數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的交互景觀實(shí)踐與未來(lái)趨勢(shì)

張洋 李長(zhǎng)霖 吳菲

第四次工業(yè)革命中出現(xiàn)的一系列顛覆性數(shù)字化技術(shù)，如大數(shù)據(jù)（big data）、物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）、 人工智能（artificial intelligence, AI）、虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality, VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmented reality, AR）、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、機(jī)器人與自動(dòng)化系統(tǒng)，一方面對(duì)城市空間和社會(huì)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，另一方面也為建成環(huán)境研究提供了新數(shù)據(jù)、新方法和新技術(shù)[1]。近年來(lái)，風(fēng)景園林領(lǐng)域的學(xué)者開始探索數(shù)字化技術(shù)與風(fēng)景園林行業(yè)結(jié)合的可能性：1）體現(xiàn)在數(shù)字化技術(shù)作為工具輔助設(shè)計(jì)的過(guò)程，如數(shù)據(jù)化信息采集、景觀過(guò)程模擬及可視化、參數(shù)化設(shè)計(jì)等[2]，使得風(fēng)景園林設(shè)計(jì)過(guò)程和結(jié)果更加科學(xué)化和理性化；2）體現(xiàn)在對(duì)景觀空間的數(shù)字化增強(qiáng)，設(shè)計(jì)師嘗試將數(shù)字化技術(shù)引入風(fēng)景園林設(shè)計(jì)中，創(chuàng)造新型的人與環(huán)境的動(dòng)態(tài)互動(dòng)方式[3]，豐富公眾的體驗(yàn)參與行為，后者即交互景觀（interactive landscape）。

交互景觀采用計(jì)算機(jī)或微處理器，將捕捉到的人的行為變化如觸摸、踩踏、吶喊等，或環(huán)境要素的變化如光照、溫濕度、動(dòng)植物等，按照預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行運(yùn)算，轉(zhuǎn)為圖像、光效、數(shù)字等可視化形式輸出，并激發(fā)人、環(huán)境等做出相應(yīng)的交互反饋。區(qū)別于傳統(tǒng)型景觀向公眾單向輸出的參與模式，交互性景觀通過(guò)將數(shù)字化技術(shù)手段作為一種媒介，使人與人、人與環(huán)境、動(dòng)植物與環(huán)境之間產(chǎn)生良好互動(dòng)，形成一種“雙向溝通”的反饋模式，從而激發(fā)場(chǎng)地的活力，提高城市綠地空間的品質(zhì)。

交互景觀對(duì)景觀空間的介入，主要可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)層面的“增強(qiáng)”：1）動(dòng)態(tài)交互“增強(qiáng)”：傳統(tǒng)景觀以靜態(tài)觀賞為主，無(wú)法與公眾進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，公眾的參與感不強(qiáng)，而交互景觀則會(huì)根據(jù)公眾行為或環(huán)境變化，做出實(shí)時(shí)性的動(dòng)態(tài)反饋，呈現(xiàn)出的景觀形式就由靜態(tài)觀賞性轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)交互性；2）感知體驗(yàn)“增強(qiáng)”：通過(guò)賦予物體“感知”功能，公眾可以借助物體增強(qiáng)對(duì)周圍環(huán)境的感知強(qiáng)度或者范圍，從而與外部環(huán)境產(chǎn)生更廣泛的關(guān)聯(lián)，獲取獨(dú)特的感知體驗(yàn)；3）空間融合“增強(qiáng)”：通過(guò)VR、AR、可視化等技術(shù)的應(yīng)用，促使物理空間與虛擬空間融合，實(shí)現(xiàn)空間在不同維度上的疊加（圖1）。

1 交互景觀實(shí)現(xiàn)空間3個(gè)層面的“增強(qiáng)”Interactive landscape “enhances” the space at three levels

本研究主要探討數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)下交互景觀的跨學(xué)科研究和實(shí)踐探索，通過(guò)梳理當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在此領(lǐng)域的研究和實(shí)踐進(jìn)展，基于交互景觀的交互機(jī)制將其劃分為3種主要類型：行為感知交互景觀、環(huán)境感知交互景觀和虛擬交互景觀。其中，行為感知交互景觀建立了人的行為與景觀的動(dòng)態(tài)交互，實(shí)現(xiàn)景觀的動(dòng)態(tài)交互“增強(qiáng)”；環(huán)境感知交互景觀是環(huán)境要素與景觀的交互，人也可以借助交互景觀裝置感知環(huán)境的變化，實(shí)現(xiàn)景觀的感知體驗(yàn)“增強(qiáng)”；虛擬交互景觀則是通過(guò)人與景觀裝置的交互，通過(guò)沉浸式體驗(yàn)構(gòu)建物理世界與虛擬世界的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)景觀的空間融合“增強(qiáng)”。

1 行為感知交互景觀

人是景觀空間中的行為主體，研究如何針對(duì)人的行為方式進(jìn)行互動(dòng)，是交互景觀中研究相對(duì)較多的一種類型。行為感知交互景觀利用其內(nèi)置的攝像頭或傳感器等設(shè)備，感應(yīng)和捕捉參與者的表情、手勢(shì)、吶喊等行為活動(dòng)，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)或微處理器處理，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，并觸發(fā)裝置內(nèi)部的控制器引起景觀的變化。行為感知交互景觀作為人與風(fēng)景園林的中間媒介，將人的行為“傳遞”并觸發(fā)交互效果，形成人與自然之間的互動(dòng)，或者作為人與人之間的媒介，激發(fā)多人共同參與，形成人與人之間的互動(dòng)（圖2），從而模糊人與景觀之間的界限，引發(fā)參與者心理和情感上的共鳴，提高公眾的參與性。

2 公眾與行為感知交互景觀的互動(dòng)關(guān)系示意The interaction between the public and behavior perception interactive landscape

攝像頭主要用來(lái)獲取人的圖像信息，結(jié)合AI技術(shù)，它可以判斷目標(biāo)人群的數(shù)量、行為或者目標(biāo)的面部特征、指紋等，并將圖像結(jié)果傳遞給處理系統(tǒng)進(jìn)行分類編程和處理[4]。例如交互景觀利用攝像頭捕捉參與者的面部表情圖像，經(jīng)過(guò)AI技術(shù)識(shí)別判斷參與者的開心或難過(guò)的狀態(tài)，通過(guò)LED屏幕的虛擬人物表現(xiàn)出來(lái)，或者控制交互景觀的燈光顏色變化，通過(guò)圖像信息識(shí)別實(shí)現(xiàn)人與景觀的互動(dòng)。傳感器則是用來(lái)感知參與者的行為方式，不同類型的傳感器可以感應(yīng)參與者不同的行為方式，例如，聲敏傳感器可以感應(yīng)參與者吶喊聲音的大?。患t外線傳感器或者超聲波傳感器，判斷人的移動(dòng)距離或者手勢(shì)[5]；加速傳感器可感應(yīng)物體的速度變化。例如，耐克公司在馬尼拉建造的耐克無(wú)限運(yùn)動(dòng)場(chǎng)公園（NIKE Unlimited Stadium），通過(guò)安裝在每一位跑步者耐克跑鞋上的紅外傳感器，精準(zhǔn)地追蹤跑步者的動(dòng)作和速率，并結(jié)合射頻識(shí)別技術(shù)和虛擬數(shù)字動(dòng)畫技術(shù)，將跑步者的運(yùn)動(dòng)信息以虛擬影像的方式，投射到跑道內(nèi)側(cè)的LED屏幕上，跑步者跑第二圈時(shí)可以與自己前一圈的成績(jī)進(jìn)行競(jìng)速，另外程序中還設(shè)置了國(guó)家田徑紀(jì)錄保持者的虛擬人物，跑步者可以通過(guò)手機(jī)APP選擇虛擬人物進(jìn)行競(jìng)速[6]，提高跑步的競(jìng)技性和趣味性（圖3）。再如北京G-PARK能量公園（簡(jiǎn)稱G-PARK公園）中的虛擬騎行裝置，借助加速傳感器感知人的騎行加速度，利用登山阻力模塊模擬騎行的爬坡難度，借助燈帶的變化顯示人在騎行中產(chǎn)生的動(dòng)能，同時(shí)結(jié)合心率數(shù)據(jù)收集模塊和虛擬影像，呈現(xiàn)單人和多人競(jìng)技的騎行狀態(tài)（圖4）[7]。

3 耐克無(wú)限運(yùn)動(dòng)場(chǎng)公園交互跑道[6]The interactive track in NIKE Unlimited Stadium[6]

4 北京G-PARK能量公園虛擬騎行裝置[7]The virtual cycling device in Beijing G-Park Energy Park[7]

還有一些行為感知交互景觀，是將人的行為與環(huán)境要素相結(jié)合，從而豐富人介入景觀的方式。例如G-PARK公園互動(dòng)霧噴裝置，探索如何將參與者的行為與水景進(jìn)行互動(dòng)，設(shè)計(jì)中利用集電地磚中的壓力傳感器感應(yīng)人的踩踏行為，使參與者與景觀水景進(jìn)行互動(dòng)，當(dāng)參與者踩踏包含觸控感應(yīng)器、壓力轉(zhuǎn)化器、LED燈等6層結(jié)構(gòu)的集電地磚時(shí)，地磚由于被擠壓發(fā)生形變產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)通過(guò)傳輸與水景裝置聯(lián)動(dòng)，形成霧噴的效果，實(shí)現(xiàn)水景對(duì)人行為的實(shí)時(shí)反饋，形成參與者與景觀之間的趣味互動(dòng)（圖5）。同時(shí)人體踩踏的動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化為電能，參與者每次踩踏地磚發(fā)生的微小形變會(huì)產(chǎn)生電能，并收集傳輸?shù)街锌貦C(jī)房進(jìn)行儲(chǔ)存，以供園內(nèi)路燈、數(shù)字水簾等其他景觀設(shè)施的用電，在一定程度節(jié)省了公園的日常能耗。

5 北京G-PARK能量公園互動(dòng)霧噴裝置The interactive fog spray device in Beijing G-Park Energy Park

2 環(huán)境感知交互景觀

環(huán)境感知交互景觀主要是借助交互裝置呈現(xiàn)環(huán)境中氣候、光照、溫度等各類環(huán)境要素的變化，其作為人感知自然環(huán)境的中間媒介，可以將難以感知或者不可見的微小變化，以可視化的方式呈現(xiàn)給公眾。一方面使得人們可突破人體本能的感知局限，擴(kuò)展視、聽等感覺(jué)范圍，從而與外部環(huán)境之間產(chǎn)生更廣泛的關(guān)聯(lián)，獲取自然感知的獨(dú)特體驗(yàn)；另一方面，利用互動(dòng)裝置可將變化的結(jié)果進(jìn)行信息可視化，從而使人們能對(duì)超越自身感知能力的復(fù)雜外部環(huán)境的動(dòng)態(tài)關(guān)系進(jìn)行闡釋，建立風(fēng)景園林中物質(zhì)空間與非物質(zhì)空間之間的關(guān)聯(lián)（圖6）。

6 公眾與環(huán)境感知交互景觀的互動(dòng)關(guān)系示意The interaction between the public and environment perception interactive landscape

環(huán)境數(shù)據(jù)信息主要依靠傳感器來(lái)采集，利用傳感器感應(yīng)到的環(huán)境微小變化，可以通過(guò)交互景觀的變化“放大”反饋給公眾。例如北京林業(yè)大學(xué)學(xué)研中心景觀中的PM2.5空氣質(zhì)量感應(yīng)玻璃藝術(shù)裝置，就是一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的交互景觀，設(shè)計(jì)師在溪山行旅下沉庭院的竹林種植池，設(shè)有5片PM2.5空氣質(zhì)量感應(yīng)玻璃藝術(shù)裝置，它是由PM2.5傳感器和Arduino單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)，其中PM2.5空氣質(zhì)量感應(yīng)玻璃藝術(shù)裝置選用了Microduino作為控制核心，連接夏普粉塵傳感器。粉塵傳感器的數(shù)據(jù)傳遞至單片機(jī)，并通過(guò)燒錄入芯片的程序來(lái)根據(jù)相應(yīng)的傳感器數(shù)字信號(hào)控制數(shù)控LED燈條的顏色變化。夜晚暗藏在玻璃之下的LED燈條會(huì)實(shí)時(shí)地根據(jù)當(dāng)時(shí)庭院內(nèi)空氣中PM2.5微塵數(shù)量改變顏色，并通過(guò)雕刻在玻璃中的植物紋樣表現(xiàn)出來(lái)，當(dāng)空氣質(zhì)量良好時(shí)，燈光為藍(lán)白色，空氣質(zhì)量越差，則燈光越紅[8]，公眾可以借助這些感應(yīng)玻璃的顏色感知PM2.5的變化情況（圖7）。

7 PM2.5 空氣質(zhì)量感應(yīng)玻璃藝術(shù)裝置[8]PM2 .5 air quality sensing glass art installation[8]

傳感器對(duì)環(huán)境變化的感知不止可以反饋給公眾，還可以直接反饋給植物等環(huán)境要素，激發(fā)它們自身做出適應(yīng)性變化。英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院（University College London）交互建筑實(shí)驗(yàn)室（Interactive Architecture Lab）的威廉·維克多·卡米爾（William Victor Camilleri）和達(dá)尼洛· 桑帕約（Danilo Sampaio） 在reEarth項(xiàng)目中，進(jìn)行了刺激植物的自主環(huán)境感知實(shí)驗(yàn)，研究者認(rèn)為植物雖然沒(méi)有人類所說(shuō)的“神經(jīng)系統(tǒng)”，但實(shí)際上是有感知能力的，它們?cè)谑艿街車饩€、溫度、濕度、污染和振動(dòng)的電化學(xué)刺激時(shí)，會(huì)做出“適應(yīng)性”反應(yīng)；并希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證植物在城市環(huán)境中的“行為主動(dòng)性”[9]（圖8）。研究者通過(guò)對(duì)植物電生理學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)光會(huì)引起植物電生理狀態(tài)的顯著變化，而且變化程度的數(shù)據(jù)相對(duì)容易測(cè)量統(tǒng)計(jì)，因此研究者設(shè)計(jì)了一個(gè)半花園、半機(jī)器的球形交互裝置—“Hortummachina, B”，該交互裝置主要由1個(gè)機(jī)器核心、12個(gè)英國(guó)本土植物模塊以及具有伸縮性的線性執(zhí)行器組成（圖9）[10]，它可以利用安裝在裝置內(nèi)部的多個(gè)傳感器和插入式電極，分析外部光照條件以及植物對(duì)光的生理變化。當(dāng)裝置上部的植物受到的光照過(guò)強(qiáng)時(shí)，球形裝置就會(huì)利用線性執(zhí)行器改變其重心，將下部的植物轉(zhuǎn)動(dòng)上來(lái)，保證每個(gè)植物模塊都能夠受到合適的光照；當(dāng)裝置處于陰影下光照不足時(shí)，球形裝置就會(huì)自主移動(dòng)尋找新的光照；當(dāng)夜晚傳感器探測(cè)到完全無(wú)光時(shí)，裝置就會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)?！癏ortummachina, B”作為一個(gè)自主感知環(huán)境的交互景觀裝置，通過(guò)在城市中移動(dòng)發(fā)現(xiàn)適宜的微氣候和棲息地，讓本地物種重新繁衍，既是倫敦市區(qū)種植本地植物的容器，也成為倫敦城市公園的延伸。

8 “Hortummachina， B”在草地上自主轉(zhuǎn)動(dòng)[10]“Hortummachina， B” rotates autonomically on the grass[10]

9 “Hortummachina， B”交互裝置結(jié)構(gòu)圖[10]The structure chart of “Hortummachina， B” interactive device[10]

3 虛擬交互景觀

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和混合現(xiàn)實(shí)（mixed reality, MR）技術(shù)的發(fā)展，城市的物質(zhì)空間逐漸依賴于虛擬網(wǎng)絡(luò)來(lái)強(qiáng)化彼此的聯(lián)結(jié)，人們對(duì)城市的主觀感知不再囿于傳統(tǒng)物質(zhì)空間的體驗(yàn)，傾向于從網(wǎng)絡(luò)空間獲得更多新的認(rèn)知與發(fā)現(xiàn)[11]。虛擬交互景觀借助手機(jī)、iPad等移動(dòng)端設(shè)備、LED屏幕以及各種類型的穿戴設(shè)備，可以有效構(gòu)建起物理世界與虛擬世界的聯(lián)系（圖10）。

10 公眾與虛擬交互景觀的互動(dòng)關(guān)系示意The interaction between the public and virtual interactive landscape

VR技術(shù)借助穿戴設(shè)備使公眾完全沉浸在虛擬世界中，利用虛擬空間展示更多在物理空間中無(wú)法充分呈現(xiàn)的場(chǎng)景，建立公眾與過(guò)去、現(xiàn)在、未來(lái)的連接。而且沉浸式技術(shù)使不同背景的人們可以產(chǎn)生直觀互動(dòng)，這種互動(dòng)仿佛是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中自然發(fā)生的過(guò)程[12]。目前VR技術(shù)的研究相對(duì)成熟，公眾的沉浸體驗(yàn)感也較好，如筆者參與的北京海淀公園科普體驗(yàn)館“未來(lái)空間”設(shè)計(jì)中，利用VR技術(shù)使游客完全沉浸在北京“三山五園”之一的暢春園復(fù)原模型中進(jìn)行虛擬漫游，同時(shí)利用手柄控制器進(jìn)行建筑榫卯結(jié)構(gòu)的交互搭建模擬，創(chuàng)新性地探索了歷史科普的方式。

AR技術(shù)則是借助手機(jī)、iPad等移動(dòng)端設(shè)備，將三維模型、動(dòng)畫或數(shù)據(jù)信息疊加在真實(shí)存在的場(chǎng)所之上，實(shí)現(xiàn)虛擬信息在物理世界的“附著”，擴(kuò)大了人們對(duì)物理空間的感知范圍。如Pokémon公司和谷歌的Niantic Labs公司聯(lián)合制作開發(fā)的AR手游Pokémon Go，就是典型的借助手機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)虛擬互動(dòng)的案例，設(shè)計(jì)將虛擬“小精靈”設(shè)置在城市不同的真實(shí)場(chǎng)景中，玩家可以通過(guò)智能手機(jī)在現(xiàn)實(shí)世界里發(fā)現(xiàn)“小精靈”，進(jìn)行探索捕捉和戰(zhàn)斗，豐富玩家參與的趣味性。類似的AR技術(shù)也應(yīng)用于園林動(dòng)植物科普中，如筆者參與設(shè)計(jì)的北京溫榆河濕地公園的AR植物科普系統(tǒng)，就是從園區(qū)的上百種植物品種中選擇10種常見的植物，包括蘆葦（Phragmites australis）、海棠（Malus spectabilis）、百合（Lilium brownii）、馬兜鈴（Aristolochia debilis）等，構(gòu)建虛擬三維動(dòng)態(tài)模型，利用圖像識(shí)別技術(shù)通過(guò)掃描匹配植物的特征后，虛擬植物形態(tài)就會(huì)疊加在現(xiàn)實(shí)植物上，并在此基礎(chǔ)上模擬該植物的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程和形態(tài)變化，另外也選取10種園區(qū)特色的動(dòng)物，例如絲帶鳳蝶（Sericinus montelus）、低斑蜻（Libellula angelina）等，模擬動(dòng)物生存環(huán)境和形態(tài)等，提高科普的質(zhì)量和趣味性（圖11）。另外，還有一些虛擬交互是借助網(wǎng)絡(luò)或者LED屏幕，實(shí)現(xiàn)更大范圍甚至不受空間限制的多人互動(dòng)，如“Colour by Numbers”是斯德哥爾摩Telefonplan地區(qū)的一個(gè)永久性景觀燈光裝置，由設(shè)計(jì)師丹·弗萊文（Dan Flavin）和詹姆斯·特瑞爾（James Turrell）創(chuàng)作，鎮(zhèn)上的居民都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)向該景觀裝置發(fā)送信息，遠(yuǎn)程遙控改變燈塔上的圖案和顏色，燈塔有20層72 m高，燈塔裝置在整個(gè)斯德哥爾摩南部地區(qū)半徑10 km內(nèi)的地區(qū)都能看到，也是通過(guò)這種公眾參與的方式向塔的歷史致敬[13]（表1）。

11 百合AR植物科普動(dòng)態(tài)演示Dynamic display of AR popularization of Lilium brownii

表1 3種類型交互景觀交互機(jī)制對(duì)比Tab. 1 Comparison of three types of interactive landscape interaction mechanisms

4 交互景觀的未來(lái)趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

4.1 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

4.1.1 行為感知交互景觀由“被動(dòng)交互”轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芊答?/p>

當(dāng)前行為感知交互景觀的基本邏輯是“輸入命令—反饋”循環(huán)，在這個(gè)循環(huán)中，參與者負(fù)責(zé)“對(duì)互動(dòng)裝置進(jìn)行有目的性的操作”，機(jī)器負(fù)責(zé)“計(jì)算—反饋互動(dòng)結(jié)果”，在這一循環(huán)過(guò)程中，人處于主動(dòng)地位，而機(jī)器始終是被動(dòng)的[14]。而基于大數(shù)據(jù)的AI交互方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓹C(jī)器為起點(diǎn)的“主動(dòng)交互”，交互景觀裝置通過(guò)社會(huì)計(jì)算、城市計(jì)算、情感計(jì)算等工具，對(duì)參與者個(gè)性化行為數(shù)據(jù)和生理數(shù)據(jù)的分析和挖掘[15]，計(jì)算出參與者在當(dāng)前場(chǎng)景下的互動(dòng)需求，主動(dòng)輸出執(zhí)行結(jié)果或者提供互動(dòng)建議給參與者進(jìn)行互動(dòng)體驗(yàn)，不再需要人來(lái)輸入或下達(dá)命令，而這個(gè)過(guò)程的輸入和輸出完全由機(jī)器來(lái)完成，做出個(gè)性化的智能反饋。

這種大數(shù)據(jù)支撐下的反饋結(jié)果更具有隨機(jī)性和不可預(yù)知性，能夠給參與者帶來(lái)不確定性和趣味性體驗(yàn)，而且通過(guò)收集參與者大量的數(shù)據(jù)，交互景觀裝置可以根據(jù)參與者的行為模式、使用偏好、使用對(duì)象等信息，進(jìn)行“自我更新”和“再設(shè)計(jì)”，使其更加符合不同參與者的體驗(yàn)需求，實(shí)現(xiàn)自主智能反饋。

4.1.2 環(huán)境感知交互景觀拓展交互景觀多功能化

現(xiàn)階段大多數(shù)的交互景觀研究集中在行為感知交互景觀，對(duì)其他類型的交互景觀研究仍然相對(duì)較少。交互景觀應(yīng)與風(fēng)景園林場(chǎng)景深度結(jié)合，發(fā)揮其在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)收集、交互方式靈活、成果可視化等方面的優(yōu)勢(shì)，使其成為解決傳統(tǒng)景觀無(wú)法解決問(wèn)題的重要工具，承載多樣化的功能。

在后疫情時(shí)代，環(huán)境感知交互景觀可以拓展其在生態(tài)環(huán)境、公共健康、公眾科普等方面的應(yīng)用空間。在生態(tài)環(huán)境方面可以監(jiān)測(cè)感知生態(tài)環(huán)境，對(duì)空氣質(zhì)量、水質(zhì)、土壤干濕度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。北京林業(yè)大學(xué)“林之心”項(xiàng)目中[16]，利用土壤傳感器感知校內(nèi)國(guó)槐（Sophora japonica）、油松（Pinus tabuliformis）、檜柏（Sabina chinensis）等11棵有代表性的大樹根系的水分變化，夜間燈柱的光線顏色又與大樹的水分相對(duì)應(yīng)，當(dāng)植物缺水時(shí)，燈柱顏色就變紅并發(fā)出警報(bào)。在公共健康方面，交互景觀能夠可視化地展示城市綠地空間的人流密度、洪水的水位變化、海洋的潮汐變化；在動(dòng)植物多樣性保護(hù)方面，可以激發(fā)動(dòng)植物的生理應(yīng)激反應(yīng)，創(chuàng)造其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性反饋。另外，此類交互景觀可視化的展示方式，還可以起到公眾科普的作用。

4.1.3 虛擬交互景觀促進(jìn)虛實(shí)空間體驗(yàn)融合

當(dāng)下的景觀體驗(yàn)仍以物理空間體驗(yàn)為主，隨著技術(shù)的不斷完善、更加逼真的效果、更為直觀的軟件界面，以及更易操作、佩戴更為舒適的硬件都將一一實(shí)現(xiàn)，并可能開辟出更廣闊的應(yīng)用前景[17]。虛擬空間會(huì)進(jìn)一步“入侵”甚至有可能替代物理空間，虛擬空間中的各類數(shù)據(jù)信息，可以更好地“附著”在物理空間的物體上并借助虛擬交互景觀裝置呈現(xiàn)出來(lái)，人們“看見”和感知的景觀將是一個(gè)虛實(shí)結(jié)合的景觀，景觀體驗(yàn)也將突破三維空間的限制，拓展到更廣的維度[18]。人們借助虛擬設(shè)備甚至不需要出門就可以完全沉浸在虛擬世界中進(jìn)行景觀游覽，像在物理世界一樣聽到鳥鳴、聞到花香，也可以突破時(shí)間的限制重新回到已經(jīng)消失的歷史園林中，或者穿越到未來(lái)景觀世界中，從而獲得更豐富的景觀體驗(yàn)。

4.2 面臨挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)策略

4.2.1 定制化生產(chǎn)的非標(biāo)準(zhǔn)化建造

交互景觀區(qū)別于傳統(tǒng)景觀最大的特點(diǎn)是定制化，而這也帶來(lái)設(shè)計(jì)和建造過(guò)程無(wú)法標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題，設(shè)計(jì)和建造過(guò)程需要根據(jù)每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行單獨(dú)探索，包括裝置的外觀設(shè)計(jì)、交互程序的編寫、管線的鋪設(shè)等，過(guò)程中遇到的各種難以解決的棘手問(wèn)題遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化建造。例如，北京林業(yè)大學(xué)學(xué)研中心景觀空氣質(zhì)量感應(yīng)玻璃藝術(shù)裝置，由于裝置屬于自制而非工業(yè)化生產(chǎn)，在安裝過(guò)程中也遇到了種種問(wèn)題，如線纜信號(hào)的干擾、低壓電無(wú)法遠(yuǎn)程傳輸、燈座無(wú)法徹底防水等問(wèn)題。未來(lái)隨著交互景觀應(yīng)用的普及，有望實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程中部分零件和加工工藝的標(biāo)準(zhǔn)化，將交互景觀的感應(yīng)端、傳輸端及反饋終端盡可能模塊化，封裝成穩(wěn)定性強(qiáng)，易于安裝、維修、替換的戶外設(shè)備。提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，便于融合到戶外的景墻、小品、水景或照明等裝置中。

4.2.2 建設(shè)和后期維護(hù)成本較高

定制化生產(chǎn)將帶來(lái)成本較高的問(wèn)題：1）建設(shè)成本高，人員的研發(fā)成本和材料成本都會(huì)有所提高，以互動(dòng)旱噴為例，定制化生產(chǎn)的交互噴泉比批量生產(chǎn)的常規(guī)噴泉成本提高30%以上；2）后期維護(hù)成本高，交互景觀裝置大多數(shù)為電子產(chǎn)品，需要專業(yè)的人員定期進(jìn)行維護(hù)，而且長(zhǎng)期暴露在室外環(huán)境中，其耐久性也會(huì)受到一定的影響。如何控制生產(chǎn)和設(shè)計(jì)過(guò)程中的成本以及后期的維護(hù)費(fèi)用，是亟待解決的問(wèn)題，也是制約交互景觀未來(lái)能否快速推廣和普及的關(guān)鍵因素之一[19]。未來(lái)需要進(jìn)行3個(gè)方面的改進(jìn)。1）探索交互裝置無(wú)線化，盡量采用低功耗太陽(yáng)能供電，及邊緣計(jì)算4G/5G傳輸?shù)姆绞?，減少挖溝、埋管、穿線等工程量；同時(shí)將交互裝置模塊化，作為園林設(shè)計(jì)素材的一部分，融入設(shè)計(jì)中，降低研發(fā)成本。2）在維護(hù)方面，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證設(shè)備對(duì)抗戶外晝夜溫差大、潮氣重等問(wèn)題，減少設(shè)備腐蝕和損壞；同時(shí)設(shè)備安裝做到易拆卸、易簡(jiǎn)修、易替換，降低設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用。3）結(jié)合互動(dòng)設(shè)備探索空間的運(yùn)營(yíng)屬性，保證設(shè)備長(zhǎng)期高頻次使用。

4.2.3 跨學(xué)科合作難度較大

從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，交互景觀研發(fā)過(guò)程中應(yīng)用到多種技術(shù)手段，諸如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別、圖像和文字識(shí)別、多媒體技術(shù)、VR技術(shù)、光學(xué)技術(shù)以及電子信息技術(shù)、光控和聲控技術(shù)和生物科技等。這也就意味著開發(fā)中會(huì)涉及風(fēng)景園林、AI、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域[20]，G-PARK公園互動(dòng)霧噴交互景觀研發(fā)過(guò)程中，風(fēng)景園林師、計(jì)算機(jī)工程師、工業(yè)設(shè)計(jì)師由于專業(yè)認(rèn)知的不同，合作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)工作交接配合的各種問(wèn)題，需要額外花費(fèi)大量的時(shí)間和人力成本協(xié)調(diào)溝通，以保證最終的建成效果。因此，風(fēng)景園林?jǐn)?shù)字化教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該注重跨專業(yè)內(nèi)容的教學(xué)交叉，引入計(jì)算機(jī)編程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、AI等方面的知識(shí)，培養(yǎng)跨專業(yè)的人才，為交互景觀的發(fā)展提供更多可能性。

5 結(jié)語(yǔ)

交互景觀在數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)下為風(fēng)景園林的研究提供了新的視角，盡管當(dāng)前交互景觀與風(fēng)景園林的結(jié)合尚不成熟，但隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)及開放數(shù)據(jù)共同構(gòu)成的新數(shù)據(jù)環(huán)境、深度學(xué)習(xí)及AI等形成的新技術(shù)環(huán)境[21]，為未來(lái)交互景觀的研究帶來(lái)了新的機(jī)遇，推動(dòng)交互景觀研究朝著場(chǎng)景化、多元化、信息共享化的方向發(fā)展：利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效打破單個(gè)裝置的“孤島效應(yīng)”，通過(guò)數(shù)據(jù)信息的共享，形成多個(gè)交互裝置互聯(lián)、互感、互知的整體感知場(chǎng)景；交互景觀功能會(huì)更加全面、類型會(huì)更多樣，更好地服務(wù)于風(fēng)景園林的可持續(xù)性發(fā)展；交互景觀可能成為與城市其他領(lǐng)域數(shù)據(jù)連接的重要媒介，通過(guò)收集公眾的個(gè)性化數(shù)據(jù)，更好地在城市和公民之間創(chuàng)建更大尺度的數(shù)據(jù)信息空間與合作互動(dòng)空間，使生活管理、生態(tài)環(huán)境、公共資源、城市經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息共享[22]，實(shí)現(xiàn)人、城市、環(huán)境全場(chǎng)景的連接。

圖表來(lái)源(Sources of Figures and Table)：

圖1、2、6、10、11由作者繪制；圖3引自參考文獻(xiàn)[6]；圖4引自參考文獻(xiàn)[7]；圖5由北京甲板智慧科技有限公司提供；圖7引自參考文獻(xiàn)[8]；圖8、9引自參考文獻(xiàn)[10]。表1由作者繪制。