[發(fā)明專利]基于數(shù)理方法及編程算法求取集中型村落二維邊界的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010107540.5
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111368468B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐小東;張煒;王偉;宋有成;范靜哲;徐寧
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發(fā)明公開了一種基于數(shù)理方法及編程算法求取集中型村落二維邊界的方法。根據(jù)電子地圖數(shù)據(jù)截圖進(jìn)行實(shí)地踏勘，利用AutoCAD繪制村落建筑圖形；根據(jù)最小生成樹聚類算法分析是否為集中型村落，保留集中型村落作為求取對象；根據(jù)Delaunay三角形網(wǎng)絡(luò)計(jì)算村落建筑之間的平均距離；利用3?sigma法則排除離形建筑；求取剩余建筑輪廓集合的最小生成樹路徑；基于最小生成樹路徑利用凸包原理求取村落二維邊界；利用缺口填補(bǔ)閾值的方式獲取村落二維邊界。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了基于村落建筑群輪廓求取村落二維邊界，為更加純粹的研究建筑要素形成的村落邊界，弱化其他要素的影響，利用最小生成樹的聚類算法篩選出集中型村落，排除離形建筑，實(shí)現(xiàn)以純幾何視角進(jìn)行村落二維邊界求取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于數(shù)理方法及編程算法求取集中型村落二維邊界的方法，尤其涉及一種基于德洛內(nèi)三角網(wǎng)原理、最小生成樹算法、凸包原理并結(jié)合相應(yīng)計(jì)算機(jī)算法求取基于村落建筑群輪廓所形成的二維邊界的方法，屬于建筑學(xué)村落保護(hù)與更新研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在當(dāng)今由增量擴(kuò)張向存量優(yōu)化轉(zhuǎn)變的時(shí)代背景下，傳統(tǒng)村落的更新保護(hù)問題變得日益重要。在鄉(xiāng)村發(fā)展、提升與轉(zhuǎn)型的同時(shí)，逐漸出現(xiàn)同質(zhì)化現(xiàn)象，人口流失、設(shè)施落后、空間秩序雜亂等問題依舊明顯。很多村落改造忽視當(dāng)?shù)氐奈幕瘋鹘y(tǒng)、空間特色，甚至進(jìn)行大拆大建，使得傳統(tǒng)村落失去特色風(fēng)貌。在此研究過程中，對村落的空間屬性進(jìn)行探析是極為重要的內(nèi)容之一，但相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取存在難度。因此，以物質(zhì)邊界為研究視角，探究村落形態(tài)的可視化特征，通過實(shí)地調(diào)研獲取村落原始數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)理方法及計(jì)算機(jī)編程算法，求取村落建設(shè)二維邊界，可為村落建設(shè)提供參考依據(jù)，使得村落研究由定性向定量的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)村落肌理的保護(hù)與延續(xù)，推動村落的更新改造具有更強(qiáng)的在地性。

蒲欣成從圖底關(guān)系出發(fā)，將村落解析為邊界、空間、建筑三類屬性來分析其平面形態(tài)。張杰以古村落為例，對選址、軸線、尺度與視域角度四要素進(jìn)行量化分析。溫天蓉提取道路、地塊、建筑等屬性對村落形態(tài)進(jìn)行解析，并利用參數(shù)化方法提出各自不同的參數(shù)集。尚兵兵從地形地貌景觀、水體景觀、自然植被與森林景觀、村落景觀、農(nóng)業(yè)種植景觀六個(gè)層面出發(fā)構(gòu)建屬性集合，設(shè)計(jì)判斷矩陣確定各屬性權(quán)重，并建立量化評價(jià)體系。葉坤以鳳凰古城為例，以空間句法的基本方法對其街巷系統(tǒng)、平面和單體立面三個(gè)層面進(jìn)行研究。曹萍圍繞農(nóng)村居民點(diǎn)如何合理擴(kuò)張，在地理學(xué)、社會學(xué)、景觀學(xué)等相關(guān)理論的支撐下，結(jié)合GIS技術(shù)，以柘溪鎮(zhèn)為例，探討了不同因素對鄉(xiāng)村居民點(diǎn)用地分布的影響與特征呈現(xiàn)。王真結(jié)合SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提出建筑物的聚類方法。

總體來說，對村落形態(tài)的量化研究，其廣度逐漸拓展，深度不斷加深，多學(xué)科交叉應(yīng)用促進(jìn)了多元發(fā)展，可逐步提升村落研究的效率與嚴(yán)謹(jǐn)性；一些新興的量化方法尚未發(fā)展成熟，需要在實(shí)踐與研究中逐漸驗(yàn)證其科學(xué)性、實(shí)用性。以純幾何視角，對村落二維邊界形態(tài)的研究還可進(jìn)一步深化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于以純幾何視角研究集中型村落的二維邊界形態(tài)，對現(xiàn)有村落空間形態(tài)研究加以補(bǔ)充，提供一種以建設(shè)邊界為主要研究對象，引入數(shù)理方法、計(jì)算機(jī)編程算法，結(jié)合傳統(tǒng)的研究方法，實(shí)現(xiàn)對集中型村落二維邊界形態(tài)的量化分析。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

基于數(shù)理方法及編程算法求取集中型村落二維邊界的方法，所述集中型村落的判斷方法包括：選取目標(biāo)村落，以多段連續(xù)線繪制村落建筑圖形的邊界，得到一個(gè)多邊形邊界集；以村落建筑之間的歐式距離作為村落建筑聚類的約束度量，采用最小樹劃分作為聚類方法，多邊形邊界集中的多邊形邊界進(jìn)行聚類，若聚類后所得的子類個(gè)數(shù)N＝1則該目標(biāo)村落為集中型村落，否則判斷該目標(biāo)村落為組團(tuán)式村落。

所述集中型村落二維邊界的求取方法為：

步驟A，計(jì)算村落建筑之間的距離的平均值μ與標(biāo)準(zhǔn)差σ；

步驟B，設(shè)定村落建筑的影響距離并排除離形建筑，得到一個(gè)新的多邊形邊界集合；

步驟C，求取新的多邊形邊界集的最小生成樹路徑，確定目標(biāo)建筑群；