CN105894553A - 一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，包括：根据设定的格栅形态参数生成街巷格栅参照体系；从现状街巷的矢量图中提取空间现状形态数据，并叠加到所述格栅参照体系上，根据现状形态在参照体系上进行格栅局部旋转和变形；设定公共中心和开放空间范围，进行格栅切分和合并；对道路宽度和形态进行细化调整，形成最终的街巷空间形态布局。本发明通过格栅选择实现了空间形态布局的整体逻辑性和秩序性，其操作方法具有可移植性，适用于各种城市街巷布局设计；并且具有设计灵活、耗时短、效率高、生成成果具有唯一性和不可复制性等优点，对规划工程实践具有实际应用意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市空间形态布局方法，特别是一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法。
背景技术
街巷空间形态的布局是城市规划建设工程实践的核心环节，也是城市土地管理的重要技术手段。在快速城镇化的背景下，需要既快捷又科学理性的空间形态布局技术方法，而随着计算机技术和信息处理技术的飞速发展和广泛应用，为城市空间形态自动化布局的实现提供了条件。网格布局作为城市空间形态组织的一种基本模式，古今中外见于各种类型的城市中，无论是古希腊的米利都城、古罗马的提姆迦德城、唐朝长安城、元大都、中世纪巴黎，还是近代纽约和巴塞罗那。网格形式既有规则的正交格栅也有不规则的自然形态，无论是哪种网格形式都具有向外生长的特性和广泛的适应性。本发明运用格栅这种正交均质的形态属性为基础体系，通过赋予格栅以大小、间距和形状等形态属性来进行格栅选择，以此形成格栅参照体系为基础进行局部旋转、变形、合并、切分等操作，为街巷空间形态实现自动布局提供了可能性。
在以往的城市规划设计工程实践中，设计人员往往凭借设计经验对城市街区和道路布局展开规划设计。然而在漫长的城市发展过程中，街巷空间形态往往会受到多种因素的影响，仅凭人工思维判断无法快速整理和分析大量相关的影响因子，同时仅凭主观判断无法科学理性地建立空间形态布局逻辑。本发明通过格栅选择实现了空间形态布局的整体逻辑性和秩序性，其操作方法具有可移植性，适用于各种城市街巷布局设计；本发明通过格栅的变形、合并和切分等操作增加格栅设计的灵活性，保证了生成街巷空间形态布局成果具有唯一性和不可复制性；本发明基于计算机数字技术在复杂影响因子下自动进行街巷空间形态布局，通过计算机数字技术处理大量复杂数据，同时缩短设计时间、提高工作效率；本发明的街巷空间形态布局方法具有精确度高、耗时短的特点，技术门槛低可操作性强，对规划工程实践具有实际应用意义。
发明内容
为了解决上述技术问题和不足，本发明的目的是：提供一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，通过格栅旋转、变形、合并、切分等操作，生成和调整街巷空间形态布局。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，包括以下步骤：
1)根据设定的格栅形态参数生成街巷格栅参照体系，所述格栅形态参数根据街巷功能定位从选择的参考案例原型图像中获取，包括格栅大小、格栅间距和格栅形状；
2)从现状街巷的矢量图中提取空间现状形态数据，并叠加到所述格栅参照体系上，根据现状形态在参照体系上进行格栅局部旋转和变形；
3)设定公共中心和开放空间范围，在公共中心范围内进行格栅切分，在开放空间范围内进行格栅合并；
4)对道路宽度和形态进行细化调整，形成最终的街巷空间形态布局。
在具体的实施方案中，步骤1)中从参考案例原型图像中获取格栅形态参数的方法包括：
1.1)将参考案例原型平面图矢量数据导入图像处理软件平台，提取参照案例原型平面图中的街区轮廓线并存储；
1.2)根据步骤1.1)得到的街区轮廓线数据，计算并统计得到参考案例的街区面积、街区长宽比和道路宽度数据的平均值；
1.3)设定格栅大小、格栅间距和格栅形状参数值分别为步骤1.2)统计得到的街区面积平均值、道路宽度平均值和街区长宽比平均值。
在具体的实施方案中，步骤2)中的现状街巷矢量图由包含城市现状街巷范围的遥感图像或航拍图像经高分辨率扫描仪扫描获取，并经过图像处理软件进行栅格矢量转换后得到；或者，从第三方购买得到。
作为优选，步骤2)中的空间现状形态数据包括项目布局范围的边界线、现状道路路网和地形高程数据。
作为优选，步骤2)中叠加、旋转和变形的规则为：叠合边界线后去除边界线范围以外的格栅网格线而保留边界线范围内的格栅网格线；通过判断现状道路与格栅叠合夹角大小来判断空间肌理契合度，夹角大于设定度数的进行局部格栅方向旋转调整；根据等高线判断山体和水系，依照大型山体和重要水系曲线走向进行局部格栅变形调整。
作为优选，步骤3)中在公共中心范围内进行格栅切分的方法为：根据设定的格栅切分间距和格栅切分数量来进行格栅切分，具体地，以公共中心基本道路宽度作为格栅切分间距，根据公共中心的最小街区长度来确定格栅切分数量。
作为优选，步骤3)中在开放空间范围内进行格栅合并的方法为：去除开放空间范围内部道路将若干原始格栅合并为一个较大格栅。
作为优选，步骤4)对道路宽度和形态进行细化调整的方法为：按照主干道、次干道和支路的宽度来调整格栅间距；根据相应的道路宽度设定圆角半径数值进行道路倒圆角。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明通过格栅选择实现了空间形态布局的整体逻辑性和秩序性，其操作方法具有可移植性，适用于各种城市街巷布局设计；
2.本发明通过格栅的变形、合并和切分等操作增加格栅设计的灵活性，保证了生成街巷空间形态布局成果具有唯一性和不可复制性；
3.本发明基于计算机数字技术根据不同因子阶段递进式进行街巷空间形态布局，通过计算机数字技术处理大量复杂数据，同时缩短设计时间、提高工作效率；
4.本发明的街巷空间形态布局方法具有精确度高、耗时短的特点，技术门槛低可操作性强，对规划工程实践具有实际应用意义。
附图说明
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例生成的格栅参照体系示意图；
图3是本发明实施例的格栅局部旋转和变形示意图；
图4是本发明实施例的格栅切分和合并调整示意图；
图5是某城市片区生成的格栅参照体系基础布局示意图；
图6是某城市片区进行格栅局部旋转示意图；
图7是某城市片区进行格栅局部变形示意图；
图8是某城市片区进行切分和合并调整示意图；
图9是某城市片区最终街巷空间形态布局示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明实施例公开的一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，通过定义尺寸选择并生成格栅参照体系，融入现状街巷形态参数进行格栅旋转和变形，再根据中心和开放空间位置进一步切分和合并格栅，最后在格栅体系下设置道路宽度、进行道路倒圆角后，形成最终街巷空间形态布局。包括以下步骤：
1)选择格栅形态参数，生成街巷格栅参照体系；
根据街巷功能定位设定用于生成格栅体系的空间形态参数，包括格栅大小、格栅间距和格栅形状三种类型空间形态参数，将形态参数输入计算机工作站，自动生成街巷格栅参照体系。具体为：
1.1)根据街巷功能定位选择参考案例原型，将参考案例原型平面图矢量数据导入AutoCAD软件平台，提取参照案例原型平面图中的街区轮廓线，转换成多段线后以DXF格式存储；
1.2)将步骤1.1)DXF文件在AutoCAD中计算出街区面积、街区长宽比、和道路宽度数据，首先将街区轮廓线转换为闭合多段线，在命令行输入PEDIT回车输入M，选中整个图形后回车得到闭合的街区轮廓多段线，其中街区面积数据通过点击街区轮廓线右键点击“特性”直接可以查看，街区长宽比数据是利用查询直线命令DI分别测量长和宽后相除计算而得，道路宽度数据是利用查询直线命令DI进行测量获得。将计算而得的数据以EXCEL数据表格形式存储后导出，在EXCEL软件中统计得到街区面积、街区长宽比和道路宽度的平均值；
1.3)设定用于生成格栅体系的空间形态参数，空间形态参数包括格栅大小参数A、格栅间距参数D和格栅形状参数I三种类型。具体的，以步骤1.2)统计得到的街区面积平均值作为格栅大小参数值，以道路宽度平均值作为格栅间距参数值，以街区长宽比平均值作为格栅形态参数值；
1.4)根据空间形态参数值计算得到街巷格栅参照体系的格栅街区长为格栅街区宽为格栅间留出道路宽度为D，输入计算机自动生成街巷格栅参照体系。生成的格栅参照体系如图2所示。
2)输入现状街巷形态参数，进行格栅局部旋转和变形；
将现状街巷的遥感图像或航拍图像借助高分辨率扫描仪扫描输入计算机工作站，进行矢量化处理(实际应用中也可以直接导入第三方的地图矢量数据)，提取街巷空间的现状形态数据，叠加格栅参照体系后进行局部旋转和变形。具体为：
2.1)借助工作站外接的高分辨率扫描仪，将包含城市现状街巷范围数据的遥感卫星获得的遥感图像，或航测飞机获得的航拍图像进行扫描，将扫描获取的高分辨率遥感图像或航拍图像输入计算机工作站；
2.2)对所述步骤2.1)得到的图像进行识别，运用遥感图像处理软件对现状图像进行栅格矢量转换，对其矢量数据简化后以DXF格式导入AutoCAD中，提取出项目布局范围的边界线、现状道路路网和地形高程数据，将范围边界线和现状道路路网转换为多段线后分别以DXF格式存储，将地形高程数据导入ArcGIS中生成等高线后以DXF格式存储。
2.3)将所述步骤2.2)分别得到的范围边界线、现状道路路网和等高线与所述步骤1.4)生成的街巷格栅参照体系进行叠合，在此基础上进行局部旋转和变形。具体地，叠合、旋转和变形的逻辑规则为：叠合边界线后去除边界线范围以外的格栅网格线而保留边界线范围内的格栅网格线；通过判断现状道路与格栅叠合夹角大小来判断空间肌理契合度，夹角大于20度的进行局部格栅方向旋转调整；根据等高线判断山体和水系，依照大型山体和重要水系曲线走向进行局部格栅变形调整，调整后示意图如图3所示。
3)导入公共中心和开放空间范围，进行格栅切分和合并；
根据街巷公共中心和开放空间位置在AutoCAD中绘制范围线，将范围线转换为多段线格式，叠加街巷格栅体系，在公共中心范围内输入切分属性进行格栅切分，在开放空间多段线范围内进行格栅合并。具体为：
3.1)根据街巷公共中心和开放空间位置在AutoCAD软件中绘制范围线，将范围线转换为多段线后以DXF格式存储后导入格栅体系，其中公共中心为设计区域内的核心功能聚集地段，开放空间包含大型绿地、景观水体、自然山体等；
3.2)在公共中心范围线内将格栅进行切分操作，细化调整以用于增加中心街区的开发强度。通过输入格栅切分间距和格栅切分数量来进行格栅切分，具体地，以公共中心基本道路宽度作为格栅切分间距，根据公共中心的最小街区长度来确定格栅切分数量，将原始格栅切分为若干小格栅；
3.3)在开放空间范围线内将格栅进行合并操作，以预留大型绿地和景观水体、保留自然山体。通过去除开放空间范围内部道路将若干原始格栅合并为一个较大格栅。格栅切分和合并后示意图如图4所示。
4)细化调整道路宽度，在此基础上进行道路倒圆角，形成最终街巷空间形态布局，并通过绘图设备输出为工程图纸。具体为：
4.1)将所述步骤3.2)切分后的小格栅和所述步骤3.3)合并后的大格栅叠加到格栅体系下。在此基础上完善道路等级体系，确定主干道、次干道和支路，按照主干道宽度30米至40米、次干道宽度25米至40米、支路宽度12米至25米来调整格栅间距。
4.2)进行道路倒圆角，具体操作为：在AutoCAD软件中的命令行输入“FILLET”，输入“R”，输入圆角半径数值(圆角半径数值即道路交叉口转弯半径，具体数值根据道路等级确定，其中主干道转弯半径按20米至30米、次干道转弯半径按15米至20米、支路转弯半径按10米至20米)，鼠标依次点击格栅直角的两条边，输入回车确定。重复上述操作完成所有格栅直角边的倒圆角，形成最终街巷空间形态布局，通过绘图设备输出为工程图纸，以便用于未来进一步深化建筑、景观等细节设计。
下面结合图5-图9，以某城市片区的规划设计工程实践为例，对本实施例方法做进一步说明。实施的具体过程为：
1)选择格栅形态参数，生成街巷格栅参照体系。
1.1)该地段功能定位为城市片区级中心区，参照商业街区的布局模式选择某参考案例原型，将参考案例原型平面图矢量数据导入AutoCAD软件平台，提取参照案例原型平面图中的街区轮廓线，转换成多段线后以DXF格式存储；
1.2)将参考案例原型平面的DXF文件在AutoCAD中，计算参考案例的街区面积、街区长宽比、和道路宽度数据，并以EXCEL数据表格形式存储后导出，在EXCEL软件中统计得到街区面积平均值为89700平方米、街区长宽比平均值为1.41、道路宽度的平均值为20.3米；
1.3)以步骤1.2)统计得到的街区面积平均值作为格栅大小参数值，以道路宽度平均值作为格栅间距参数值，以街区长宽比平均值作为格栅形态参数值；
1.4)根据空间形态参数值计算得到街巷格栅参照体系的格栅街区长取整数为350米，格栅街区宽取整数为250米，格栅间留出道路宽度取整数为20米，输入计算机自动生成街巷格栅参照体系，即街巷空间形态基础布局，如图5所示。
2)输入现状街巷形态参数，进行格栅局部旋转和变形。
2.1)借助工作站外接的高分辨率扫描仪，将包含城市现状街巷范围数据的遥感卫星获得的遥感图像进行扫描，将扫描获取的高分辨率遥感图像输入计算机工作站；
2.2)运用遥感图像处理软件对现状图像进行栅格矢量转换，对其矢量数据简化后以DXF格式导入AutoCAD中，提取出项目布局范围的边界线、现状道路路网和地形高程数据，将范围边界线和现状道路路网转换为多段线后分别以DXF格式存储，将地形高程数据导入ArcGIS中生成等高线后以DXF格式存储。
2.3)将所述步骤2.2)分别得到的范围边界线、现状道路路网和等高线与所述步骤1.4)生成的街巷格栅参照体系进行叠合，在此基础上进行局部旋转和变形。具体地，叠合边界线后去除边界线范围以外的格栅网格线而保留边界线范围内的格栅网格线；将东南角的局部格栅逆时针30度旋转，并调整格栅大小，如图6；依据山体和水系重要边界曲线进行局部格栅变形调整，化直为曲，呈现自然有机的形态，如图7。
3)导入公共中心和开放空间范围，进行格栅切分和合并。
3.1)根据片区功能定位确定该城市片区东西两个公共中心大致范围，根据现状地形地势确定两处自然山体开放空间范围。在AutoCAD软件中绘制这些范围线，将范围线转换为多段线后以DXF格式存储后导入格栅体系；
3.2)在公共中心范围线内将格栅进行切分操作，为了增加中心街区的开发强度，将原350米*250米的格栅继续切分为4个170米*120米、间距为10米的小格栅，其中西边公共中心为了营造一处中心绿地公园将中心三个小格栅进行局部合并；
3.3)在开放空间范围线内将格栅进行合并操作，基于两处自然山体保留并营造大型开放空间，以道路中心线为边界将范围内原有格栅进行合并，去除内部道路，仅依托地形走向保留两条主要道路，用于联系东西两个公共中心和南部主要城市干道。
4)细化调整道路宽度，在此基础上进行道路倒圆角，形成最终街巷空间形态布局，并通过绘图设备输出为工程图纸。
4.1)将所述步骤3.2)切分后的小格栅和所述步骤3.3)合并后的大格栅叠加到格栅体系下。在此基础上完善道路等级体系，形成两横两纵的主干道空间形态，其余为次干道和支路，其中主干道宽度调整为30米，次干道宽度为25米，支路宽度为15米。
4.2)进行道路倒圆角，具体操作为：在AutoCAD软件中的命令行输入“FILLET”，输入“R”，输入圆角半径数值(主干道倒圆角半径设为30米、次干道倒圆角半径设为20米、支路倒圆角半径设为15米)，鼠标依次点击格栅直角的两条边，输入回车确定。重复上述操作完成所有格栅直角边的倒圆角，形成最终街巷空间形态布局，再通过绘图设备输出为工程图纸。本发明方法应用在本例中最终形成的街巷空间形态布局如图9所示。
Claims (9)
1.一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）根据设定的格栅形态参数生成街巷格栅参照体系，所述格栅形态参数根据街巷功能定位从选择的参考案例原型图像中获取，包括格栅大小、格栅间距和格栅形状；
2）从现状街巷的矢量图中提取空间现状形态数据，并叠加到所述格栅参照体系上，根据现状形态在参照体系上进行格栅局部旋转和变形；
3）设定公共中心和开放空间范围，在公共中心范围内进行格栅切分，在开放空间范围内进行格栅合并；
4）对道路宽度和形态进行细化调整，形成最终的街巷空间形态布局。
2.根据权利要求1所述一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，其特征在于：步骤1）中从参考案例原型图像中获取格栅形态参数的方法包括：
1.1）将参考案例原型平面图矢量数据导入图像处理软件平台，提取参照案例原型平面图中的街区轮廓线并存储；
1.2）根据步骤1.1）得到的街区轮廓线数据，计算并统计得到参考案例的街区面积、街区长宽比和道路宽度数据的平均值；
1.3）设定格栅大小、格栅间距和格栅形状参数值分别为步骤1.2）统计得到的街区面积平均值、道路宽度平均值和街区长宽比平均值。
3.根据权利要求1所述一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，其特征在于：步骤2）中的现状街巷矢量图由包含城市现状街巷范围的遥感图像或航拍图像经高分辨率扫描仪扫描获取，并经过图像处理软件进行栅格矢量转换后得到；或者，从第三方购买得到。
4.根据权利要求3所述一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，其特征在于：步骤2）中的空间现状形态数据包括项目布局范围的边界线、现状道路路网和地形高程数据。
5.根据权利要求4所述一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，其特征在于：步骤2）中叠加、旋转和变形的规则为：叠合边界线后去除边界线范围以外的格栅网格线而保留边界线范围内的格栅网格线；通过判断现状道路与格栅叠合夹角大小来判断空间肌理契合度，夹角大于设定度数的进行局部格栅方向旋转调整；根据等高线判断山体和水系，依照大型山体和重要水系曲线走向进行局部格栅变形调整。
6.根据权利要求1所述一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，其特征在于：步骤3）中在公共中心范围内进行格栅切分的方法为：根据设定的格栅切分间距和格栅切分数量来进行格栅切分，具体地，以公共中心基本道路宽度作为格栅切分间距，根据公共中心的最小街区长度来确定格栅切分数量。
7.根据权利要求1所述一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，其特征在于：步骤3）中在开放空间范围内进行格栅合并的方法为：去除开放空间范围内部道路将若干原始格栅合并为一个较大格栅。
8.根据权利要求1所述一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，其特征在于：步骤4）对道路宽度和形态进行细化调整的方法为：按照主干道、次干道和支路的宽度来调整格栅间距；根据相应的道路宽度设定圆角半径数值进行道路倒圆角。
9.根据权利要求8所述一种基于格栅选择的街巷空间形态布局方法，其特征在于：步骤4）中不同道路等级宽度和转弯半径分别设定为：主干道宽度30米至40米、次干道宽度25米至40米、支路宽度12米至25米；主干道转弯半径20米至30米、次干道转弯半径15米至20米、支路转弯半径10米至20米。
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