CN110245445A - 一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法 - Google Patents
一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法，包括下述步骤，首先获取到生态园林景观的建设地，并将该地标记为目标地域；之后利用气象仪器获得目标地域的气候系统并进行整编，得到目标区域的参考气候数据；再之后利用卫星遥感技术得到目标地域的卫星遥感图，得到地形数据。本发明能够实现对目标区域进行区域划分，之后根据各个区域的土壤信息进行植物推荐，并结合相关规则得到推荐植物和待选植物，从而建立起初选模型，之后根据相关规则对初选模型进行优化和种植植物的确定，得到待审模型；最终再利用数据纠正单元结合相关规则，对待审模型进行纠正，规避园林设计中不合理的地方得到审定模型。
Description
技术领域
本发明属于三维模拟领域，涉及一种园林景观设计技术，具体是一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法。
背景技术
公开号为CN108984995A的专利，公开了一种基于计算数值模拟的生态园林景观设计方法，包括如下步骤：获取目标地块的气候数据、水文数据和地形数据。根据气候数据、水文数据和地形数据建立目标地块的物理模型。将物理模型进行网格划分并离散成计算网格模型。构建Markov模型对计算网格模型进行迭代计算，从而得到每个目标地块的物理变量。将目标地块划分为多个地块单元，从而得到每个地块单元的单元物理变量。对单元物理变量与景观植物的生长所需的环境变量进行匹配，从而得到单元物理变量与环境变量的匹配度，再根据匹配度的高低从而得到每个地块单元的地块评分，进一步根据地块评分的高低从植物库中选择适宜每个地块单元种植的植物。
但是其并未结合三维模型，进行合理的设计生态园林景观设计，而且能够自动推荐合理的生态园林景观模型，并能够自动规划和纠正设计不合理的地方；为了解决这一技术问题，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够自动规划和建立三维模型的园林景观，通过推荐单元能够实现，在进行区域划分之后，自动推荐每个区域适合种植的植物，并能够自动形成模型，且在模型形成后通过数据纠正单元，纠正设计不合理的园林区域；本发明的目的在于提供一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法。
本发明所要解决的技术问题为：
(1)如何对目标地域进行区域划分，同时对不同区域分析得到相应位置适合种植何种植物；
(2)如何对目标地域的不同区域，推荐各个区域该种植的植物，得到待审模型；
(3)如何对待审模型进行纠正，得到审定模型。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法，该方法包括下述步骤：
步骤一：获取到生态园林景观的建筑地，并将该地标记为目标地域；
步骤二：利用气象仪器获得目标地域的气候系统并进行整编，得到目标区域的参考气候数据；
步骤三：利用卫星遥感技术得到目标地域的卫星遥感图，得到地形数据；
步骤四：将地形数据和参考气候数据录入到模拟设计系统进行园林模拟设计。
进一步地，所述模拟设计系统包括数据导入模块、建模单元、模型混合单元、土壤监测单元、推荐单元、数据搜寻单元、路径规划单元、处理器、显示单元、存储单元和数据纠正单元；
其中，所述数据导入模块用于导入地形数据和参考气候数据，所述数据导入模块用于将地形数据和参考气候数据传输到建模单元，所述建模单元根据地形数据和参考气候数据建立地域模型；所述建模单元用于对地域模型进行区域划分，将地域模型划分为若干个等面积的矩形区域，并将该矩形区域标记为待规划区域Di，i＝1...n；
其中，所述数据搜寻单元与互联网连通，且所述数据搜寻单元还存储有园林景观设计数据库，该园林景观设计数据库存储有大量园林景观设计的设计样本信息；设计样本信息包括设计方案、占地面积和样本气候数据；设计方案为在该方案中植物的种植位置和品种，以及道路和其他生态环境的位置设计；其他生态环境包括但不仅限于池塘；
所述建模单元用于将地域模型和待规划区域Di传输到推荐单元，所述推荐单元用于结合土壤监测单元、数据搜寻单元和参考气候数据对待规划区域进行相关数据推荐，具体相关数据推荐的步骤如下：
步骤一：利用土壤监测单元获取到待规划区域Di，每一个区域对应的土壤信息，土壤信息包括土壤养分、土壤水分、土壤硬度和土壤酸碱度，土壤养分可利用土壤EC计或土壤养分速测仪得到，土壤水分可利用便携式土壤水分速测仪得到，土壤硬度可借助数字式土壤硬度计测得，土壤酸碱度可借助土壤PH计测量得到；将土壤信息标记为Ti，i＝1...n，且Ti与Di一一对应；
步骤二：获取到待规划区域Di的总面积和参考气候数据，获取到数据搜寻单元存储的设计样本信息；
步骤三：获取到设计样本信息内的气候数据与参考气候数据的差异百分比，和设计样本信息内的占地面积与总面积的差值；
步骤四：将差值乘以差异百分比得到的值对应的设计样本信息，按照从小到大排序；将排名前三的设计样本信息，标记为推荐样本信息；
步骤五：获取到待规划区域Di和对应的土壤信息Ti；
步骤六：根据土壤信息Ti，利用数据搜寻单元获取到适合在该待规划区域Di种植的植物并将其标记为待选植物，将待选植物与推荐样本信息比对，将出现在样本信息中的待选植物频率排名第二到第四位的待选植物标记为推荐植物，将排名最高的待选植物标记为初选植物；
步骤七：获取到所有待规划区域Di的推荐植物和初选植物；
所述推荐单元用于将地域模型、推荐植物和初选植物传输到模型混合单元，所述混合单元用于获取到初选植物的三维数据，并将该初选植物融入地域模型形成初选模型，同时所述模型混合单元获取到推荐植物的三维数据，并自动将其附录在对应的初选植物模型处形成备选方案得到新的初选模型；
所述模型混合单元用于将初选模型传输到路径规划单元，所述路径规划单元用于用户录入园林道路和其他生态环境并对初选模型进行修改，得到待审模型和剩余规划区域Dsj；
所述路径规划单元用于将待审模型和剩余规划区域Dsj传输到处理器，所述处理器将待审模型传输到数据纠正单元，所述数据纠正单元接收到处理器传输的待审模型并对待审模型进行模型纠正过程，具体纠正过程如下：
S100：获取到待审模型和剩余规划区域Dsj，
S200：获取到剩余规划区域Dsj的终选植物；
S300：获取到所有终选植物的覆盖边缘线Bsj；
S400：任选一覆盖边缘线Bsj，将其标记为待测覆盖边缘线；
S500：获取到待测覆盖边缘线到周围覆盖边缘线的最短距离，得到若干个最短距离构成的最短距离组Zd，d＝1...m；周围覆盖边缘线的具体界定为包围待测覆盖边缘线的最小圆；
S600：自动筛选出所有Zd≤X1的周围覆盖边缘线，X1为预设值，将满足该条件的周围覆盖边缘线对应的剩余规划区域Dsj，并将该剩余规划区域Dsj对应标记为删除规划区域；
S700：移除删除规划区域的终选植物，并对应删除该区域的覆盖边缘线；
S800：任选下一一覆盖边缘线Bsj，重复步骤S400-S800，得到删除多余终选植物后的区域，形成新的待审模型，并将该待审模型标记为审定模型。
进一步地，所述路径规划单元对初选模型修改的具体方式为：
A：录入园林道路和其他生态环境的三维数据，和对应在初选模型中的位置；
B：将园林道路和其他生态环境融入初选模型，并将园林道路和其他生态环境所覆盖到的待规划区域Di的初选植物模型和推荐植物数据全部覆盖，得到剩余规划区域Dsj，j∈i＝1...n，并整合得到次选模型；
C：录入终选植物，终选植物可以从初选植物和推荐植物中选择，也可以重新录入其他植物，并自动获取到所有剩余规划区域Dsj的终选植物及其对应三维模型；
D：将剩余规划区域Dsj对应的终选植物融入到次选模型，形成待审模型。
进一步地，模型纠正步骤S300中获取覆盖边缘线Bsj的具体获取步骤为：
S301：任选一终选植物；
S302：获取到该终选植物增长到最大时的数据，并自动建立最大终选植物模型；
S303：模拟阳光垂直照射到地面，将此时最大终选植物模型形成的阴影标记为覆盖边缘线；
S304：任选下一终选植物，重复步骤S301-S302，获取到所有剩余规划区域Dsj的最大终选植物模型的覆盖边缘线Bsj，Bsj与Dsj一一对应。
进一步地，所述数据纠正单元用于将审定模型传输到处理器，所述处理器接收数据纠正单元传输的审定模型并将该审定模型传输到显示单元；所述显示单元接收处理器传输的审定模型并实时显示。
进一步地，所述处理器还用于将审定模型打上时间戳传输到存储单元进行存储。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过数据导入单元导入地形数据和参考气候数据，所述数据导入模块用于将地形数据和参考气候数据传输到建模单元，所述建模单元根据地形数据和参考气候数据建立地域模型；之后根据相关规则进行区域划分，最终根据各个不同区域的土壤信息，自动推荐适合在该土壤上种植的植物；
(2)同时本发明通过分析不同区域的土壤信息，利用数据搜寻单元获取到适合在该待规划区域种植的植物并将其标记为待选植物，将待选植物与推荐样本信息比对，将出现在样本信息中的待选植物频率排名第二到第四位的待选植物标记为推荐植物，将排名最高的待选植物标记为初选植物；最终根据初选植物和推荐植物得到待审模型；
(3)最终用户可通过路径规划单元录入园林道路和其他生态环境，并对初选模型进行修改得到待审模型；之后利用数据纠正单元结合相应规则对待审模型进行模型纠正，得到纠正后的审定模型，并将审定模型传输到显示模块显示，同时借助存储模块进行存储。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明模拟设计系统的系统框图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法，该方法包括下述步骤：
步骤一：获取到生态园林景观的建筑地，并将该地标记为目标地域；
步骤二：利用气象仪器获得目标地域的气候系统并进行整编，得到目标区域的参考气候数据；
步骤三：利用卫星遥感技术得到目标地域的卫星遥感图，得到地形数据；
步骤四：将地形数据和参考气候数据录入到模拟设计系统进行园林模拟；
所述模拟设计系统包括数据导入模块、建模单元、模型混合单元、土壤监测单元、推荐单元、数据搜寻单元、路径规划单元、处理器、显示单元、存储单元和数据纠正单元；
其中，所述数据导入模块用于导入地形数据和参考气候数据，所述数据导入模块用于将地形数据和参考气候数据传输到建模单元，所述建模单元根据地形数据和参考气候数据建立地域模型；所述建模单元用于对地域模型进行区域划分，将地域模型划分为若干个等面积的矩形区域，并将该矩形区域标记为待规划区域Di，i＝1...n；
其中，所述数据搜寻单元与互联网连通，且所述数据搜寻单元还存储有园林景观设计数据库，该园林景观设计数据库存储有大量园林景观设计的设计样本信息；设计样本信息包括设计方案、占地面积和样本气候数据；设计方案为在该方案中植物的种植位置和品种，以及道路和其他生态环境的位置设计；其他生态环境包括但不仅限于池塘；
所述建模单元用于将地域模型和待规划区域Di传输到推荐单元，所述推荐单元用于结合土壤监测单元、数据搜寻单元和参考气候数据对待规划区域进行相关数据推荐，具体相关数据推荐的步骤如下：
步骤一：利用土壤监测单元获取到待规划区域Di，每一个区域对应的土壤信息，土壤信息包括土壤养分、土壤水分、土壤硬度和土壤酸碱度，土壤养分可利用土壤EC计或土壤养分速测仪得到，土壤水分可利用便携式土壤水分速测仪得到，土壤硬度可借助数字式土壤硬度计测得，土壤酸碱度可借助土壤PH计测量得到；将土壤信息标记为Ti，i＝1...n，且Ti与Di一一对应；
步骤二：获取到待规划区域Di的总面积和参考气候数据，获取到数据搜寻单元存储的设计样本信息；
步骤三：获取到设计样本信息内的气候数据与参考气候数据的差异百分比，和设计样本信息内的占地面积与总面积的差值；
步骤四：将差值乘以差异百分比得到的值对应的设计样本信息，按照从小到大排序；将排名前三的设计样本信息，标记为推荐样本信息；
步骤五：获取到待规划区域Di和对应的土壤信息Ti；
步骤六：根据土壤信息Ti，利用数据搜寻单元获取到适合在该待规划区域Di种植的植物并将其标记为待选植物，将待选植物与推荐样本信息比对，将出现在样本信息中的待选植物频率排名第二到第四位的待选植物标记为推荐植物，将排名最高的待选植物标记为初选植物；
步骤七：获取到所有待规划区域Di的推荐植物和初选植物；
所述推荐单元用于将地域模型、推荐植物和初选植物传输到模型混合单元，所述混合单元用于获取到初选植物的三维数据，并将该初选植物融入地域模型形成初选模型，同时所述模型混合单元获取到推荐植物的三维数据，并自动将其附录在对应的初选植物模型处形成备选方案得到新的初选模型；
所述模型混合单元用于将初选模型传输到路径规划单元，所述路径规划单元用于用户录入园林道路和其他生态环境并对初选模型进行修改，具体方式为：
A：录入园林道路和其他生态环境的三维数据，和对应在初选模型中的位置；
B：将园林道路和其他生态环境融入初选模型，并将园林道路和其他生态环境所覆盖到的待规划区域Di的初选植物模型和推荐植物数据全部覆盖，得到剩余规划区域Dsj，j∈i＝1...n，并整合得到次选模型；
C：录入终选植物，终选植物可以从初选植物和推荐植物中选择，也可以重新录入其他植物，并自动获取到所有剩余规划区域Dsj的终选植物及其对应三维模型；
D：将剩余规划区域Dsj对应的终选植物融入到次选模型，形成待审模型；
所述路径规划单元用于将待审模型和剩余规划区域Dsj传输到处理器，所述处理器将待审模型传输到数据纠正单元，所述数据纠正单元接收到处理器传输的待审模型并对待审模型进行模型纠正过程，具体纠正过程如下：
S100：获取到待审模型和剩余规划区域Dsj，
S200：获取到剩余规划区域Dsj的终选植物；
S300：获取到所有终选植物的覆盖边缘线，具体获取步骤为：
S301：任选一终选植物；
S302：获取到该终选植物增长到最大时的数据，并自动建立最大终选植物模型；
S303：模拟阳光垂直照射到地面，将此时最大终选植物模型形成的阴影标记为覆盖边缘线；
S304：任选下一终选植物，重复步骤S301-S302，获取到所有剩余规划区域Dsj的最大终选植物模型的覆盖边缘线Bsj，Bsj与Dsj一一对应；
S400：任选一覆盖边缘线Bsj，将其标记为待测覆盖边缘线；
S500：获取到待测覆盖边缘线到周围覆盖边缘线的最短距离，得到若干个最短距离构成的最短距离组Zd，d＝1...m；周围覆盖边缘线的具体界定为包围待测覆盖边缘线的最小圆，该最小圆经过周围覆盖边缘线；
S600：自动筛选出所有Zd≤X1的周围覆盖边缘线，X1为预设值，将满足该条件的周围覆盖边缘线对应的剩余规划区域Dsj，并将该剩余规划区域Dsj对应标记为删除规划区域；
S700：移除删除规划区域的终选植物，并对应删除该区域的覆盖边缘线；
S800：任选下一一覆盖边缘线Bsj，重复步骤S400-S800，得到删除多余终选植物后的区域，形成新的待审模型，并将该待审模型标记为审定模型。
所述数据纠正单元用于将审定模型传输到处理器，所述处理器接收数据纠正单元传输的审定模型并将该审定模型传输到显示单元；所述显示单元接收处理器传输的审定模型并实时显示；
所述处理器还用于将审定模型打上时间戳传输到存储单元进行存储。
本发明通过数据导入单元导入地形数据和参考气候数据，所述数据导入模块用于将地形数据和参考气候数据传输到建模单元，所述建模单元根据地形数据和参考气候数据建立地域模型；之后根据相关规则进行区域划分，最终根据各个不同区域的土壤信息，自动推荐适合在该土壤上种植的植物；
同时本发明通过分析不同区域的土壤信息，利用数据搜寻单元获取到适合在该待规划区域种植的植物并将其标记为待选植物，将待选植物与推荐样本信息比对，将出现在样本信息中的待选植物频率排名第二到第四位的待选植物标记为推荐植物，将排名最高的待选植物标记为初选植物；最终根据初选植物和推荐植物得到待审模型；
最终用户可通过路径规划单元录入园林道路和其他生态环境，并对初选模型进行修改得到待审模型；之后利用数据纠正单元结合相应规则对待审模型进行模型纠正，得到纠正后的审定模型，并将审定模型传输到显示模块显示，同时借助存储模块进行存储；
本发明能够实现对目标区域进行区域划分，之后根据各个区域的土壤信息进行植物推荐，并结合相关规则得到推荐植物和待选植物，从来建立起初选模型，之后根据相关规则对初选模型进行优化和种植植物的确定，得到待审模型；最终再利用数据纠正单元结合相关规则，对待审模型进行纠正，规避园林设计中不合理的地方得到审定模型。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
步骤一：获取到生态园林景观的建筑地，并将该地标记为目标地域；
步骤二：利用气象仪器获得目标地域的气候系统并进行整编，得到目标区域的参考气候数据；
步骤三：利用卫星遥感技术得到目标地域的卫星遥感图，得到地形数据；
步骤四：将地形数据和参考气候数据录入到模拟设计系统进行园林模拟设计。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法，其特征在于，所述模拟设计系统包括数据导入模块、建模单元、模型混合单元、土壤监测单元、推荐单元、数据搜寻单元、路径规划单元、处理器、显示单元、存储单元和数据纠正单元；
其中，所述数据导入模块用于导入地形数据和参考气候数据，所述数据导入模块用于将地形数据和参考气候数据传输到建模单元，所述建模单元根据地形数据和参考气候数据建立地域模型；所述建模单元用于对地域模型进行区域划分，将地域模型划分为若干个等面积的矩形区域，并将该矩形区域标记为待规划区域Di，i＝1...n；
其中，所述数据搜寻单元与互联网连通，且所述数据搜寻单元还存储有园林景观设计数据库，该园林景观设计数据库存储有大量园林景观设计的设计样本信息；设计样本信息包括设计方案、占地面积和样本气候数据；设计方案为在该方案中植物的种植位置和品种，以及道路和其他生态环境的位置设计；其他生态环境包括但不仅限于池塘；
所述建模单元用于将地域模型和待规划区域Di传输到推荐单元，所述推荐单元用于结合土壤监测单元、数据搜寻单元和参考气候数据对待规划区域进行相关数据推荐，具体相关数据推荐的步骤如下：
步骤一：利用土壤监测单元获取到待规划区域Di每一个区域对应的土壤信息；将土壤信息标记为Ti，i＝1...n，且Ti与Di一一对应；
步骤二：获取到待规划区域Di的总面积和参考气候数据，获取到数据搜寻单元存储的设计样本信息；
步骤三：获取到设计样本信息内的气候数据与参考气候数据的差异百分比，和设计样本信息内的占地面积与总面积的差值；
步骤四：将差值乘以差异百分比得到的值对应的设计样本信息，按照从小到大排序；将排名前三的设计样本信息，标记为推荐样本信息；
步骤五：获取到待规划区域Di和对应的土壤信息Ti；
步骤六：根据土壤信息Ti，利用数据搜寻单元获取到适合在该待规划区域Di种植的植物并将其标记为待选植物，将待选植物与推荐样本信息比对，将出现在样本信息中的待选植物频率排名第二到第四位的待选植物标记为推荐植物，将排名最高的待选植物标记为初选植物；
步骤七：获取到所有待规划区域Di的推荐植物和初选植物；
所述推荐单元用于将地域模型、推荐植物和初选植物传输到模型混合单元，所述混合单元用于获取到初选植物的三维数据，并将该初选植物融入地域模型形成初选模型，同时所述模型混合单元获取到推荐植物的三维数据，并自动将其附录在对应的初选植物模型处形成备选方案得到新的初选模型；
所述模型混合单元用于将初选模型传输到路径规划单元，所述路径规划单元用于用户录入园林道路和其他生态环境并对初选模型进行修改，得到待审模型和剩余规划区域Dsj；
所述路径规划单元用于将待审模型和剩余规划区域Dsj传输到处理器，所述处理器将待审模型传输到数据纠正单元，所述数据纠正单元接收到处理器传输的待审模型并对待审模型进行模型纠正过程，具体纠正过程如下：
S100：获取到待审模型和剩余规划区域Dsj；
S200：获取到剩余规划区域Dsj的终选植物；
S300：获取到所有终选植物的覆盖边缘线Bsj；
S400：任选一覆盖边缘线Bsj，将其标记为待测覆盖边缘线；
S500：获取到待测覆盖边缘线到周围覆盖边缘线的最短距离，得到若干个最短距离构成的最短距离组Zd，d＝1...m；周围覆盖边缘线的具体界定为包围待测覆盖边缘线的最小圆；
S600：自动筛选出所有Zd≤X1的周围覆盖边缘线，X1为预设值，将满足该条件的周围覆盖边缘线对应的剩余规划区域Dsj，并将该剩余规划区域Dsj对应标记为删除规划区域；
S700：移除删除规划区域的终选植物，并对应删除该区域的覆盖边缘线；
S800：任选下一一覆盖边缘线Bsj，重复步骤S400-S800，得到删除多余终选植物后的区域，形成新的待审模型，并将该待审模型标记为审定模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法，其特征在于，所述路径规划单元对初选模型修改的具体方式为：
A：录入园林道路和其他生态环境的三维数据，和对应在初选模型中的位置；
B：将园林道路和其他生态环境融入初选模型，并将园林道路和其他生态环境所覆盖到的待规划区域Di的初选植物模型和推荐植物数据全部覆盖，得到剩余规划区域Dsj，j∈i＝1...n，并整合得到次选模型；
C：录入终选植物，终选植物可以从初选植物和推荐植物中选择，也可以重新录入其他植物，并自动获取到所有剩余规划区域Dsj的终选植物及其对应三维模型；
D：将剩余规划区域Dsj对应的终选植物融入到次选模型，形成待审模型。
4.根据权利要求2所述的一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法，其特征在于，模型纠正步骤S300中获取覆盖边缘线Bsj的具体获取步骤为：
S301：任选一终选植物；
S302：获取到该终选植物增长到最大时的数据，并自动建立最大终选植物模型；
S303：模拟阳光垂直照射到地面，将此时最大终选植物模型形成的阴影标记为覆盖边缘线；
S304：任选下一终选植物，重复步骤S301-S302，获取到所有剩余规划区域Dsj的最大终选植物模型的覆盖边缘线Bsj，Bsj与Dsj一一对应。
5.根据权利要求2所述的一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法，其特征在于，所述数据纠正单元用于将审定模型传输到处理器，所述处理器接收数据纠正单元传输的审定模型并将该审定模型传输到显示单元；所述显示单元接收处理器传输的审定模型并实时显示。
6.根据权利要求2所述的一种基于计算机三维场景模拟的生态园林景观设计方法，其特征在于，所述处理器还用于将审定模型打上时间戳传输到存储单元进行存储。
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