[发明专利]一种天空可视域数字地图的模拟分析及图像显示方法

说明书

本发明公开了一种天空可视域数字地图的模拟分析及图像显示方法，确定研究区域的地理位置信息，获取并存储研究区域内的全部建筑物的三维矢量信息，通过栅格化处理，对建筑物进行格式转换的数据预处理；在整个研究区域内选取多个观测点，通过多个观测点对研究区域内的全部建筑物进行360度扫描，计算最大仰角，并统计平均仰角，进而计算得到整个研究区域内所有观测点的平均天空可视率；若某观测点的平均天空可视率与相邻的观测点的平均天空可视率之间的差值超过阈值，则对所述某观测点进行实测校核，所述某观测点的平均天空可视率以实测值为准；利用ArcGIS软件对得到的所有观测点的平均天空可视率进行插值运算处理，得到经修正的天空可视域模拟图。

技术领域

本发明属于城市规划技术领域，为一种天空可视域数字地图的模拟分析及图像显示方法。

背景技术

对天空可视域的研究有物理环境学科、大气科学领域和城市规划学科等多重视角。天空可视域的概念指在建筑围合的城市开放空间中，人们视线所及可看到的天空的范围，它关系到城市空间品质、公共活动舒适程度和视觉心理预期等多重影响，天空可视率是用来研究影响市民观看天空范围大小的可量化因子，是指观测者在固定位置观察到的天空面积(A1)和整个天空域(A)面积的比例,记为∩；天空遮挡率即为不可见天空面积(A2)与整个天空域(A)面积的比例，记为∪(图2)。

长期以来，定量评价城市建成环境的天空可视域的主要难点在于缺乏合适的视觉分析技术。传统天空可视域的空间研究只能停留在照片影像等二维定性分析上，这种方式在当今城市空间研究日益深入的状况下，暴露出定量描述能力不足、主观分析复杂以及不利于数据共享等问题。随着数字化技术的深化，近年来各国学者利用视觉景观数字化平台，探索了多种天空可视域的测度方法，从技术方法的层面可以分为三维建模分析法、鱼眼拍摄实测法和GIS模拟计算法三个类型。三种方法各有其优缺点，具体如下：

(1)三维建模分析法。优点为基于城市空间数据库的矢量建模方便直观快捷，可以向研究者提供具体形象的城市三维模型；缺点为只考虑了空间形态的影响，忽略了其他因素对研究目标的影响。

(2)鱼眼拍摄实测法。优点为简洁方便，随时随地对天空视野进行拍摄从而实现对天空的无间隔拍摄记录；缺点为拍摄视线区域有限，无法准确反应周边环境对研究对象的影响。

(3)GIS模拟计算法。优点为可以快速得到相关数据；缺点为和现实情况有所脱离，只是理想数据可能与真实情况存在误差。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种天空可视域的模拟分析及图像显示方法，减小了常规技术带来的误差，提高了测量精度。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种天空可视域数字地图的模拟分析及图像显示方法，包括以下步骤：

1)确定研究区域的地理位置信息，获取并存储研究区域内的全部建筑物的三维矢量信息，通过栅格化处理，对建筑物进行格式转换的数据预处理；

2)在整个研究区域内选取多个观测点，通过多个观测点对研究区域内的全部建筑物进行360度扫描，计算最大仰角，并统计平均仰角，进而计算得到整个研究区域内所有观测点的平均天空可视率；

3)若某观测点的平均天空可视率与相邻的观测点的平均天空可视率之间的差值超过阈值，则对所述某观测点进行实测校核，所述某观测点的平均天空可视率以实测值为准；

4)利用ArcGIS软件对得到的所有观测点的平均天空可视率进行插值运算处理，得到经修正的天空可视域模拟图。

进一步的，步骤1)中所述数据预处理具体步骤如下：

1.1)根据三维矢量信息中建筑物的边界信息，将建筑物存储为多边形；