仿生学在可持续景观设计的应用

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一方面，人们呼吁保护生态；另一方面，人们在努力寻找新的途径，以促进人类社会的可持续发展。目前，仿生学的兴起给社会各领域带来了新的发展思路，其在建筑设计、工业设计、景观规划、自动化等领域得到了广泛的应用，并日益受到这些行业的重视。事实上，仿生设计是一门基于仿生学和设计理论的新的综合学科[1]。生物之所以能在演化过程中得以生存并不断繁衍，源于其不断进化和高效率、低成本的自我更新、完善，形成了一套行之有效的安全体系。而人类为了能够在自然界中更好地生存与发展，也有必要学习与模仿自然界里的生物，并对其生存方法加以改进。人们通过不断合作和创新，协调、适应自然生态环境，能够促进生态的平衡发展。设计的灵感一般源于自然，设计的表达往往是可以在自然中找到的[2]。

自然界中的各种生物都可以作为设计的灵感来源。自然界提供的材料不仅可以表达设计的内涵，而且可以通过后期的设计打破传统设计理念，创造新的创意模式。中国的仿生学起源于春秋时期，传说鲁班用竹子做的鸟能飞3天。至于可持续景观设计，它的起源时间可能更早。“仿生学”一词最早出现于1960年。虽然仿生学的应用非常广泛，在医学、工业设计和建筑设计方面都有较为广泛的实践，但目前仿生学还没有形成系统的理论，关于可持续景观设计应用的研究相对较少。在仿生学展示和发展的基础上，仿生设计在医学、建筑设计、工业设计等领域得到越来越多的应用，并已经形成了系统的理论和实践系统。然而，在可持续景观设计中，仿生学的应用还处于起步阶段。由于可持续景观设计中的仿生学涉及领域广泛，因此有必要进一步系统研究相关学科的知识。目前，我国的一些学者已经启动了仿生设计在可持续景观设计中的应用研究，研究中介绍了仿生设计的基本原理和发展历史，分析了仿生设计在园林景观中的基本基础和思路，研究结果为人工改造自然或园林景观提供了参考。同时，国内已有不少学者研究仿生设计在建筑中的应用，阐述了仿生设计作品的形式、结构、色彩和功能，介绍了我国建筑装饰设计的发展趋势，得出了有关仿生设计在建筑中的应用越来越多的结论。通过调查我国的许多景观园林设计不难发现，可持续景观设计与仿生设计相结合已成为景观建筑发展的重要趋势。同时，在研究层面，仿生学可以通过独特的设计方法，生动地表达自然界中的各种生物，从而促进人与自然的和谐统一。笔者通过分析仿生材料、结构、功能、形状和空间布局对景观规划建设的影响，总结出仿生设计园林规划建设的应用形式和方法。目前，仿生设计在可持续景观设计中的实践非常广泛。如，成都的活水公园便是将仿生设计应用于可持续景观设计的成功案例。活水公园是由来自中国、美国和韩国的景观设计师共同设计的，其整体外形设计采用鱼的形态，象征活力和健康，这也是该项目的设计亮点之一。游览者进入园内，往往会根据拟定的路线参观游览：首先从鱼嘴处进入，沿河岸而行，欣赏园内风光，然后逐步走向鱼尾位置。整个设计完整地模拟了污水处理的全过程，并利用现代技术建造了厌氧池、鱼塘等功能性设施，而各部分景观的结合是对鱼的形体的灵活呈现。在国内，成都活水公园是目前现代可持续景观设计中最优秀、最成功的案例之一。随着景观设计与造园技术的进一步发展、仿生学在可持续景观设计中运用的不断深入与细化，笔者相信仿生学在可持续景观设计中的应用将会越来越普遍。

一、可持续景观设计的理论依据

1.景观仿生设计的理论条件

景观仿生设计主要涉及可持续景观设计、生态学和美学三个应用理论。景观仿生设计涉及的第一个理论是可持续景观设计。可持续景观设计作为一门将生态学、建筑学、工程学、植物学、艺术学等多门基础学科结合的综合性学科，按照其研究的对象、规模和性质，可以将可持续景观设计划分为景观规划和可持续景观设计两大专业[3]。景观规划是指从功能、环境、生态等方面规划区域。景观规划区通常面积相对较大。可持续景观设计则是改进和完善其中的细节，如道路、地形和景观节点。在可持续景观设计中，设计师首先会更多地关注设计场地周边的环境，在设计初期大量采集场地周边环境的相关信息，并对其展开详细的分析和研究，从而得出合理的设计思路和方法。其次，针对场地周围的交通状况设计内部交通，根据场地原地形的子区域，将景观元素整合到整个区域。最后，设计场地内部的小细节。可持续景观设计遵循从外到内、从大到小、从宏观到微观的步骤，设计师应采用合理的方法规划和设计场地环境。在仿生设计中，与可持续景观设计一样，设计步骤是从外到内、从大到小、从宏观到微观的。为了准确把握仿生设计中设计对象的概念和设计方向，设计师需要密切关注设计对象周围的环境。设计师和观众最终关注的是设计与周围环境的整体艺术效果，而不是设计本身。因此，判断一个落地的景观仿生设计作品是否优秀的标准就在于，该作品完成后能否与其所处的环境和谐地融为一体并相互衬托，并且成为整个景观环境设计中不可缺少的部分。景观仿生设计涉及的第二个理论是生态学。生态学的概念是由德国生物学家提出的，其是一门研究物体与周围环境之间关系的学科。基于生态学原则的可持续景观设计有四个部分，分别是生物多样性原则、生态平衡原则、生态位原则和和谐共生原则。此外，可持续景观设计中的补充生态元素也反映了中国古代哲学中“人与自然和谐相处”的理念。在可持续景观设计过程中，植物在环境建设中起着重要的作用，是可持续景观设计中的基本要素，也是景观仿生设计中不可或缺的要素。因此，生态学是可持续景观设计中需要遵守的自然规律。景观仿生设计涉及的第三个理论是美学。美学是设计作品完成后用来判断设计好坏的标准之一。仿生设计在美学领域的美学形式有四个标准，分别是自然美、社会美、艺术美和形式美。仿生设计作品在美学领域的审美过程被分为三个层次：第一层次是联想，它将主体的理性和意志与客体联系起来；第二层次是转化，是指主体与客体之间的共情；第三层次是深化，指对主体进行重新设计与创造。

2.景观仿生设计概念

仿生设计需要符合人们的精神需求。设计师在社会习俗和地域文化传统中不断寻找景观设计的新要求，从深层次的仿生对象的研究中提炼和分析设计元素、归纳设计理念，并与当地文化结合，设计出具有地域特色的景观作品，增强人们的文化认同感。景观仿生设计是与自然规律、绿色设计、情感设计、文化展示相结合的综合性设计。

二、景观仿生设计理论的应用

1.文化概念和景观仿生设计

每个城市都有独特的地方特色、文化资源，这也体现了城市的个性。仿生设计作品往往能凝聚人文精神和展现历史价值。如果在仿生设计之前探索当地的文化特征、整合文化理念并将文化融入设计作品，这将成为仿生设计作品的点睛之笔。符号学学者认为，简单的符号也可以表达事物的内涵，尤其是文化内涵。过去，中国的许多地方都用图腾表达当地文化。因此，在实际的仿生设计过程中，空间布局、材料和建模都可以被理解为某种符号，这也增强了仿生学中文化整合和表现的可能性。将文化特征与仿生设计相结合，可以有效提升仿生设计作品的质量。但由于文化特征的复杂性，设计师有必要深入挖掘并进一步分析与整个场地设计相关的文化因素。有学者认为，文化是区域性的、民族性的、历史性的和宗教性的，对于仿生设计，可以选择仿生对象的相关特征加以表达。只有准确把握文化的四大特征并与景观仿生设计相结合，仿生设计工作才能更好地体现文化、升华文化。

2.空间构造和景观仿生设计

仿生设计作品的空间被分为物质层面和精神层面。物质层面分为本体空间和环境空间。其中，本体空间是指观看的主体，是观看的关键；环境空间是承载景观作品、游客、植物元素等景观元素的基础。因此，本体空间与环境空间之间的关系是互补的。为了增强仿生作品的视觉舒适性，需要将本体空间与环境空间有效整合。从空间划分的精神层面讲，设计空间可以分为审美空间、行为空间和文化空间[4]。这三种空间分别从三种不同的角度影响着人们的行为活动、欣赏水平和心理感受。环境空间是基于本体空间而存在的，而心理空间则是本体空间与环境空间平衡的无形权重。

3.植物选择和景观仿生设计

在可持续景观设计中，添加植物可以赋予景观生命特征。植物具有顽强的生命力，会随着时间的推移不断生长，同时还会随着季相的变化舒展出曼妙的线条、呈现出丰富的色彩。植物的这些特性在一定程度上弥补了景观仿生设计中的不足。将植物与可持续景观设计相结合，能够实现动态与静态的结合，让整个仿生造型更具生命与活力，这也是可持续景观设计的灵魂所在。因此，在景观仿生设计中，植物的选择是非常重要的。在现代城市可持续景观设计中，有很多植物与景观仿生设计相结合的成功案例。植物具有不同的形状和颜色，其特征可被用于可持续景观设计。植物的元素特性可以被应用于仿生景观，将仿生景观和园林植物结合，可以获得良性的互补与美化效果，充分反映人工设计之美与自然生命之美的完美融合。为了增强景观仿生作品的时间感，设计者充分利用植物四季的不同特征，可以使景观作品的外观反映出季节的时间感。此外，植物景观中多样的线条美和丰富的色彩美在一定程度上可以弱化景观设计作品中那些刚性的轮廓，增强景观的亲和力和可看性，进一步表现景观设计中仿生设计的整体造型美和色彩美。这对增强景观仿生设计的艺术效果有着画龙点睛的作用，能使整个设计更具美感，获得更加理想的景观效果。

4.仿生设计在可持续景观设计中的立足点

景观仿生设计的立足点主要是材料仿生、功能仿生、结构仿生和空间仿生。在仿生作品的设计中，材料的色彩是非常重要的元素。在人们的感知中，视觉感知是最为敏感的，色彩给人的第一印象往往也是最深刻的。将色彩应用于仿生学是将生活与自然完美结合的良好方法，设计师不仅可以利用色彩实现仿生设计与自然环境的和谐统一，而且可以调节人们的情绪。除此之外，肌理仿生也是景观仿生设计的重要方式，肌理仿生是模拟生物体表现出的纹理和结构，表现生物的自然属性，使人们获得良好的审美体验和视觉体验。功能仿生设计是指从功能的角度研究生物体的结构和形态、生物群落的生理功能以及相互作用的自然规律。基于感知和理性，设计师建立了生物模型，使仿生设计的作品比原型具有更丰富的内涵。结构仿生设计是指通过观察自然界中的生物结构进行仿生设计。每一种生物都有其独特的形状结构和生理结构，以此适应自然的变化。生物的形状结构通常由线条、颜色、声音等美学元素组成，从而呈现自然的整体美[5]。如，蜂箱的结构不仅是一个紧凑的几何形状，而且非常美丽。除了蜂巢，还有许多动物的壳（蜗牛、甲虫等）具有良好的结构形式。因此，仿生设计可以通过对自然生物结构的识别，结合现有的技术，不断地总结和创造新的仿生学结构。根据仿生的形式结构，仿生又可分为具象仿生和抽象仿生[6]。空间的仿生设计通常是对上述内容的形状、结构和功能的整合。结合艺术手段，这些仿生设计可以在三维空间中组合起来。一个完整的空间仿生设计是由完美的构图、良好的逻辑和完整的结构组成的，从而能够更清晰地表达主题。因此，空间仿生设计是景观仿生设计中最复杂的设计类型之一，通常需要通过现有的软件技术加以表现。

三、景观仿生设计方法框架和前景展望

1.景观仿生设计方法框架

在上述分析的基础上，结合仿生学设计涉及的多学科理论和可持续景观设计仿生学存在的缺陷，设计师更倾向于采用以建筑空间和材料为核心的设计理念。仿生设计研究系统不仅在理论上有所构建，而且在实践中得到了验证。仿生学的设计方法一般分为三个步骤：首先，构建一个仿生思维模式，在仿生学设计中，创造性思维是其核心和基础；其次，在考察认知心理学和仿生设计方法时，设计师不能使用固定的思维模式考虑现有的事物，而是需要打破原始的固有思维；最后深入了解仿生设计的生物认知方法，后开展设计工作。景观仿生学的设计步骤分为五个步骤：第一，充分准备，采用合理的研究方法；第二，建立仿生学，整合文化概念；第三，确定空间布局和大小；第四，选择设计方法和模型；第五，选择材料。通过上述五个步骤，方可实现景观仿生设计。

2.景观仿生设计的前景

目前，仿生设计在国内外的景观应用相对较多。将景观仿生设计理念与高科技相结合，能够为可持续景观设计的发展带来新的突破。因此，仿生学在可持续景观设计中的应用前景有以下几个方面。其一，生态学视角是设计师现在需要考虑的重要因素。在可持续景观设计过程中，设计师需要考虑设计所处的自然环境，构建的景观生态需要与自然和谐统一。其二，近年来，“生态”“和谐”逐渐成为设计中的重要理念。因此，在景观仿生设计中，设计师应尽量避免破坏现有的生态环境，更加重视由自然地理特征形成的自然特征，顺势而为。在景观仿生设计过程中融入当地文化元素，这些文化因素将会影响仿生可持续景观设计作品的文化内涵与设计质量。

结语

文章通过梳理可持续景观设计的理论条件和相关概念，分析文化概念、空间建设、植物选择与景观仿生设计的关系，并从材料仿生学、功能仿生学、结构仿生学、空间仿生学等方面，探究仿生设计在可持续景观设计中的立足点，提出仿生设计方法的体系结构和发展前景。将生态仿生设计应用于可持续景观设计是一种创新手段，能够为设计师转变传统设计理念、打造可持续景观设计开辟新的思路。仿生学设计将成为21世纪可持续景观设计领域的热点。

参考文献：

[1]董宇迪，佟雪.论未来建筑的发展[J].农村经济与科技，2017，28（8）：226.

[2]刘奇.建筑设计中仿生学的应用研究[D].延边：延边大学，2010：4.

[3]庞颖.住区景观设计中环境行为影响研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2006：6.

[4]沈春红，王怡凡，杨君华.我国高校学生公寓发展新趋势新思路探讨[J].山西建筑，2009，35（9）：13-14.

[5]申益春.论仿生形态设计在景观设计中的运用[J].规划师，2007（6）：95-97.

[6]胡俊呈.植物造景手法在园林设计中的应用[J].江西建材，2012（1）：206-207.

作者：邓婷尹