智能园林系统的分析与结构设计
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【摘 要】以现有园林设计的过程为基础，分析其中存在的问题，通过人工智能技术加以改进，重点分析人工智能与园林设计的关系，智能园林系统的系统结构等问题。
【关键词】人工智能；园林设计；专家系统；智能CAD
一、现有园林设计所面临的问题
随着人们环保意识的提高，绿化已成为城市建设中的重要一环，而园林的设计与建设更是城市绿化的重要组成部分。园林设计是研究如何应用艺术和技术手段处理自然、建筑和人类活动之间复杂关系，达到和谐完美、生态良好、景色如画之境界。艺术的设计通过设计者的艺术修养能够很好的完成和提高，但是在工程技术方面，却会面临很多问题，主要有以下几个方面：
1、由于系统本身的原因，参与设计的人员需要有非常广的知识面，不光计算机知识要懂，建筑知识，植物知识等等都需要精通，这对工程技术人员要求太高，不易实现。
2、所设计园林重用性很低，由于不同地区的气候，地形等原因，使得设计的园林系统不能在其他地方得到复制，浪费较多人力物力。
3、现有的CAD技术只能给客户提供单一图形，客户很难在设计成型前看到效果，不利于技术人员与客户及时沟通。很容易造成设计人员与客户想法的偏差，造成损失。
二、人工智能的发展及与园林设计中的关系
专家系统是人工智能领域里的一个重要分支，是为解决应用领域中复杂问题而利用专家知识的计算机程序系统。在本次设计的园林系统中，由于园林设计牵涉到的知识面非常广，这对于一个普通的设计员来说很难达到那么高的要求，比如，在植物种植方面，我们要充分考虑到地域的差别，南北气候的差别及不同植物间的相斥等问题，避免不必要的损失，而这些内容的知识量是非常巨大的，单靠几个设计人员，很难考虑得很详细，所以这时专家系统就起到了作用，我们只需要在数据库中导入尽可能多的知识，有计算机系统自动去挑选适合的植物或者给我们指出我们所没有考虑到的问题。
传统的计算机辅助设计技术将设计人员从繁重的手工绘图中解放出来，并对常规设计给予某些帮助，但不能对设计工程师的智能活动提供有效的支持，因此已不适应现代产品设计与开发的需要。为了提高应对市场变化和小批量、多品种要求的迅速响应能力，设计正向集成化、智能化、自动化方向发展。要实现这一目标，就必须大大提高设计专家与计算机工具这一人机结合的设计系统中机器的智能水平，是计算机能在更大范围内、更高水平上帮助或代替人类专家处理数据、信息与知识，做出各种设计决策，大幅度提高设计自动化水平、进而大大提高设计工作的效率和质量，以适应市场对产品开发迅速多变的需要。智能CAD、智能工程、智能设计就是这种背景下提出的。
早期的园林设计只能在实地考察地形以后，通过AUTOCAD软件制作适合此地形的效果图。造成技术人员和客户交流困难，并且制作的成果基本没有重用性。而利用智能CAD我们则能改变这个现状。我们可以在系统中制作很多的例如假山、湖泊、古建筑等图形，在系统中直接生成初步设计方案，然后让客户在生成的方案上进行修改，直到客户满意。
三、智能园林系统的系统结构
1.系统结构：针对网络环境下高新技术工程研制的“网络化、集成化、智能化、协同化”特点，研制开发面向不同角色群体人员参与的工程设计集成开发平台。
2.数据库系统：根据园林建设中的各种数据，建立数据库。数据库中应包含花卉专家、树木专家、山水专家、楼阁专家、道路专家等。问题库是问题的集合，也是模型的索引，每个问题实际是对应一类问题，如园林风格、布局方案、搂阁、花园、山水、游乐、景观、世窗等。
3.模型库系统：模型库是计算机2D/3D图形建模的基础，建立是一个整体设计图纸的零件。包含了园林设计中地形、树木、花卉、建筑的2D/3D模型。
4.知识库系统：实现支持并行协同设计环境的工程开发工作模式、总体控制的知识表示，采用相应的知识表示方法，建立面向工程开发过程控制的全局知识库。设计出适合工程协同设计的多智能体推理机制，通过人工干预实现设计过程的自动推演。
5.用户界面系统：包括通用的执行控制程序、交互性强的用户界面。可视化的多维信息交互环境体现文字交互、图形交互、音频交互、视频交互等，把协同用户与多库系统（知识库系统、模型库系统、数据库系统）、协同设计过程控制部件、协同设计过程管理等功能部件结合在一起。并研究可视化工程管理方式，实现工程设计与研制过程的自动跟踪、工程结点内容与进展的可视化，为工程总体设计人员提供辅助决策信息，决策者和协同用户可以通过可视化多维信息交互界面对多库系统和其他功能部件进行操作和控制，从宏观上对协同设计过程进行管理。
6.研究方法：
（1）以智能决策支持系统的基本理论与方法为基础，与工程设计紧密结合，在实践中研制出面向工程领域的智能DSS，并丰富决策支持系统的理论与方法，进而拓宽智能决策支持系统的研究领域，为网络环境下的工程自动化研制打下基础。
（2）建立面向对象的通用集成开发平台。不同的工程领域有其专门的技术要求，注重专门要求系统将更实用和高效，而注重通用技术将更有利于系统推广。因此，尽可能对它们进行界定，使其在推广应用时，采用软件可复用技术准则，只变更专用部分的软件即可完成系统的推广。拟在方案论证阶段将研究内容做以界定，即：建立面向工程技术的智能DSS通用结构，并行环境下的网络拓扑结构也立足于通用化；智能化数据库系统以及面向过程控制的知识库研制采用同一推理模式，知识表示方法做到形式上的统一；数据库和模型库的开发工具及结构通用，但数据内容针对不同的应用对象而各有所异。
（3）实现并行环境下的群体协同设计模式。建立基于TCP/IP的Internet环境下的并行设计环境，实现并行环境下的群体协同设计模式。
参考文献
[1]尼尔逊（N.J.Nilsson）著，石纯一 译.人工智能原理
[2]刘白林主编.人工智能与专家系统
[3]陈文伟，廖建文著.决策支持系统及其开发 Decision support system and development
作者简介
张伟（1978.7），男，陕西省西安市人，本科学历，讲师，西安培华学院电气信息工程学院讲师，目前主要研究方向：智能决策与计算机辅助设计。