陈 骏1 王 野2 李 滨3
1合肥市市政设计研究总院有限公司
2清华大学建筑设计研究院有限公司
3合肥珂普嘉文化科技股份有限
摘要 随着社会的不断发展、科技的进步，景观设计从传统的静态景观中拓展出动态工程景观这一新兴分支。本文结合实例介绍实现动态工程景观的设计及其运用。通过追溯装置艺术的发展历史，介绍动态工程景观的产生过程，分析动态工程景观的创新内涵，阐述实现动态工程景观交互性的技术途径，并对集装箱式机械墙实例加以技术分析和印证。
关键词：动态工程景观，装置艺术，交互性，多学科运用。
Application of dynamic engineering landscape in urban public space
Abstract With the continuous development of society and the progress of science and technology, landscape design is expanding the innovative branch of dynamic engineering landscape from the traditional static landscape. This paper introduces the design of dynamic engineering landscape and the application of multidisciplinary technology. Through tracing the development history of installation art, this paper expounds the generation process of the concept of dynamic engineering landscape, analyzes the innovative connotation of dynamic engineering landscape, introduces the technical approaches to realize the interaction of dynamic engineering landscape, and makes technical analysis and verification on the case of container type mechine box.
Key Words：Dynamic engineering landscape，Installation art，Interactivity，Multidisciplinary application。
每个时代都有其各自特点，并随着生产力和生产关系的变化而变化，科学技术的不断进步，使得我们可以有更多的方法、更多元的材料、更合理的结构去实现“活景观”。
在信息时代，全社会都在积极响应“互联网＋”模式，一些传统的行业得以改变与创新。景观设计也不例外，梳理以往的景观设计作品便不难发现，传统的景观设计大多缺乏与人的互动性。例如，空旷的硬质铺装广场，人们在烈阳下无法舒适地开展活动，既不会产生情感的共鸣，也不会身心愉悦的与其互动，因此需要探求一种新的设计方法，使设计出来的景观更具互动性，抑或产生某种功能性，从而满足人民向往美好生活的新时代需要。[1]
1 现状分析
快速城镇化、人口与社会变迁、气候变化与资源稀缺、全球经济中心转移、技术变革这五大趋势，主导了未来世界的发展方向，给全球的经济社会发展注入了新的动能。继公园城市、可持续发展城市、绿色生态城市之后，“智慧城市”这一概念已成为未来城市的代名词。
智慧城市是指将新一代信息和通信技术、大数据与大数据应用、互联网和物联网、软件技术和人工智能等各种技术与设备融合在一起，实现城市的智慧化管理和高效率运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐与可持续发展。
传统的景观设计是对于自然条件的改造、提升，以传统设计手段为主要表现形式，以静态、单纯的视觉美为典型特征和优势，它们的社会服务职能相对简单，其价值也会随着时代的推进而有待重新考量。传统的景观设计已经不能满足快速发展的城市公共空间的建设需求,城市景观设计行业的转型升级需求显得越发迫切。
综上所述，在科技性、创新性、智能化上拥有独特优势的动态工程景观这一新生事物应运而生，将会更加符合经济社会发展的需求。
图1.多功能太阳能花座椅
设计作者：吴波 韦佳成
2 动态工程景观的发展历程
2.1 探寻装置艺术
始于20世纪60年代，装置艺术采用的造型、材质，及其在空间氛围设计中的应用，都给予了景观艺术家以启发，他们逐渐意识到装置艺术也可以用来点缀城市景观。
20世纪80年代到90年代，我国城市化迅速发展，在城市公共空间中涌现出大量装置艺术作品。著名艺术导演蔡国强在中东地区举办了一场名为“海市蜃楼”的艺术展，在全球艺术界引起了极大轰动。艺术展在阿拉伯现代艺术博物馆举行，总共展示了17幅委托作品，主题是“探索死亡与回归家乡”。这些作品由10幅不同的“爆炸”景象组成，“爆炸”开始像是突然溅起的无数滴的黑色墨汁，在半空中瞬间形成一朵朵浓黑的花状云雾，使得博物馆附近开阔的场地上方出现了一幅巨大而又壮丽的画面。蔡国强的艺术是动态的，具有强烈的视觉冲击力，拉近了精英艺术与大众之间的距离。[2]
近年来，装置艺术开始融入灯光亮化和多媒体呈现技术，使观众可以更好地置身其中，多维度、立体地感受其艺术魅力并与之互动。
总的来说，装置艺术是设计者在特定环境中，将选定物质进行艺术性的改造组合，从而形成崭新的艺术表达方法，是集场地、材料、多媒体、情感表达于一体的综合展现艺术。
但是，装置艺术在发展的过程中也有限制其应用的不利因素：（1）装置艺术的承载环境包括室内和室外，但主要环境还是室内，这就让装置艺术的受众数量与群体受到了限制；（2）一般来说，装置艺术只能短期展览，无法长期观赏和恒久保持。
2.2 动态工程景观的产生
动态工程景观是装置艺术的科技内涵、艺术表现力和文化本质的工程表达。
与装置艺术相比，动态工程景观立足于互动性和创新性，让人们不仅仅是观景者，还是参与者，甚至改变者。同时由于结合了实用性、融合性、交互性，使其变得更加理性。
动态工程景观不再受到场地制约，能够自由地、更多地运用在城市公共空间中。以“科技”“艺术”“文化”三大元素为设计理念，通过先进的科技手段、艺术形象设计，结合互联网大数据、移动智能终端设备和智慧景观平台系统与受众互动,产生深刻的智趣体验，同时，彰显和宣传区域的政治、经济、历史和特色文化，传播景观本身所具有的科学知识。
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图2.风能花
图片拍摄：王亮
动态工程景观不再受到时间制约，可以长期稳定地运行。运用后端系统管理软件使得景观管理高效有序。
动态工程景观是对传统景观的补充与提升，通过新型材料、多学科技术、人景互动、物联网和智能软件的有机融合，赋予了景观以新的功能、意义和生命。
图3.磁悬浮铁路标
设计作者：吴波 韦佳成
动态工程景观刷新大众对景观艺术的传统认知，改变了现代城市公共空间中的诸多行为模式和生活内容，可在现代生活中承担信息交换、空间营造、行为调整等诸多职能，成为城市智能化和生活智慧化的紧密的组成部分。
3 动态工程景观的技术途径
3.1 主要技术路线
不同于传统景观，实现动态工程景观需要多学科技术融合，在不同的场景环境下，结合其艺术形象设计和文化内涵外延、综合运用“语音识别技术和语音控制技术（声）”“灯光亮化和多媒体技术以及环境光控制技术（光）”“电子控制技术和磁悬浮技术（电）”“机电一体化技术和精密机械技术（机）”“移动通信技术和云计算技术（云）”“物联网技术和传感器技术（网）”“数据库技术（数）”和“人工智能（智）”等多种技术手段，智造不同类型的动态工程景观。
3.2 多种交互方式
动态工程景观的交互方式包括：（1）现场式交互，机械式交互和数字式交互；（2）联合交互，同一展区多个动态工程景观的信息互联互通，以及与现场观众之间的互动；（3）感知性交互，运用人和动态工程景观的感知能力，使人景互动达到直观自然的境界，这些感知能力可以通过各类传感器获得，如红外传感器、压力传感器、加速度传感器、温度传感器、湿度传感器、视觉传感器、摄像头、麦克风等；（4）云平台交互，通过互联网技术，运用软件和大数据分析进行远程在线观众与异地动态工程景观之间的交互。[3]
4 动态工程景观的设计与工程实施
动态工程景观的设计与实施主要分为设计阶段和工程实施阶段两部分，前者以模型的成功制作和设计效果实现为基础，后者是将图纸深化设计，以工程方式建设实体景观并落地呈现。
在设计阶段，根据现场环境分析文化内涵，通过艺术上的设计策划，使其具有相对成熟的外观创意、动态创意、交互性创意。在此基础上推进实体结构部分设计，包括结构设计、机械设计、电气设计、动力设计、传感器设计以及所需的技术支持。最后设计控制模块，通过相应的电子设备、控制算法编写等实现景观的初步设计。每个环节都会根据具体条件进行优化，这是一个反复循环的过程，直至形成相对完善的景观模型，进而完成深化设计。
在实施阶段，根据深化后的设计图纸，通过整体施工、机械加工、机械组配、电气组装、电气布线、传感器布置、算法实现、软件实现、整体调试等环节，最终完成实体景观建造，交付使用。
5 集装箱式机械墙案例分析
5.1 设计思路
这里以集装箱式机械墙为例，具体介绍一下动态工程景观的设计、制作和运行。
设计元素：集装箱造型、机械机构、火车剖面造型、可折叠箱门、传感器、智慧景观系统管理软件。
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图4.集装箱式机械墙
图片拍摄：王亮
通过展现各种机械的运动状态，让观众了解不同的机械运动原理和这些机械机构在日常生活中的应用场景。让观众了解机械的历史与科技进步给人类社会生产发展和生活改善带来的巨大改变。
图5.蒸汽火车动力运行原理图
设计作者：吴波 韦佳成
展现形式：在箱门未打开时，一个改造后的集装箱静立在公园内，增加装置的观赏功能；当箱门程控向上展开时，观众透过防护玻璃能够看到固定在箱体内的14种(15组)机械机构：车轮活塞组件、间歇转轮机构、炉门开合机构、四缸发动机机构、光圈组件、磕头机机构、小鸟点头机构、车轮组件、行星轮机构、空间连杆机构、链轮机构、齿轮系组件、双层行星轮、锥齿轮机构。
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图6.机械机构展示模块图
设计作者：吴波 韦佳成
这些机械机构的布置刻画出了一个火车头和两节车厢的剖面造型。机械机构在智慧景观管理系统软件控制下通过伺服电机自行演示，可表现各种机械的运动状态，同时展示了装置的机械传动原理。
图7.集装箱式机械墙效果图
设计作者：吴波 韦佳成
集装箱的箱体正面使用了上折叠翻板机库门，其经久耐用，并具有遮阳避雨的作用。在软件控制下，箱体机库门按需要会自动开启或关闭，节能环保；当机库门打开或关闭时，内置的红外传感器会自动感应观赏区是否有人或物体存在，如果有，箱门则暂不活动，直到无人状态时，进行打开或关闭操作，保障了观众的安全。
图8.机械墙上折叠翻板机库门
设计作者：吴波 韦佳成
5.2 技术特点
（1）集装箱式机械墙的开启或关闭，以及其内部的机械机构的运动展示都是总控电脑通过互联网,按日常模式或节假日模式远程自动控制的，必要时也可人工远程或现场干预控制。
（2）机械机构模块采用伺服电机驱动，分控电脑通过数百根总线读取每个伺服电机的运行状态数据，从而形成电机状态码，通过电机扭矩参数的变化，软件自动分析机械机构模块是否需要维修保养或设备是否出现故障,并上报网络后台管理系统。
（3）集装箱式机械墙使用了上折叠翻板机库门，开启时向上折叠成避雨遮阳板，关闭时向下舒展成集装箱箱体，其优点是旋转半径小，在红外传感器和位置状态传感器的共同辅助下，有效地保障了观众的安全，并有遮阳避雨的多重功能,还可根据红外传感器判断箱门开关范围内是否有人或物体阻挡，在无人或物体阻碍的状态下控制机库门开闭。
5.3 互动软件的设计路线
动态工程景观的运行维护、文化内涵的表达以及人景互动等功能的实现与软件密不可分，所采用的“声”“光”“电”“机”“云”“网”“数”“智”技术也都离不开软件支撑，可以说,没有软件的动态工程景观就是传统意义上的装置艺术。因此，动态工程景观是由实体和软体两部分构成的，实体是“形”，软体是“魂”，只有同时具有“形”和“魂”的装置艺术才能称之为动态工程景观。
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图9.后台管理系统界面
设计作者：吴波 韦佳成
动态工程景观的互动软件采用“虚实结合”技术，通过物联网、云平台大数据计算处理，实现远端管理控制。结合增强现实（AR）、实物扫描、人景互动等技术，以集装箱式机械墙为代表的一系列动态工程景观形象生动地将合肥铁路公园里的火车的发展历史、机械原理等一一展现在观众面前。
图10.“新站铁路公园”APP界面图
设计作者：吴波 韦佳成
手机APP客户端主要包括“导览”功能、“互动”功能、“圈子”功能和“我的”功能等四大模块。
用户安装手机APP进入首页后，可获取公园的最新资讯、动态、公告等内容；进入“导览”功能界面后，可浏览目标景点的位置、路径、介绍，同时还可以通过VR的形式在手机上体验园区现场观景；进入“互动”功能界面后，可通过手机对实体景观扫描来进行互动；进入“圈子”功能界面后，可阅读其他游客发表的评论，增加游客之间的互动交流；进入“我的”功能界面后，显示用户登录界面，可在此处登录及查看用户的个人资料。
6 结语
景观设计与现代科学技术、社会文化的紧密结合是推动动态工程景观产生和发展的内在动力。动态工程景观是以声、光、电、机、云、网、数、智等技术为支撑，以艺术创意为视觉效果，以文化植入为内涵的新型科技互动景观，为城市居民提供了身边的科普公园和旅游景点。动态工程景观与城市智慧化深度融合，迭代演进，实现景观与城市的协调发展，必将成为现代景观设计的引领者。
参考文献：
[1]刘娟. 数字媒体技术下城市公共设施中的交互设计[J]. 美术大观.2015（06）.
[2]燕萍, 何建波, 胡世平. 公共空间中的装置艺术研究[J]. 长春师范大学学报. 2018(04).
[3]郑德东, 齐康, 哥特·格鲁宁. 动态景观艺术产业与技术可行性研究[J]. 艺术百家. 2015(04).
作者简介：
陈骏，正高级工程师，合肥市市政设计研究总院有限公司园林景观院院长。
王野，国家一级注册建筑师，清华大学建筑设计研究院有限公司宜居城乡规划设计研究所所长。
李滨，中国科技大学高级工程师，合肥珂普嘉文化科技股份有限公司董事长。
安徽省住房和城乡建设厅软科学研究项目、研究开发项目“智慧城市中的动态工程景观研究及应用”（项目编号：KY-201901）的阶段性研究成果。