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    基于CiteSpace,图谱量化分析的数字景观研究进展与趋势

    时间：2023-07-02 15:30:06来源：百花范文网本文已影响人

    李佳玲，马蕊

    （昆明理工大学艺术与传媒学院，云南昆明 650500）

    1998 年，“数字地球”被美国副总统戈尔首次提出，随后中国也提出“数字中国”的构想，2017 年“数字经济”被写进十九大报告，习近平总书记强调实施国家大数据战略，加速“数字中国”建设[1]，数字技术已逐渐渗透到社会生活各个方面，并在多个专业领域发挥着重要作用。将数字技术应用于风景园林领域，能拓展风景园林学科边界，影响风景园林设计思维模式和工作方式[2]，推动风景园林数字化时代的到来。

    从现有研究来看，数字景观已成为当下研究热点，相关文献、研究讨论和峰会在持续增加。为了探究国内外数字景观发展进程，拓展对数字景观的认知，从文献计量视角出发，系统综述了国内外数字景观的研究进程、发展概况、主要应用领域及研究前沿，以推动风景园林的可持续发展和人居环境优化[3-4]。

    1.1 数据来源

    利用可视化工具CiteSpace 软件[5]，通过科学知识图谱分析，探讨数字景观领域的研究进展和热点。其中，中文文献来源于中国知网数据库（CNKI），以主题“数字技术+景观”“数字化+景观（风景园林）”“数字景观设计”为篇名检索词（检索时间截至2021 年12 月31 日），经过筛选共得到787 篇中文文献。英文文献基于Web of Science（WOS）数据库为检索源，以“TS=digital AND TS=landscape”为篇名检索词（检索时间截至2021 年12月31 日），剔除非相关性论文，共得到3201 篇英文文献。

    1.2 国内外数字景观研究进程

    由图1 可知，数字景观整体发文量逐年上升，关注热点呈递进式发展。2000 年以前是该领域研究的探索阶段，少量论文涉及该主题；
    2000-2021 年为发展阶段，文献数量明显增加。近年来，随着科技的发展及数字化时代的到来，数字景观研究热度不断上升。根据相关数据可知，国外数字景观领域研究起步早于国内，英文文献数量增加态势明显，而中文文献呈平稳波动上升趋势。综上可知，国外数字景观技术已得到广泛应用和普及，运用数字景观技术建设景观系统，解决实际景观问题已取得一定成效[6-7]。

    图1 数字景观中英文文献时序分布（1987.01.01-2021.12.31）

    随着计算机普及和日渐成熟的绘图系统发展，设计领域发生了“绘画工具革命”，遥感技术、三维扫描、3D打印、BIM 技术的出现，提高了工作效率，改变了传统设计逻辑、方法及过程。进入21 世纪，大数据分析、定量研究方法的引入，极大促进了风景园林领域的创新发展。数字技术对时空融合的长时效分析，既能提升风景园林设计规划的精准性、科学性，又能促进多学科融合发展，为解决多元复杂问题提供多种途径与技术支持。

    1.3 数字景观相应的技术方法

    目前，数字技术已贯穿风景园林设计整个流程，包括景观信息采集与获取、景观数据分析与评价、景观方案生成与建造、景观设计的可视化（见图2）。

    图2 数字景观技术总结

    1.3.1 景观信息的采集与获取。遥感技术、航测技术、三维扫描技术等数据采集手段的出现，改变了传统依靠人工信息采集方式，提升了调查研究的精准性、科学性、客观性。同时，互联网的普及及相关硬件设施的提升，使得公众获取信息渠道更广泛、更便捷及数据类型更多样，如OSM 开源地图数据、DEM 高程数据、城市POI 数据等。

    1.3.2 景观数据的分析与评价。数字技术能提升景观数据分析与评价结果的可靠性，GIS、ENVI、ERDAS、Dethmap、Fragstats、Fluent、Urbanwind 等数字化软件，为景观数据分析评价提供了技术支撑，同时，层次分析法、模糊数学法、人工神经网络等评价方法也发挥着重要作用[8]。

    1.3.3 景观方案的生成与建造。在景观方案生成和建造过程中，数字化技术有助于实现精准高效和科学化管理。例如，数字化管理建筑信息模型（BIM）或景观信息模型（LIM）常运用于施工建造中，3D 打印技术、轮廓工艺、数控加工、3D GNSS 等技术可运用于景观设计中。

    1.3.4 景观设计的可视化。数字化技术运用于景观设计场景的可视化，使景观设计过程能够直观、实时呈现。VR、AR 将虚拟信息与现实场景巧妙融合，马尔科夫模型、元胞自动机、神经网络分析等模型，将景观过程以图式化方式呈现[8]。

    2.1 数字景观研究关键词特征分析

    利用CiteSpace 软件绘制关键词知识图谱，对数字景观关键词进行聚类分析，经自动聚类分析及可视化呈现，得出关键词共现图谱。进一步利用软件词频功能，得出国内外文献高频关键词词频前十清单（见表1），从中可以看出，各聚类有相互重叠部分，并且聚类间联系较为紧密。其中，国外研究主要围绕landscape（景观54次）、digital elevation model（数字高程模型39 次）、GIS（图像38 次）、accuracy assessment（精度评估31 次）等关键词进行诠释。相比而言，国内数字景观领域主要围绕“风景园林”（51 次）、“数字高程模型”（50 次）、“数字技术”（36 次）、“数字景观”（31 次）等关键词进行诠释。

    表1 国内外文献高频关键词清单（词频前十）

    由此可知，国内外研究文献关键词主题相近，数字技术主要运用于风景园林规划设计、环境生态评价与保护、景观遗产保护领域。

    2.1.1 风景园林规划设计领域。数字技术实现了风景园林规划设计的全程数字化，不仅提高了规划设计效率，而且改变了设计思维与认知，使得景观结构和人居环境研究走向科学和系统化[9]。在规划设计过程中，数字技术辅助前期绘图、场地基础条件分析、逻辑建构与景观评价、系统模型建立及交互式虚拟呈现，将各操作步骤有机整合，统筹优化设计方法与流程。

    目前，国外数字景观研究主要集中于大尺度景观数据评价方面，例如乡村景观、绿道、城市尺度的绿地系统等[10-14]。技术方法主要采用摄影测量和遥感、数字地形模型（DTM）、三维建模和虚拟现实技术、计算机图形技术、GIS、分维分析及统计分析相结合、结构有限元分析、流体分析和Arduino 传感器等，以实现对场地的评测、分析、设计及可视化，推动风景园林数字化发展。国内对科学性设计方法与实践探索相对薄弱，大多仅限于简单的场地测绘与信息获取，较为深入的定量化分析及指导设计的科学方法未见实质性研究成果[9]。整体而言，国内外数字景观研究尚处在起步阶段[15]，但风景园林规划设计专业与技术结合[16]已成为主要趋势。

    2.1.2 环境生态评价与保护领域。近年来，数字技术在自然环境评价、生态效益分析、景观敏感度评估方面已经得到广泛应用和普及。数字技术在自然环境评价、生态效益分析、景观敏感度评估方面已经得到广泛应用和普及。从国内研究来看，大量景观分析中已运用景观生态学基本方法与“3S”技术，有学者基于景观格局分析，综合提出农田景观规划原则[17]。同时，机载高光谱成像作为新兴技术，已用于环境质量、土地利用、现状水域等方面评价，进而推动生态保护策略实施[18]。

    2.1.3 景观遗产保护领域。数字景观模式记录技术从广度和深度方面都有极大提升，由静态转为动态信息管理记录[29]，既能为文化景观的真实性、完整性、准确性评价提供重要途径，又能为文化景观遗产信息管理的数字整合、升级优化格式等提供解决方案[20]。如元阳哈尼梯田文化景观遗产，利用摄影、文字记录、视频传播、影像技术、动态监测等数字技术，保护、传承和传播当地农业文化体系[21]。并且，文化景观遗产利用三维点云测绘技术采集、处理数据，利用GIS、BIM 技术管理和分析数据和信息，利用DTM 激光雷达结合数码照片和历史地图等技术储存和保护文化景观遗产，利用VR、AR 技术推动文化景观遗产传播和展示。

    2.2 数字景观热点与前沿对比分析

    由图3 可知，国外研究前沿及热点是数字地形测绘和随机森林算法，两者出现时间较短，分别从2015 年和2017 年开始，可知未来仍将处于一个持续发展的态势。由图4 可知，国内突现词出现最早的是GIS（地理信息系统），出现于2001 年。在此之后，相关领域研究逐渐丰富，主要包括虚拟现实、数字摄影测量、数字高程模型、三维景观、dem、景观设计、数字城市，这些主题在不同时间段成为研究热点与前沿。国内外突现词数量较之相差不大，国外比国内突现词出现时间早，最早出现在1993-1999 年，且国内外突现词中都出现了dem，从2007 年开始成为研究热点。但国内外研究也存在一定差异，国外偏向于具体数字景观技术的研究，国内更关注于数字技术在景观领域的具体应用。

    图3 国外突现词信息

    图4 国内突现词信息

    通过以上数字景观梳理可知，数字技术已成为风景园林可持续发展的重要议题，其提供了解决风景园林现实问题的新路径，改变了既有的设计方法和思维，为设计选择与评价提供了科学依据。可以预见，未来数字景观具有良好发展趋势，学科交叉是数字景观领域的发展方向[6]，技术发展使得空间融合与设计成本的相互优化成为可能，实现了风景园林领域的科学分析与量化研究。景观数字化提高了设计科学性及绘图效率，更易于实现全流程设计实践协同发展，也使数据收集、设计规划、成果反馈成为整体紧密联系的过程。在环境生态保护和景观遗产保护方面，数字技术将成为不可或缺的技术手段[22]，助力生态和遗产的可持续性发展。因此，风景园林学科可以顺应数字时代发展需求，通过数字技术提升风景园林规划设计的人性化、综合化和科学化，在彰显风景园林艺术价值的同时，凸显出其科学意义，以更好地提升人居环境质量。

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