[发明专利]一种基于格网并行的城市建筑迎风面密度计算方法及系统

说明书

本发明实施例公开了一种基于格网并行的城市建筑迎风面密度计算方法及系统，其包括：获取待测建筑区的三维数据集A和风向角θ；遍历数据集A中的每个建筑物以获取数据集A对应的方向坐标极值；确定坐标原点、终止点和格网单元边长并划分任务空间格网N，同时为该任务空间格网N赋予单独的格网单元编号NID；基于任务空间格网N对数据集A进行切分获得数据集B；对数据集B中各建筑物进行分组并启动子任务对每个分组内的建筑物的迎风面密度进行计算；整合各子任务计算结果以形成并输出最终的输出数据集NC。本发明解决了传统计算方法数据吞吐量小且计算效率低的问题，其适用于辅助大城市、特大城市和城市群风道设计规划。

技术领域

本发明涉及城市规划技术领域，尤其涉及一种基于格网并行的城市建筑迎风面密度计算方法及系统。

背景技术

城市热气候与建筑之间存在非常复杂的相互作用关系，而且城市建筑构成的独特下垫面是城市气候形成的重要原因。深入探讨建筑和城市热气候之间的相互作用关系，对于改善目前城市和建筑环境中暴露的问题，建设可持续发展的城市和建筑环境具有重要意义。常用的研究方法有两种，一是采用流体力学模拟方法，根据障碍物、街渠、建筑物或建筑群的结构、形状、布局、材料、特性等，利用空气动力学方程模拟城市内的空气流场和温度场，该方法能够较好的模拟单体建筑或者构造物的气流场和温度场；二是采用参数化的特征指数方法，使用不同的构造指数描述城市下垫面的动力学和热力学效应，如建筑迎风面指数，该方法能够较好的满足中等规模独立城市的风环境模拟工作。上述两种方法在运行过程中均需要进行大量迭代运算导致运行效率较低，面对城市群级别的风环境问题分析是难以满足计算耗时方面的需求。

发明内容

基于此，为解决在面对城市群级别的建筑迎风面指数大规模计算任务时存在的不足，特提出了一种基于格网并行的城市建筑迎风面密度计算方法。

一种基于格网并行的城市建筑迎风面密度计算方法，包括：

S1、获取待测建筑区的三维数据集A和风向角θ，所述数据集A包含每个建筑物所对应的建筑物地面投影形状坐标数据和建筑物高度数据；

S2、遍历数据集A中的每个建筑物以获取数据集A所对应的方向坐标极值，所述方向坐标极值包含正东、正南、正西和正北，

S3、确定坐标原点、终止点和格网单元边长并划分任务空间格网N，同时为该任务空间格网N赋予单独的格网单元编号NID，其中，所述坐标原点的横坐标为所述方向坐标极值中正东和正西中的较小值；所述坐标原点的纵坐标为所述方向坐标极值中正南和正北中的较小值；所述终止点由方向坐标极值余下的两个值组成；

S4、基于任务空间格网N对数据集A进行切分获得数据集B，所述数据集B中每个建筑物数据包含格网单元编号NID；

S5、对数据集B中各建筑物进行分组并启动子任务，所述子任务为对每个分组内的建筑物的迎风面密度进行计算；

S6、整合各子任务计算结果以形成并输出最终的输出数据集NC。

可选的，在其中一个实施例中，所述S2包括

S21、为数据集A的方向坐标极值中各参数赋予初始值；

S22、依次遍历数据集A中的每个建筑物地面投影形状坐标数据并获取所述建筑物地面投影形状坐标数据内的各个坐标节点；

S23、依次遍历所述建筑物地面投影形状坐标数据内的各个坐标节点并依据所设定的数据策略调整数据集A的方向坐标极值，所述数据策略包括在依次遍历所述建筑物地面投影形状坐标数据内的各个坐标节点时，若当前坐标节点的横/纵坐标值超过所述数据集A的方向坐标极值，则将所述数据集A的方向坐标极值调整为所述节点横/纵坐标值中所对应方向的横坐标值或纵坐标值。

可选的，在其中一个实施例中，所述S3包括：