解决居住问题和就业问题而快速发展短暂狂热之后 针对已经空前成熟 的资本主义价值观本身 欧美人显然发现本国本地区文化遗产的延续和自然生态保护的重 要性 70 年代后期 计算机技术开始萌芽并以惊人的速度发展 随着晶体管技术的发明和 推广 以 IBM 为代表的企业纷纷走向计算机技术之路 在这个国际大背景下 在众多的 设计公司中 SOM 建筑师事务所是最早意识到计算机能够给建筑行业带来一场前所未有革 命的公司 早在 20 世纪 70 80 年代就提出了 BIM Building information modeling 即 一体化设计 的概念 伊恩 麦克哈格 Ian Lennox McHarg 是最早将参数化思想运用 到生态园林景观设计的设计师之一 设计结合自然 Design With Nature 1969 中所介 绍的矢量叠合绘制专题图的分析方法在现在看来已经无甚新奇 但在当时的社会环境背景 下可谓巨大突破 3 3 伊恩 伦诺克斯 麦克哈格 设计结合自然 M 芮经纬译 天津 天津大学出版社 2006 10 实质上 参数化设计并不仅仅是建筑表皮的生成和建筑造型的 酷炫 这么简单 正因建 筑本身的非自足性 一系列制约因素必须考虑其中 包括方案阶段的日照 供电 采暖 能源利用 环保 材料 建设过程中的结构实施难度 施工工艺 结构安全性和建成后的 各种检验 包括 LEED 检验 牵一发而动全身 在这种客观环境要求下 BIM 一体化设 计模式就有了意义 其所追求的目标是建筑单体从内而外 自始至终整个生命周期的合理 性 科学性和节约性 而现今我们所看到的在中国发生的种种建筑实践 大部分都与此毫 无关联 随着参数化设计在建筑领域的不断发展渗透 一种新的思潮 参数化主义 也随之涌现 参数化主义 parametricism 是由英国皇家建筑师学会建筑师 扎哈 哈迪德 Zaha Hadid 建筑事务所合伙人帕特里克 舒马赫 Patrik Schumacher 最早提出的 如图 6 尽管这个称谓仍有争议 但已在一定范围 哲学领域 内开始运用 线性景观是可以用简单的数量和逻辑关系概括的 直接性的 静态的景观 以欧洲古典园 林为代表的规则对称式园林是最好的例证 一切均以数学上的几何比例为基础扩展开去 甚至将人的尺度也纳入到这一庞大的比例美学系统中来 其从形式到功能布局均是简单的 二元关系 从点到点 是可以用 x y z 三轴向量概括的 而非线性景观则融合了复杂 的多元关系 单纯靠几何比例已无法解释其微妙之处 其特征是神秘而和谐 并带有混沌 中意外的突变 且其中蕴含着各种逻辑上的关系 甚至哲学和心理学上的某种相互关联 并不单单是美学关联那么简单了 中国古典园林所蕴含的哲学原理和审美特质 使其体现 出朴素的非线性特征来 看似随意而为的外在布局形式 实质上是追随 画意 和中国 人眼中的自然主义的结果 而使其被赋予了一种内在的 禅意 在现阶段的中国 面对一个数据充实 分析到位 系统完善而可能平面上不那么好看的科 学设计 与一个平面表现十分花哨 却漏洞百出 难以自圆其说的艺术设计 很多决策者 可能会毫不犹豫选择后者 因为他们需要的是直观的政绩工程 这也涉及了关于参数化城 市设计的另外一个问题 KPF 资深合伙人拉尔斯 赫赛尔格伦 Lars Hesselgren 认为 参数化设计之所以现在仅仅局限于建筑单体和小尺度园林设计 是由于城市设计受政策影 响太大 目前来说参数化方法还无法起到太显著的作用 虽然参数化城市设计仍然可以根 据环境因素设定形式的控制参数 但更多城市设计的基本决议还是关于文化和社会方面的 比如城市密度和交通系统 如究竟采用机动车系统还是地下轨道系统 或者自行车系统 都涉及政策问题 都不是设计上能控制的 在技术的周边还有很多政策性投资的问题 目 前来讲 参数化设计在这个尺度的应用恐怕要大打折扣 而不会像在建筑的尺度那样更有 意义 8 政策问题涉及很多社会学层面的理论 也有政治大环境的考量 从宏观上来说 是国家所处发展阶段的局限所致 而在风景园林领域 参数化设计才刚刚起步 国外已经有景观生态领域的相关探索 国内 还仅仅局限在小尺度园林设计和景观建筑设计这些无关痛痒的环节上 不过近年来一些学 者和新锐设计师开始研究的参数化景观的低技化营建 具有很强的开拓性和探索性 在中 国目前的技术水平条件下有很强的现实意义 参数化设计的应用进展及其对景观设计的启示 Process in Application of Parametric Design and Its Inspiration to Landscape Design 参数化设计 作为建筑及城市设计领域的一股热潮 如今逐渐在景观设计中得到应用 明 确了参数化设计的概念 分析了建筑设计中参数 规则和软件平台的应用现状及景观参数 化设计的实践进展 总结出景观参数化设计面临的四大问题 应用时间短 范围较窄 整 体式景观参数化设计难度大 缺乏专用的景观参数化软件平台 提出了由景观学科和计算 机为基础 设计流程 景观参数 规则矩阵法为核心思想 设计研究 规划与布局 营建 与形态 施工与管理为具体应用内容 这 3 个部分组成的景观参数化设计体系 复杂性科学是指以复杂性系统为研究对象 以超越还原论为方法论特征 以揭示和解释复 杂系统运行规律为主要任务 以提高人们认识世界 探究世界和改造世界的能力为主要目 的的一种 学科互涉 inter disciplinary 的新兴科学研究形态 1 参数化设计的概念及其在建筑设计中的应用 参数化设计的概念 目前关于参数化设计的定义中较为全面 深刻的认识为徐卫国所提到的 参变量控制或表 明设计结果的某种重要性质 改变参变量的值会改变设计结果 他认为设计过程的关键环 节分别为 设计要求信息的数据化 设计参数关系的建立 计算机软件参数模型的建立等 5 概括来讲 参数化设计由寻找参数 设定规则和选择软件平台的 3 个关键过程所组成 目前这 3 方面的应用现状总结如下 5 徐卫国 参数化设计与算法生形 J 世界建筑 2011 6 110 111 概括来讲 参数化设计由寻找参数 设定规则和选择软件平台的 3 个关键过程所组成 目前这 3 方面的应用现状总结如下 景观参数化设计的实践进展 2 1 景观参数化设计的 2 种方式 第一种蕴含参数化思想的 如 Peter Eisenman 设计的犹太人大屠杀纪念碑群 图 1 我们可 以通过参数化设计 设定规则和一组按照某种规律分布的高度值 借助参数化软件平台 自动生成设计 并形成多个相似的方案 另一类 有目的的参数化设计的应用 主要集中 表现在对于某个景观元素的参数化设计上 目前已有不少成功的案例 2 2 面临的问题 2 2 1 参数化设计在景观设计中的应用时间短 翻阅参数化设计的历史 从其诞生至今仅有不到 50 年的时间 应用在建筑设计的时 间也不到 30 年 而景观设计的真正运用则是最近几年才出现的 可见 参数化设计在景观 设计中的应用尚属起步阶段 所涉及的问题广泛而复杂 参数化设计的融入需要业界不断 地探索 并逐步地调整以适合景观学科的发展需要 2 2 2 参数化设计在景观设计中应用范围较窄 参数化设计已经渗透到建筑设计的方方面面 不管是德勒兹哲学影响下的参数化主义对建 筑设计理念的变革 还是涉及设计研究 非线性建筑 仿生设计和可持续设计等的应用范 围 相对而言 目前景观参数化设计仅限于单个景观元素的参数化设计 显得较为单薄 应用范围较窄 2 2 3 整体式景观参数化设计的难度较大 整体式景观参数化设计 不仅要求单个景观元素之间是依靠某种规则生成 而且各个 景观元素之间也是具有相关性的 是一种景观中的各类要素作为整体而存在的 牵一发而 动全身 的动态式的景观设计方式 它要求有清晰的逻辑和大量的量化指标 把各个景观 要素组织整合起来 这对于计算机智能化程度的要求较高 而且由于景观设计中较多的感 性和模 糊因素的存在 使得进行整体式景观参数化设计的难度较大 2 2 4 缺少景观专用的参数化软件平台 建筑信息模型 BIM 正火热地推广着 并且也有着较为成熟的参数化软件平台 如 Revit Digital Project 等 而国内景观行业对常用的辅助设计软件如 AutoCAD 3dsMAX Sketchup 等的运用 依然是停留在描图 设计表现等基础的应用上 加上设计人员一般是自己整理 制作专用于景观设计的模块 彼此之间缺乏行业普遍认可 的 系统化和专业化的 参数化软件平台所形成的交流环境 3 1 景观参数化设计体系的基础 景观学中 与参数化设计关系较大的是设计研究成果和典型景观模式 设计研究着重于提 炼景观参数和设计规则的成果 具体可包括传统园林布局研究 园林量化研究 景观肌理 构成原理 师法自然的植物群落 自然山石组成规律 园林形态与密度 水系分形学研究 景观人体工程学研究等 而典型景观模式 是在参数化设计诞生之前已经存在的一些关于 规则或数据的思想描述 如枯山水 曲径通幽等大自然所给予的灵感 海上三仙山 桃花 源等宗教的仙境模式 百尺形 千尺势 黄金分割等数理经验等 这些都可为参数化设计 提供依据 或者我们可以通过参数化设计的方法 编写程序语言进行典型景观模式的参数 化设计研究 从这个角度来讲 参数化具有了文化传承的重要意义 3 2 景观参数化设计的流程 景观参数化设计的核心为 寻找景观参数和设定景观要素的生成规则 具体流程为 通过 背景 功能 文化 业主需求等的分析定位 以参数化思想的角度提炼出景观参数和设定 规则 然后选取合适的软件平台 进行算法编程 再通过调整参数的取值范围 得到一系 列的相似方案及一些量化指标 再组织设计师 专家 业主等进行方案比较研究 最终确 立 方案 图 8 3 5 景观参数化设计的应用举例 景观参数化设计的具体应用 包括从设计前期的设计研究 到设计过程中的规划与布局 营建与形态 施工与管理 4 大方面 10 MichaelH Computing Self Organiatio n Environmentally Sensitive Growth Modelling J Architectural Design 2006 风景园林 参数化 规划设计发展现状概述与思考 基于 参数化思维 建立关系 构建复杂系统 英国建筑联盟学院 景观都市主义这门课程旨在将传统风景园林设计中的技术和操作模式整合入城市领域 在 操作上运用参数化软件 尝试在城市中建立基于抽象关系的操作系统 构建跨越不同尺度 的人工生态 多个系统形成网络 被称之为 基础设施 它能促进城市组织上的统一性 适应城市发展的不稳定性 为城市新物质的产生创造条件 该课程以工作室 Studio 形 式 分四个学期完成 亦即设计的 4 个不同阶段 参数化 辅助 设计 苏黎世联邦工业大学 哈佛大学 GSD 数字景观技术研究进展 国际数字景观大会发展概述 Review on Digital Landscape Technology Research Study on Digital Landscape Architecture Conference 1 国际数字景观大会概况 国际数字景观大会是由德国安哈尔特应用技术大学 Anhalt University of Applied Sciences 主 办的国际性会议 自 2000 年开始 每年举办一届 到目前为止 会议已成功举办 14 届 会议由该大学发起 会议地点大部分在德国德绍 Dessau 的安哈尔特大学 近几年开始每 2 年选择其他国家主办 每年 5 6 月 世界各地的风景园林及相关专业学者相聚在一起 共 同交流和探讨数字景观发展的最新成果和趋势 景观信息模型 Landscapeinformation modeling LIM 和地理设计 GeoDesign 的概念分别在 2009 年和 2010 年的会议中第一次被提出 此后的会议中都有对此的专题讨论