[發明專利]基于建筑物水平輪廓最小外接矩形的迎風面密度計算方法

有效

• 申請號: 201710493073.2
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107239636B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 韋勝;蔣金亮
• 申請（專利權）人: 江蘇省城市規劃設計研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明公開了一種基于建筑物水平輪廓最小外接矩形的迎風面密度計算方法，首先，將待測區劃分為K個格網；其次，遍歷格網，提取出第k個格網與建筑物水平輪廓相交的部分，所得結果記為集合D_k，其中，1≤k≤K；再確定集合D_k中建筑物水平輪廓的旋轉角度，使得旋轉后建筑物水平輪廓的最小外接矩形的寬正好為建筑物水平輪廓未旋轉時迎風面的投影寬度L。最后，遍歷格網，計算每個格網的迎風面密度大小。本發明實現了利用最小外接矩形來簡化迎風面密度計算復雜度的問題，并非常適合于在眾多成熟的商業軟件中通過簡單二次開發來實現城市迎風面密度的計算。

技術領域

本發明涉及城市規劃與城市風環境技術領域，特別是一種基于建筑物水平輪廓最小外接矩形的迎風面密度計算方法。

背景技術

近年來，隨著我國城市化進程不斷地向前推進，城市規模不斷增長，城市空間形態和風貌特征也變得更加復雜。正是由于城市物質空間形態的改變，隨之而來的城市微氣候變化，進一步阻礙了城市生產、生活和交通等污染物的大氣擴散，導致了霧霾現象在全國大范圍、高頻度的出現，使得空氣污染成為嚴重威脅居民健康的頭號重大問題。因此，建設城市通風廊道成為眾多城市應對空間污染的一個重要手段。盡管通風廊道并不能從根本上消除污染源，但可以在一定程度上減輕城市污染的危害。同時，城市通風廊道也有利于改善城市的風環境，其實際意義絕非簡單地應對空間污染問題，而是對于城市居民的高質量風環境保障的一種有效技術手段。

通風廊道劃分的技術手段主要包括遙感技術、CFD(空氣動力學)模擬以及基于城市形態學分析方法。其中，基于城市形態學分析在城市規劃領域里取得了較為豐碩的成果，如Oke曾通過大量的研究，指出通過恰當的城市設計以及合理的建筑布局影響城市微氣候，也能夠在一定程度上提高城市空氣污染的排污性能。較為著名的案例是Liang Chen等學者通過迎風面密度計算和圖示化表達法確認了九龍半島風墻(Wall Effect)的存在，導致氣流無法滲透，阻礙了城市通風和污染物擴散。目前，迎風面密度在城市通風廊道中應用已經非常廣泛和深入，其指的是在一定用地范圍內的建筑物，沿著固定風向的投影面積與用地面積的比值。由于迎風面密度計算涉及到每個單個建筑物，故而數據的計算量較大。最為重要的是，建筑物平面形態和風向的不規則導致了建筑在沿著風向的投影面積的計算過程復雜性大大增加，轉換為具體的計算問題就是如何高效和簡單地確定建筑物迎風面的投影寬度？這一計算問題使得迎風面密度這一指標在城市規劃和風環境模擬分析時帶來較大的困難，不利于較為廣泛的使用和推廣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供一種基于建筑物水平輪廓最小外接矩形的迎風面密度計算方法，本發明能夠通過大大簡化城市迎風面密度計算的復雜度，并有效提高計算速度。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

根據本發明提出的一種基于建筑物水平輪廓最小外接矩形的迎風面密度計算方法，包括以下步驟：

步驟1、將待測區劃分為K個格網；

步驟2、確定建筑物水平輪廓的旋轉角度，并根據旋轉角度，計算每個格網的迎風面密度大??；具體如下：

步驟2.1、遍歷格網，提取出第k個格網與建筑物水平輪廓相交的部分，所得結果記為集合D_k；其中，1≤k≤K；

步驟2.2、確定建筑物水平輪廓的旋轉角度，對建筑物水平輪廓進行旋轉操作，具體如下：

步驟A、以建筑物水平輪廓的最小外接矩形的中心為原點，以東西方向為X軸，南北方向為Y軸，正東方向為X軸的正方向，正北方向為Y軸的正方向，建立平面坐標系；

步驟B、將建筑物水平輪廓在步驟A建立的平面坐標系中圍繞坐標系原點旋轉角度θ¹，使得旋轉后建筑物水平輪廓的最小外接矩形的寬為建筑物水平輪廓未旋轉時迎風面的投影寬度L；