【摘要】：智慧运动系统在近三年来被应用到国内的一些公园景观设计中，在很大程度上对使用人群起到了引导健康生活方式的作用，而智慧运动系统在人居环境下的设计与应用目前还处于一个萌芽状态，该方面的研究是未来“智慧城市”研究的一个核心要点，可以在更大的范围内提升现代城市居民的生活环境质量，促进人们形成长期规律性的运动习惯。文章分析了景观智慧运动系统在公园环境设计中的应用现状，对系统内的设备和设计亮点进行分类研究，并在此基础上对本课题团队承担的居住区景观项目中智慧运动系统的设计思路和细节进行深入分析，寄望为未来智慧运动系统的进一步发展积累案例经验和数据参考。

【关键词】：人居环境；景观；智慧运动；设计

人居环境下景观设计的核心价值是以人为本，依靠艺术美感和现代化的技术手段不断提升人居环境质量，环境美感、舒适度、便捷度及与人居环境相关的交互效率是景观设计师对各种设计细节成败和优劣的思考标尺。随着5G技术的不断发展，物联网的可行性、稳定性和安全性推动着人居环境下的景观设计朝着越来越智能化的方向发展，为整体性的人居环境形成系统化和一体化的设计方式提供了技术支持。

一、智慧城市与智慧运动系统的内涵和价值

（一）“智慧城市”的来源与内涵

智慧城市一词最早出现在20世纪80年代美国拉斯维加斯一家以“智慧城市”命名的产业技术协会组织，其主要侧重于信息技术在产业中的应用以及信息技术的展示，与现今的“智慧”所产生和主导的技术有很大的差别；1999年，亚洲的新加坡等国家兴起了智慧城市建设，旨在通过信息技术的广泛运用，推进产业升级和交通智能化管理，解决当时的各类城市病问题；2007年10月，欧盟在 《欧盟智慧城市报告》中率先提出了“智慧城市”的创新构想，从智慧经济、智慧流动、智慧环境、智慧公众、智慧居住、智慧管理等六大坐标维度对智慧城市建设进行了框架设计，成为全球智慧城市建设较早的理论创新与实践探索。

（二）中国在智慧运动系统中的发展

随着中国在5G网络上的跨越式发展，5G所能实现的互联互通效率与质量真正支撑了许多科幻电影中关于现代物质生活魔幻般的便捷性，使得现今中国在“智慧城市”中各方面的研发和应用处于一个领先的地位。智慧运动系统是现今“智慧城市”研究与应用中的一个重要方面，旨在通过高效和稳定的网络技术实现运动场地、智能设备和应用软件的系统性组合，从而建立一个促进各类人群形成持续性运动习惯的智能化运动空间。目前智慧运动系统的主要设计与应用方式是将跑道、绿化、智能灯杆、显示屏及运动器材等硬件通过5G组网的形式连接成一个整体，通过智能中枢软件、现场各类图形识别仪器及手机终端应用程序形成信息的汇总和反馈，再以个性化自动生成的信息对环境中的人群形成趣味性的吸引、交互式的参与及动力性的引导，从而促进越来越多的人到此类公共空间去运动。自2018年11月北京市海淀公园作为全球首个AI科技主题公园对外开放以来，智能化运动系统在中国城市公共空间设计中得到了初步的应用和推广，国内目前共有二十余个现代化的城市公园应用了智慧运动系统。

（三）智慧运动系统的社会价值

长期规律性的运动对于健康的重要性是被科学证实且被大众普遍接受的观点，但现代城市居民处于亚健康状态的人数比例惊人，营养过剩和缺乏运动使得肥胖、高血压、高血脂及脂肪肝等慢性病成了城市居民常见的疾病，因此，对于健康生活方式的引导是目前人居环境设计理念的核心价值之一。人的规律性运动习惯难以建立主要是因为潜意识中的“惰性”，除了在学历教育阶段体育课和体育测试这种难以避免的被动运动之外，主动选择长期规律性的运动对大多数人来说都是一个很大的挑战，哥伦比亚大学大脑行为研究专家马蒂厄·布瓦贡捷在《神经心理学》上发表了一篇可以解释这一问题的文章《“意识层面”的难题：拒绝运动还是倾向于运动》，该文章通过大量的实验数据证明了人不愿意运动的惰性来自于潜意识中选择“节能模式”，因为当人在试图进行身体活动时，必须调动额外的大脑资源，即在大脑的“怂恿”下，“生命在于运动”和“健康的体魄来自运动”等已被意识接受的美好愿望经常会在人选择是否去运动的那一刻被大脑的潜意识否定掉，而主动选择长期规律性运动的人大都需要除保持健康以外的各种因素作为支撑，如体形美感、趣味性及社交属性等等，因此在现代人居环境景观设计中对这些可以引导城市居民主动选择运动的因素进行挖掘并将其融入到设计理念中具有极高的社会价值。

二、智慧运动系统在国内公园中的设计与应用现状

（一）智慧运动系统中的互动式视觉刺激景观设计

智慧运动系统中的互动式视觉刺激是指景观呈现状态跟人的运动状态产生直接的关联，由现场器械、跑道、水景及灯光等设备物联组网的形式，与人的运动热量或频率进行直接和即时的转化，从而产生可提高人运动吸引力的交互式景观设计方式。2022年3月对外开放的广东金融高新区桂城AI公园的智能跑道（图1）充分应用了互动式视觉刺激景观设计方式，跑道的灯光颜色与亮度会随着跑步者的速度与消耗的动能产生实时的变化，这种变化的电能来自于跑道内置的智能传感器，跑道接收到的动能会同时转化成电能，并传输到1～5米的灯带内，跑步的速度越快，灯带越亮，并且在快跑时灯带的颜色也会出现律动式的变化，律动的节奏和旋律与跑道上每5米内接收到的脚步频率直接相关，即跑道上运动的人实时控制着整体的环境氛围，产生了一种强烈的交互式景观视觉刺激。2021年对外开放的上海远香湖公园内的彩虹桥同样也使用了这种极具美感的视觉刺激设计（图2），现已成为跑步爱好者的集聚地；桂城AI公园除了跑道上的灯光设计外，公园内的水景区域外围还放置了一些固定式的骑行锻炼设备（图3），骑行的动能与自行车相近，在此设备上骑行的人可以直接控制相关联区域的水景，当没有骑行能量转化时，水景是静止的状态，当有骑行能量转化时，能量的大小与水景的高低、形状及辅助的音乐产生直接的联系，这一骑行设备从每天傍晚开始就会有很多人排队，使用率极高，给运动者带来了一种极佳的运动与景观的互动体验。经过60天的统计，在此公园内运动的人数与同区域五个公园内的运动人数对比高出56%～235%。

（二）智慧运动系统中的互动式场景模拟屏

智慧运动系统中的互动式场景模拟屏是与人的运动产生实时关联的显示屏，通过智能化的图像识别与显示，将某些运动种类和游戏与人的实时运动状态形成直接的场景模拟，从而达到在运动中游戏和在游戏中运动的效果。北京市海淀公园内的互动游戏屏常年吸引着各种年龄段的人群在此体验游戏式运动的乐趣（图4），当老年人选择太极拳模式时，图像识别系统会将屏幕前的人在运动过程中以穿着传统武术服的形象显示，场景中的雨水收集与循环系统会自动产生烟雾缭绕的仙境氛围，伴随相应的音乐，会产生如同在仙山道观中打太极拳的体验；当年轻人选择“切西瓜”游戏模式时，图像识别系统会将屏幕前的人在运动过程中以武士持刀的形象显示，在挥动手臂对着屏幕中跳动的水果劈掌时，会听到刀劈水果的音效，极其逼真，这种互动仿真游戏会让游戏体验者持续运动十几分钟而意犹未尽。桂城AI公园内设置的骑行场景模拟屏幕对骑行爱好者同样具有很大的吸引力，骑行的动能与自行车相近，骑行器面前的大屏幕内可以设置各种骑行场景，除平坦的骑道外，有各种弯道和坡道，骑行器会随着屏幕显示的场景倾斜和抖动，可以达到非常逼真的各种路况骑行体验。本课题组在2022年3至5月份针对此类游戏式运动设备的使用者进行了一项调查实验，其中针对年龄在14～40周岁运动者的一个专项调查数据显示，该年龄段有38.6%的人因为长期使用此类运动设备而减少了对网络游戏的沉迷，将对网络游戏的迷恋转嫁到游戏式运动上，既体验了游戏的乐趣，又养成了运动的习惯，这种人性化的智能运动设备很好地诠释了设计价值中的人文关怀。

（三）智慧运动系统中的交互式竞技设备

智慧运动系统中的交互式竞技主要通过场地或设备的智能化识别，将人在现场的运动成绩准确地记录下来，并通过一些细化指标对运动成绩进行排名并展示在现场或手机程序中，从而使运动者不断产生对自我或他人运动成绩进行挑战的动力。目前智慧运动系统中的交互式竞技设备主要有举重、篮球、跑道及骑行等项目，这些项目中使用频率最高且人群覆盖面最广的是智慧跑道（图5）。夜间跑步是现今普通大众最常见的锻炼方式，长期坚持跑步的人一般会关注自身跑步的时长和速度，既为了控制规律的运动量，也对自身运动的效率和质量是否提升感兴趣，基于此目的，目前智慧跑道的设计主要集中在两个方面，其一，系统对运动者的信息采集和智能识别，通过跑道起点位置的屏幕对人脸进行智能识别，运动者可选择实名或昵称，也可选择不登录信息，当选择实名或昵称时，系统记录的运动信息会在屏幕上和手机程序内进行排名，让运动者看到自身在此区域运动人群中的相对水平；当运动者选择不登录信息时，系统会以自动人脸识别的形式发送一个代号到运动者的手机程序中，仅自身可见运动成绩，并对每一次自身的运动成绩进行排名和运动质量分析。其二，系统对跑步排名的分类设计，分别为预设时间内的跑步速度、预设长度内的跑步时长、无预设条件的跑步时长及跑步长度，当运动者在现场的屏幕上设置种类，可以清晰达到自身预设条件的运动目的和相关排名，当运动者未选择运动种类时，运动结束后系统会向个人的手机程序发生运动质量分析，包括跑步时长、速度和长度等信息。

三、人居环境下景观智慧运动系统设计与应用案例

由于景观智慧运动系统的设计与应用还处于一个较为初始的阶段，有较大的挖掘和发展空间，同时也存在着许多因环境和技术限制而未解决的问题，目前在国内仅应用在城市公园的设计中，而随着许多智能化设备技术的攻克，智慧运动系统最终将会被普及到现代城市居住区的环境设计中，本课题团队在近年来共参与了八个智慧运动系统在公园景观中的设计项目，在这过程中积累了一些项目设计与应用的经验，对智慧运动系统存在的问题和缺陷有较多的思考，并与国内三大智能设备制造商联合研发了一些智慧运动设备与软件，在2021年以来首次将智慧运动系统融合到了安徽省合肥市绿地未来城的景观设计项目中，以下对该项目的一些设计思考和应用细节进行分析。

（一）景观智慧运动系统在城市居住区中的空间思考

景观智慧运动系统在城市居住区内空间的选择上主要考虑三个方面的因素，其一，降低汽车尾气对运动空间的影响；其二，运动空间内的循环跑道长度与标准跑道相似；其三，降低运动空间与一般性人群流动空间的交集。图6为绿地未来城的整体平面图，智慧运动系统的空间选择在第二循环步道内，在该步道边建设一条并行的塑胶跑道（步道与跑道的宽度均为1.5米）。人车分离的空间设计已经被普遍应用到现代城市居住区的环境设计中，而居住区出入口与地下停车场出入口形成的循环路线必定在居住区最外围的车道上，为降低车道上汽车尾气对运动空间的影响，运动空间至少得控制在车道以内的循环步道里，并且在选择的循环道内提高绿植面积，以提高运动空间内的空气含氧量；跑道长度尽可能接近400米标准跑道长度（图6的第二循环步道长度为420米），使运动者在空间距离感知上与标准跑道相似，在运动时长与距离上容易与标准跑道上的运动状态和心理预期形成对比；在满足如上两个因素的前提下，运动空间尽可能选择向内的循环道，以降低运动空间与一般性人群流动空间的交集，从而减少运动人群与非运动人群在活动空间上的互相影响。

（二）景观智慧运动系统对人运动欲望的系统性引导

保持和提升体形美感是促使中青年群体进行长期规律性运动的一个重要动力，大多数人到各类健身馆运动前都会有运动对体形改善的心理预期，通过健身教练的引导来选择运动的项目、强度和时长，而这种专业人士的表述和引导对于运动者的心理预期来说是一种相对抽象的联想。绿地未来城的智慧运动系统中应用了最新的运动与体形模拟计算设备，如图7所示，在智慧跑道的每一侧入口处分别放置了两个智能显示屏，运动者可以在此屏幕上选择整个智慧运动系统内的运动项目和各类预设参数，在屏幕对运动者进行整体图像识别之后，运动者可以选择不同的运动时长（从30天之后每10天为一档），屏幕的右侧会显示出坚持相应运动时长之后的整体形象（包括面部和体形的变化），这种直观性的整体形象变化会给运动者带来巨大的心理动力，促使其持续性运动习惯的形成。

（三）景观智慧运动系统在运动安全性上的设计

在运动者输入年龄和性别等基础信息之后，如上屏幕通过对体重、血压和心率的识别，会提供对于运动的强度和时长的安全性数值，并连接到智慧运动系统中所有的人像识别设备（图8），将所有的散点设备连接到整体的系统中，将硬件实时捕捉到的影像信息与软件的智能化处理系统实现数据的同步处理，从而在运动超出安全性范围时产生警示性的提醒作用，以保证运动的科学性和可持续性。当在强烈的运动欲望驱使下，运动者如没有随身携带计时器（手机或手表）往往会超出原先设定的运动时长，因此，除屏幕外，该跑道每间隔10～20米（因直道和弯道的差别设置不同的距离）设置了带有人脸识别功能的智能灯杆，所有灯杆识别数据都实时连接到整体的系统中，当运动者在跑道上的速度和时长在预设的正常范围时，跑道的灯带颜色会在白色、黄色和绿色之间变动（灯带的电能来自跑道下铺设的动能转化设备），对运动者在跑步过程中产生视觉刺激作用，使其产生与环境美感的互动感受，降低跑步时的枯燥感，当跑步的速度与时长超出预设的数值时，运动者面前10米的灯带会变为红色，形成对运动者的预警作用（图9）；基于该设计原理，此智慧运动系统中所有运动项目均设置了与环境变化相关的安全警示模块，如已被应用在公园水景互动骑行器的设计中，增加了警示性的红色水景，提示运动的时长和强度超出了安全运动的范围（图10）；除了对单一运动项目的安全预警之外，该系统也会针对同一个运动者在预设的单位时间内将不同运动区域累计的运动时长和强度进行叠加计算（图11），在数据实时传输的同时，当总运动量超出单位时间内的安全数值时，该运动者所经过的所有智能化识别设备都会进行明显的预警提示。

（四）景观智慧运动系统的项目多样化设计

由于城市居住区可被规划的运动空间与专业体育馆和公园有天然的属性差距，要吸引居民就近运动、提高运动的效率和保持运动的持续性，就必须充分挖掘和利用智能化设备在相对有限的空间内提供多样化的运动项目。本设计团队在近年来公园智能运动系统设计经验的基础上，同时参与了十余款运动项目模拟屏的设计，并将此应用到了绿地未来城智慧运动系统的设计中（图12），在这些运动项目中，高尔夫球、棒球、击剑、射击、滑雪等小众运动项目特别受欢迎，通过近三个月对这些智能设备记录数据的分析，500名运动者长期规律性地（相近的时间段和运动时长）使用三种、两种和一种运动项目的统计数据分别为28.33%、40.12%、47.85%，此统计结果有力地证明了该智慧运动系统极高的使用率、设计的合理性和科学性。

四、结语

人居环境下的景观智慧运动系统设计与应用在目前虽然还处于初始阶段，但随着中国科技实力的迅速增长，5G网络基础设施建设的覆盖面在快速扩大，景观智慧运动系统必将在未来五至十年普及到新建城市居住区的设计中，当使用人群覆盖面越来越广的时候，此系统中存在的各种瑕疵和问题会很快得以解决，在大数据时代背景下，各种信息的汇集和智能化分析结果会促使设计师形成更为理性和科学的设计思维，从而不断提升人居环境质量和引导更为积极健康的生活方式。

基金项目：福建师范大学新文科教改项目《新文科背景下艺术设计商业化实践与专业融合培养模式研究》（编号：W202120）；福建师范大学研究生教改项目《艺术设计学科专业硕士学位研究生的商业运营实践培养模式研究》（编号：YJ202108）；安徽省绿地未来城整体景观设计项目（编号：LAS2020-56）

参考文献：

[1]Habibi Mahsa，Chitsazzadeh Elnaz，Mosavi Amir. Green Resources for Safety Improvement and Sustainable Landscape Design：The Case of a Dangerous Tehran-Dizin Road Bend[J]. Resources，2022，11（2）：19.

[2]王世伟.“智慧城市”一词的由来[N].文汇报，2019-7-31.

[3]邓琦，浦峰.全球首个AI科技主题公园亮相海淀[N].新京报，2018-11-1.

[4].Mathieu Boigontier.The Consciousness Level Dilemma：Rejecting or Preferringinsports[J].neuropsychology，2021（2）：45-53.

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