[发明专利]一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法及系统

说明书

本发明公开了一种以空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法及系统，所述方法包括以下步骤：采集街区建筑形态数据以及街区空气质量环境数据；根据采集的数据建立随机森林模型，建立不同建筑形态对于空气质量的相关性特征；根据建立的随机森林模型，输入新建建筑群形态学参数数据，对不同建筑群模型进行全天候模拟，结合所获取的不同建筑形态对于空气质量的相关性特征，得到多组空气质量数据；根据得到的多组空气质量数据，进行综合化处理得到最小综合优化结果，并作为最优的建筑群形态设计策略。本发明一方面可以为城市规划和建筑设计方面提供设计依据，另一方面可为城市大气污染治理提供参考，可以产生良好的社会、经济和生态效益。

技术领域

本发明涉及城市建筑设计技术领域，具体地，涉及一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法及系统。

背景技术

在城市化进程中，由于城区人口密集程度的增长，以及各种燃料消耗量的增加，城市空气质量往往也会逐步恶化。同时，由于在城市扩张过程中自然景观逐渐变为高密度的建筑环境，进一步阻碍了空气污染物的扩散，加剧了空气污染对居民的影响。因此，发展基于空气污染物浓度分布的建筑形态优化方法对于促进空气污染物并改善城市空气质量有着重要影响。

相关现有技术可参见：专利CN112001011A公开了一项名称为“一种基于风环境评价的城市天际线美学量化因子范围的提取方法”，该方法通过得到风环境波动程度与轮廓曲折度的曲线、与风环境与建筑起伏度的关系，在建筑风环境的评价标准下，得到适宜人体最舒适环境下的最优的曲折度与起伏度范围，从而更直观地评价城市天际线，为天际线设计提供参考依据。专利CN114091146A公开了一项名称为“基于风环境模拟的街区形态设计方法、装置及存储介质”，本方法通过对风环境的模拟来对设计场地的街区形态进行优化，进而提高街区优化设计的难度。但以上方法并不能实现对整个城市区域空气质量浓度监测，也不能实现空气污染物浓度与建筑形态相关性分析，进而有效模拟空气质量浓度与建筑形态之间的非线性关系，在进行建筑群体形态优化设计上存在一定的弊端。专利CN110826134A公开了一项名称为“一种基于能耗及局域微气候综合优化的城市建筑群设计方法”。本设计方法针对区域建筑群的微气候和建筑群能耗，综合考察采光负荷、冷热负荷及室外热舒适度，能够实现建筑群能耗及室外微环境的综合优化。但是该方法是根据气象数据来进行优化设计，气象数据带有区域性，因此并不能评价全局的建筑物形态。

本发明基于空气污染物浓度分布的建筑形态优化，能够评价每个建筑形态因子在与空气质量浓度回归中的作用，从而更为准确地辅助建筑形态设计。

发明内容

本发明的目的是在于提供以空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法，本发明的有益效果是为城市规划和建筑设计在绿色生态和人居健康方法提供设计依据，另一方面可为城市大气污染控制提供参考，可以产生良好的社会、经济和生态效益。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法，所述方法包括以下步骤：

采集街区建筑形态数据以及街区空气质量环境数据；

根据采集的街区建筑形态数据以及街区空气质量环境数据建立随机森林模型，建立不同建筑形态对于空气质量的相关性特征；

根据建立的随机森林模型，输入新建建筑群形态学参数数据，对不同建筑群模型进行全天候模拟，结合不同建筑形态对于空气质量的相关性特征，得到多组空气质量数据；

根据得到的多组空气质量数据，进行综合化处理得到最小综合优化结果，将最小综合优化结果所对应形态学参数数据作为最优的建筑群形态布局，并输出为最优的建筑群形态设计策略。

优选地，所述采集街区建筑形态数据包括：

采集城区建筑群体3D形态轮廓数据，建立城市建筑形态数据平台；在所述建立城市建筑形态数据平台上实施以下步骤：