CN110033203B - 基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，包括以下步骤：S1、基于城市实景长卷，构建分区域、分层次、分类别的城市现状天际线；S2、对建筑方案进行三维建模，按照观察点对建筑方案进行立面投影；S3，基于城市实景长卷，叠加城市现状天际线和建筑方案立面投影，对建筑方案进行天际线评价。所述基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法对软硬件的要求不高，可实现性强，制作成本低、生产周期短；并且由于使用拍摄的实景影像为背景，真实性强；并且分别形成不同区域、不同层次、不同类别的矢量成果，使天际线层次性更强，更方便分析规划。
Description
技术领域
本发明涉及数字城市规划领域，具体涉及基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法。
背景技术
城市天际线是城市的象征，体现了城市的整体轮廓，是城市风貌形象最集中、最典型的体现。城市天际线是由各种地形地貌和地物构成的以天空为背景的轮廓线，是城市整体面貌的垂直空间投影。凯文·林奇在《城市的意象》中指出，良好的城市视觉质量具有鲜明的可识别性，包括道路、边沿、结点、区域和标志，具有一定的形象特征，结构清晰，易于识别。城市天际线是一种边界要素，是建立城市可印象性的起点和重要因素。
城市天际线是城市规划方面是重要的保护对象，突出城市特点，保持建筑色调基本统一，建筑轮廓线相互协调。
滨水城市包括海滨城市和内陆河港城市，滨水城市的天际线具有鲜明的特点。第一，滨水城市天际线的底部是十分明显的视觉边界——水面；第二，丰富景深，由邻水和近水建筑构成的前景天际线和由处于沿岸纵深方向的建筑所构成的背景天际线组成。前景天际线以水平构图为主，强调亲水性；背景天际线以竖向构图为主，突出挺拔、宏伟气势；总体而言，背景天际线是滨水城市天际线的主体，前景天际线是背景天际线的辅助和衬托。滨水区域一般在滨水地带尽量建设低层少建高层；随着远离水岸，建筑逐渐增高；形成层次感；如果滨水地带建设高层，宜为塔式，减少遮挡。
山地城市由于山势起伏，城市天际线特别引人注目。山地城市天际线保控制，主要是保护和强调城市的山形，在特定视觉空间中，协调建筑与山势，形成和谐完善的城市里面景观。具体地，第一种以山体为背景，建筑不遮挡山体，建筑布局顺应自然，结合地形，由低到高、分层次展开，并在轮廓线上呼应山形，加强山地意象；例如香港控制山脉前建筑高度，总体轮廓呼应山体起伏，并且保证山顶部分的20％不被遮挡；第二种与山体共构，对建筑进行分区布置，建筑高度起伏与山形相符，呼应地形走势。
城市天际线保护主要突出视觉美感，包括起伏错落、间距适当、层次分明等；突出意象特征；突出城市地理环境等。
一般来说，在城市规划方面，在涉及天际线评价方面，传统的方式常使用拍照或者辅助绘图的方式进行，需要人工干预，精度较低，而且主观性较强，没有量化指标。
随着数字城市技术进步，近年来有使用三维仿真技术进行城市天际线保护评价的案例，通过对城市级地形、地貌、建构筑物、山川、河流进行精细化三维建模，使用三维引擎加载海量的三维模型数据，再叠加规划模型数据，依据观察点、观察方向、观察俯仰角等参数从特定方向上评价规划模型，实现天际线保护评价。比如：天际线实际轮廓出图；从某个角度是否遮挡了背景山脊的轮廓；如果不遮挡山脊轮廓，对建筑物限高多少等。
现有技术可以较好的解决城市天际线生成问题，但是也存在以下不足：建设城市基本的地形、地貌、建构筑物的高精度模型难度高、成本高；现有的技术方案需要高端的软硬件环境才能对城市级的规划方案进行仿真；当前的天际线分析只考虑可视性，没有区分不同区域、不同层次、不同类别，没有顾及不同区域、不同类别对于天际线评价的不同要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，实现天际线的构建，增加规划方案仿真的实现性，为规划提供直观的依据。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，包括以下步骤：
S1，基于城市实景长卷，构建分区域、分层次、分类别的城市现状天际线；
S2，对建筑方案进行三维建模，按照观察点对建筑方案进行立面投影；
S3，基于城市实景长卷，叠加城市现状天际线和建筑方案立面投影，对建筑方案进行天际线评价。
优选地，所述步骤S1包括以下步骤：
S11，构建城市现状区域；
S12，构建城市现状层次；
S13，构建城市现状天际线相关的类别；
S14，根据分区域、分层次、分类别的矢量成果，划分立面实景长卷区域，包括天空和水面，形成动态开启关闭的子图层；
S15，根据分区域的矢量成果和立面实景长卷，构建分区域的城市现状天际线；分区域指的是按照滨水区域、山地区域以及城市标志区等不同区域分别构建城市现状天际线；
S16，根据分层次的矢量成果和立面实景长卷，构建分层次的城市现状天际线；分层次指的是按照滨水区域包括近水、中间以及远水的不同层次和山地区域近景、中间及远景的不同层次分别构建城市现状天际线；
S17，根据分类别的矢量成果和立面实景长卷，构建分类别的城市现状天际线；分类别指的是按照建筑、建筑群体关系、地景特征以及构筑物等不同类别分别构建城市现状天际线；
S18，实现分区域、分层次、分类别天际线之间的叠加和独立控制。
优选地，所述步骤S2包括以下步骤：
S21，对同一个建设项目的不同建筑方案进行三维建模；
S22，在三维建筑方案上绑定建筑高度、建筑密度、建筑体量等信息；
S23，按照观察点对不同建筑方案进行立面投影；
S24，实现不同建筑方案投影之间的叠加和独立控制。
优选地，所述步骤S3包括以下步骤：
S31，在同一个立面线性坐标系下，将城市现状天际线和城市立面实景长卷进行叠加，实现城市现状天际线与城市立面实景长卷的融合；
S32，在同一个立面线性坐标系下，将同一个项目的不同建筑方案立面投影和城市立面实景长卷进行叠加，实现建筑方案与现有立面实景长卷的融合；
S33，对不同建筑方案中建筑高度、建筑密度、建筑体量、建筑屋顶形态对天际线的影响进行评价；
S34，对不同建筑方案中建筑与山体、水面之间的空间关系对天际线的影响进行评价；
S35，基于天际线评价结果，给出天际线评价报告。
与现有技术相比，本发明的有益效果：基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，不需要对城市现状制作海量的高精度三维模型、三维地形和地貌数据，对软硬件的要求不高，可实现性强，制作成本低、生产周期短；并且由于使用拍摄的实景影像为背景，真实性强；并且分别形成不同区域、不同层次、不同类别的矢量成果，使天际线层次性更强，更方便分析规划。
附图说明：
图1为本发明示例性实施例1的基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法的流程图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，包括以下步骤：
S1，基于城市实景长卷，构建分区域、分层次、分类别的城市现状天际线；
具体地，包括以下步骤：
S11，构建城市现状区域；
城市现状区域主要是包括滨水区域、山地区域、城市标志区等，形成矢量成果；
S12，构建城市现状层次；
针对滨水区域、山地区域进行近水、中间、远水的层次划分，形成矢量成果；
S13，构建城市现状天际线相关的类别；
城市天际线相关的类别包括：(1)建筑，包括建筑高度、建筑体量、建筑顶部造型、建筑肌理与色彩；(2)建筑群体关系，包括建筑高度分区、建筑形体组合、标志性建筑；(3)地景特征，包括山体、植被绿化；(4)构筑物及其他，包括桥梁、高塔、大型雕塑或游乐设施、天空等；基于以上四种类别的城市天际线构成分类，形成相应的矢量成果；
S14，根据分区域、分层次、分类别的矢量成果，划分立面实景长卷区域，包括天空和水面，形成可动态开启关闭的子图层；
具体地，涉及的立面实景长卷，是指使用摄影与图像处理技术生成数公里或数十公里的超长实景影像，使用特殊软件进行浏览，并可叠加丰富的信息。比如：可展现数公里的江河沿线城市立面或城市天际线。超长高清实景长卷的生产制作过程参考申请公布号为CN109544455A的发明专利申请“一种超长高清实景长卷无缝融合方法”，在此不做过多赘述。
S15，根据分区域的矢量成果和立面实景长卷，构建分区域的城市现状天际线；分区域指的是按照滨水区域、山地区域以及城市标志区等不同区域分别构建城市现状天际线；
S16，根据分层次的矢量成果和立面实景长卷，构建分层次的城市现状天际线；分层次指的是按照滨水区域包括近水、中间以及远水的不同层次和山地区域近景、中间及远景的不同层次分别构建城市现状天际线；
S17，根据分类别的矢量成果和立面实景长卷，构建分类别的城市现状天际线；分类别指的是按照建筑、建筑群体关系、地景特征以及构筑物等不同类别分别构建城市现状天际线；
基于城市实景长卷，构建分区域、分层次、分类别的城市现状天际线，所述天际线支持分区域、分层次、分类别天际线之间的叠加和独立控制；按照这种方式构建的天际线层次性更强，更方便分析规划，例如如果建筑遮挡了山地，则建筑现状天际线与山体天际线有明显的交叉。
S18，实现分区域、分层次、分类别天际线之间的叠加和独立控制。
S2，对建筑方案进行三维建模，按照观察点对建筑方案进行立面投影；
具体地，包括以下步骤：
S21，对同一个建设项目的不同建筑方案进行三维建模；
建筑方案三维建模包括建筑的几何结构和纹理，以及附属植被等；采用现有的三维建模方法，对建筑的几何结构和纹理，以及附属植被等进行建模。
S22，在三维建筑方案上绑定建筑高度、建筑密度、建筑体量等信息；
S23，按照观察点对不同建筑方案进行立面投影；
由于立面实景长卷已有线性坐标系，从对应的观察点，对建筑方案进行平行立面投影。不同于透视投影，平行投影始终保持建筑方案三维模型的原始大小，能够解决近大远小的问题，支持在城市立面实景长卷上的叠加。
S24，实现不同建筑方案投影之间的叠加和独立控制。
S3，基于城市实景长卷，叠加城市现状天际线和建筑方案立面投影，对建筑方案进行天际线评价。
具体地，包括以下步骤：
S31，在同一个立面线性坐标系下，将城市现状天际线和城市立面实景长卷进行叠加，实现城市现状天际线与城市立面实景长卷的融合；
S32，在同一个立面线性坐标系下，将同一个项目的不同建筑方案立面投影和城市立面实景长卷进行叠加，实现建筑方案与现有立面实景长卷的融合；
S33，对不同建筑方案中建筑高度、建筑密度、建筑体量、立面色彩、建筑屋顶形态对天际线的影响进行评价；
不同城市的天际线具有不同特点，通过对城市天际线前期调查研究，了解各城市天际线的组成要素及特点，构成的建筑高度、体量、颜色、相关地块区域等信息，了解主要观察点位置，主要关注意象；收集各城市天际线相关规划设计文件和法规，作为天际线评价的基础资料。
在评价过程中，结合三维建筑方案投影体现的位置、体量、立面颜色、屋顶造型，以及绑定的建筑高度、建筑密度、建筑体量等信息，综合进行天际线评价。
S34，对不同建筑方案中建筑与山体、水面之间的空间关系对天际线的影响进行评价；
空间关系可应用于直观的天际线评价，使传统意义的主观性较强的部分天际线相关规划设计文件和法规可计算化。例如，建筑总体轮廓呼应山体起伏，并且保证山顶部分的20％不被遮挡；可以量化为随山势起伏的形态控制线，以及在山顶部分的20％有高度控制线，禁止建筑高度超限等。
在评价过程中，结合三维建筑方案投影展示的与山体、水面之间的空间关系，通过叠加和计算，综合进行天际线评价。
S35，基于天际线评价结果，给出天际线评价报告。
通过本实施例所述的基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，评价同一个项目的不同建筑方案下对天际线的影响时，可以对该建筑物修建后对城市整体的外观、风貌的影响进行评价。给出的天际线评价报告可以为规划方案评估提供直观的依据。
通过本实施例所述的基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，不需要对城市现状制作海量的高精度三维模型、三维地形和地貌数据，对软硬件的要求不高，可实现性强，制作成本低、生产周期短；并且由于使用拍摄的实景影像为背景，真实性强；并且分别形成不同区域、不同层次、不同类别的矢量成果，使天际线层次性更强，更方便分析规划。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，基于城市实景长卷，构建分区域、分层次、分类别的城市现状天际线；
S2，对建筑方案进行三维建模，按照观察点对建筑方案进行立面投影；
S3，基于城市实景长卷，叠加城市现状天际线和建筑方案立面投影，对建筑方案进行天际线评价；
所述步骤S3包括以下步骤：
S31，在同一个立面线性坐标系下，将城市现状天际线和城市立面实景长卷进行叠加，实现城市现状天际线与城市立面实景长卷的融合；
S32，在同一个立面线性坐标系下，将同一个项目的不同建筑方案立面投影和城市立面实景长卷进行叠加，实现建筑方案与现有立面实景长卷的融合；
S33，对不同建筑方案中建筑高度、建筑密度、建筑体量、建筑屋顶形态对天际线的影响进行评价；
S34，对不同建筑方案中建筑与山体、水面之间的空间关系对天际线的影响进行评价；
S35，基于天际线评价结果，给出天际线评价报告。
2.权利要求1所述的基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
S11，构建城市现状区域；
S12，构建城市现状层次；
S13，构建城市现状天际线相关的类别；
S14，根据分区域、分层次、分类别的矢量成果，划分立面实景长卷区域，包括天空和水面，形成动态开启关闭的子图层；
S15，根据分区域的矢量成果和立面实景长卷，构建分区域的城市现状天际线；分区域指的是按照滨水区域、山地区域以及城市标志区分别构建城市现状天际线；
S16，根据分层次的矢量成果和立面实景长卷，构建分层次的城市现状天际线；分层次指的是按照滨水区域包括近水、中间以及远水的不同层次和山地区域近景、中间及远景的不同层次分别构建城市现状天际线；
S17，根据分类别的矢量成果和立面实景长卷，构建分类别的城市现状天际线；分类别指的是按照建筑、建筑群体关系、地景特征以及构筑物分别构建城市现状天际线；
S18，实现分区域、分层次、分类别天际线之间的叠加和独立控制。
3.权利要求1所述的基于城市实景长卷和三维模型投影的天际线评价方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S21，对同一个建设项目的不同建筑方案进行三维建模；
S22，在三维建筑方案上绑定建筑高度、建筑密度、建筑体量；
S23，按照观察点对不同建筑方案进行立面投影；
S24，实现不同建筑方案投影之间的叠加和独立控制。
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