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1.1 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。

2 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②，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③，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④，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①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①，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。