CN110570521B - 一种城市地面粗糙度计算方法 - Google Patents

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CN110570521B CN201910853549.8A CN201910853549A CN110570521B CN 110570521 B CN110570521 B CN 110570521B CN 201910853549 A CN201910853549 A CN 201910853549A CN 110570521 B CN110570521 B CN 110570521B
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Abstract

本申请涉及一种城市地面粗糙度计算方法。所述方法包括：接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，所述二维数字地图携带有所述待评估区域内建筑的建筑高度值；对所述二维数字地图进行分割，得到分割元地图；根据所述建筑高度值计算所述分割元地图的地表微地形高度；根据所述分割元地图的地表微地形高度计算所述待评估区域的地面粗糙度，并发送给所述终端。采用本方法能够对地面粗糙度进行精准取值。

Description

一种城市地面粗糙度计算方法
技术领域
本申请涉及建筑技术领域，特别是涉及一种城市地面粗糙度计算方法。
背景技术
为了避免因不合理的建筑形式及布局造成不舒适、甚至危险的行人风环境，需在街区规划设计之初对其行人风环境质量进行正确地预测及评估，并对风环境质量较差的区域进行优化设计。在风环境模拟工作中，地面粗糙度边界条件的合理确定是科学模拟的基础，更是影响其结果准确性的先决条件。
目前，地面粗糙度存在取值过于宽泛，且取值不科学、不合理，因而使得建筑室外风环境模拟工作流于形式，无法有效、合理地对城市规划与建筑设计进行指导。因而，现在急需一种对地面粗糙度进行精准取值的方法。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对地面粗糙度进行精准取值的一种城市地面粗糙度计算方法。
一种城市地面粗糙度计算方法，所述方法包括：
接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，所述二维数字地图携带有所述待评估区域内建筑的建筑高度值；；
对所述二维数字地图进行分割，得到分割元地图；
根据所述建筑高度值计算所述分割元地图的地表微地形高度；
根据所述分割元地图的地表微地形高度计算所述待评估区域的地面粗糙度，并发送给所述终端。
在其中一个实施例中，所述二维数字地图的生成方法，包括：
从三维GIS建筑数据库中获取与所述待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图；
根据所述三维GIS建筑数据将所述矢量地图转换为二维数字地图。
在其中一个实施例中，所述从三维GIS建筑数据库中获取与所述待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图，包括：
根据三维GIS建筑数据库的位置点的GIS信息生成GIS地图，其中，所述GIS信息包含所述位置点的环境信息；
从所述GIS地图中提取与所述待评估区域对应的矢量地图；
获取待评估区域的卫星地图；
根据所述卫星地图对所述矢量地图进行比对确定所述矢量地图的比例尺；
获取与所述矢量地图对应的GIS信息，并根据所述比例尺和GIS信息得到与所述待评估区域对应的三维GIS建筑数据。
在其中一个实施例中，所述根据所述三维GIS建筑数据将所述矢量地图转换为二维数字地图，包括：
获取建筑高度值所在的区间对应的颜色标识；
根据所述三维GIS建筑数据的建筑高度值和所述颜色标识对所述矢量地图进行标识；
将标识后的所述矢量地图转换为二维数字地图。
在其中一个实施例中，所述根据所述地理信息系统数据将所述矢量地图转换为二维数字地图之后，包括：
获取所述二维数字地图中的第一像素点的第一颜色参数和第一像素位置；
判断所述第一颜色参数是否与所述颜色标识对应；
当判定不对应时，获取在所述第一像素位置预设范围内的第二像素点的第二颜色参数；
根据第二颜色参数调整第一像素点的第一颜色参数，使得所述第一颜色参数与所述颜色标识对应。
在其中一个实施例中，所述对所述二维数字地图进行分割，得到分割元地图，包括：
获取待评估区域的预设分割尺寸；
根据所述矢量地图的比例尺对所述预设分割尺寸进行调整，得到所述二维数字地图的地图分割尺寸；
根据所述地图分割尺寸对所述二维数字地图进行分割，得到分割元地图。
在其中一个实施例中，根据所述建筑高度值计算所述分割元地图的地表微地形高度，包括：
根据所述建筑高度值计算所述分割元地图的建筑平均高度值；
获取所述分割元地图的建筑面积和地图面积的比值，得到建筑面积比；
根据所述建筑平均高度值和所述建筑面积比计算地表微地形高度。
在其中一个实施例中，所述根据所述分割元地图的地表微地形高度计算所述待评估区域的地面粗糙度，包括：
根据所述分割元地图的区域面积、迎风面的横截面积和地表微地形高度计算所述分割元地图的粗糙度；
根据所述分割元地图在所述待评估区域中的位置生成粗糙度分布矩阵，设定所述粗糙度分布矩阵为所述待评估区域的地面粗糙度。
在其中一个实施例中，所述根据所述分割元地图的地表微地形高度计算所述待评估区域的地面粗糙度之后，还包括：
获取所述待评估区域的区域中心，根据风向和所述区域中心将所述分割元地图分割为多个扇形区域地图；
根据粗糙度分布矩阵得到每个所述扇形区域地图的地面粗糙度；
利用所述扇形区域地图的地面粗糙度进行风场模拟。
一种城市地面粗糙度计算装置，所述装置包括：
地图获取模块，用于接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，所述二维数字地图携带有所述待评估区域内建筑的建筑高度值；
地图分割模块，用于对所述二维数字地图进行分割，得到分割元地图；
高度计算模块，用于根据所述建筑高度值计算所述分割元地图的地表微地形高度；
粗糙度计算模块，用于根据所述分割元地图的地表微地形高度计算所述待评估区域的地面粗糙度，并发送给所述终端。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
上述城市地面粗糙度计算方法、装置、计算机设备和存储介质，获取与待评估区域对应的二维数字地图；通过对二维数字地图进行分析，计算二维数字地图中各分割元地图的地表微地形高度；根据分割元地图的地表微地形高度计算得到待评估区域精准的地面粗糙度，提高了地面粗糙度的模拟精度，也合理确定地面粗糙度的边界条件，使得计算结果与实际情况更为接近，模拟效果更为精准。而且地面粗糙度的计算无需消耗人力物力，且计算地点不受测量设备位置限制，可以适应灵活地建筑设计选址，从而使得设计师可以更科学、更准确的分析项目所在位置风环境对建筑的影响，优化建筑布局，有利于建筑风环境模拟的相关评价工作。
附图说明
图1为一个实施例中城市地面粗糙度计算方法的应用场景图；
图2为一个实施例中城市地面粗糙度计算方法的流程示意图；
图3为一个实施例中GIS数据获取步骤的流程示意图；
图4为另一个实施例中地图转换方法的流程示意图；
图5为另一个实施例中通过矢量地图转换的二维数字地图；
图6为另一个实施例中地表微地形高度计算方法的流程示意图；
图7为一个实施例中迎风面平均横截面积示意图；
图8为另一个实施例中城市地面粗糙度计算方法的流程示意图；
图9为另一个实施例中根据盛行风向模拟的风场图；
图10为一个实施例中城市地面粗糙度计算装置的结构框图；
图11为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的城市地面粗糙度计算方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与服务器104进行通信。服务器104接收终端102发送的待评估区域的二维数字地图，其中，二维数字地图携带有待评估区域内建筑的建筑高度值；服务器104对二维数字地图进行分割，得到分割元地图；服务器104根据建筑高度值计算分割元地图的地表微地形高度；服务器104根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度，并发送给终端102。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式智能设备，服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种城市地面粗糙度计算方法，以该方法应用于图1中的服务器为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202，接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，二维数字地图携带有待评估区域内建筑的建筑高度值。
二维数字地图是可在电子屏幕上显示的地图，由在一定坐标系统内具有确定的坐标和属性的地面要素和现象的离散数据组成，地图中建筑的建筑高度值以数字形式表现出来。服务器接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，二维数字地图携带有待评估区域内建筑的建筑高度值。终端可以获取某一城市的二维数字地图，而后显示二维数字地图，并获取被选中的待评估区域，终端将被选中的待评估区域的二维数字地图发送给服务器。
步骤204，对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。
服务器对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。服务器可以获取地面粗糙度的数值颗粒度，根据粗糙度的数值颗粒度确定分割所述二维数字地图所需的分割尺寸。地面粗糙度用于表征地表起伏不平或地物本身几何形状对流经地表的流体的影响，反映了地表对风速的消减作用以及对风沙获得的影响。数值颗粒度是指元地图地域的计算范围，例如可以是街区、小区或者社区等。服务器再根据分割尺寸对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。例如，终端需要获取某个街区的地面粗糙度，服务器根据街区在二维数字地图的尺寸对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。
步骤206，根据建筑高度值计算分割元地图的地表微地形高度。
地表微地形是在元地图范围内建筑或景观的起伏状况，地表微地形高度是针对地表微地形的评估高度，地表微地形高度的数值可以等于地表微地形中建筑高度平均值，也可以根据实际需要进行选择其他数值。服务器可以根据建筑高度值以及元地图中建筑面积和地图面积计算分割元地图的地表微地形高度。服务器可以计算元地图中建筑平均高度值、建筑占地面积比等，而后服务器根据建筑平均高度值和建筑占地面积计算地表微地形高度。
步骤208，根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度，并发送给终端。
当下边界面为地面时，地面粗糙度代表近地面平均风速(扣除湍流脉动之后的风速)为0处的高度。服务器根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度，并将地面粗糙度发送给终端。服务器可以根据地表微地形高度结合该地段的风向计算建筑迎风面积，而后根据建筑迎风面积计算地面粗糙度。各个风向计算得到的地面粗面度的数值不完全相同。
上述城市地面粗糙度计算方法中，获取与待评估区域对应的二维数字地图；通过对二维数字地图进行分析，计算二维数字地图中各分割元地图的地表微地形高度；根据分割元地图的地表微地形高度计算得到待评估区域精准的地面粗糙度，提高了地面粗糙度的模拟精度，也合理确定地面粗糙度的边界条件，使得计算结果与实际情况更为接近，模拟效果更为精准。而且地面粗糙度的计算无需消耗人力物力，且计算地点不受测量设备位置限制，可以适应灵活地建筑设计选址，从而使得设计师可以更科学、更准确的分析项目所在位置风环境对建筑的影响，优化建筑布局，有利于建筑风环境模拟的相关评价工作。
在一个实施例中，如图3所示，二维数字地图的生成方法，包括以下步骤：从三维GIS建筑数据库中获取与待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图；根据三维GIS建筑数据将矢量地图转换为二维数字地图。
三维GIS(Geographic Information System，地理信息系统)建筑数据是地理信息系统中建筑的位置和地理信息，可以是表格型数据等。矢量地图是通过记录坐标等方式尽可能精确地标识地理实体。矢量地图通过直线和曲线来描述地理实体。构成地理实体图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等，它们都是通过数学公式计算获得的。地理实体的位置是根据其在坐标参考系中的空间位置来定义的。三维GIS建筑数据库将三维GIS建筑数据和矢量地图进行对应关联。服务器从三维GIS建筑数据库中获取与待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图。
服务器根据三维GIS建筑数据将矢量地图转换为二维数字地图。服务器可以获取预设的建筑高度值与颜色标识的比对条件。而后服务器根据建筑高度值和颜色标识对矢量地图进行标识。服务器将标识后的矢量地图转换为二维数字地图。
上述城市地面粗糙度计算方法中，根据三维GIS建筑数据库中的数据生成精确的二维数字地图，使得计算地点不受测量设备位置限制，可以适应灵活地建筑设计选址，合理确定地面粗糙度的边界条件，使得计算结果与实际情况更为接近，模拟效果更为精准。
在另一个实施例中，如图3所示，从三维GIS建筑数据库中获取与待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图，包括以下步骤：
步骤302，根据三维GIS建筑数据库的位置点的GIS信息生成GIS地图，其中，GIS信息包含位置点的环境信息。
服务器从三维GIS建筑数据库中获取包含与待评估区域的三维GIS建筑数据，并根据三维GIS建筑数据库的位置点的GIS信息生成GIS地图。服务器可以获取包含待评估区域的三维GIS建筑数据，例如，若待评估区域为A市，则服务器可以获取A市的三维GIS建筑数据、或者包含A市的B省的三维GIS建筑数据，或者包含B省的C国的三维GIS建筑数据。优选地，服务器可以直接获取A市的三维GIS建筑数据。
步骤304，从GIS地图中提取与待评估区域对应的矢量地图。
服务器可以从GIS地图中提取与待评估区域对应的矢量地图，服务器也可以删除GIS地图中未与待评估区域对应的矢量地图。其中，矢量地图是通过记录坐标等方式尽可能精确地标识地理实体。地理实体的位置是根据其在坐标参考系中的空间位置来定义的。
步骤306，获取待评估区域的卫星地图。
卫星地图是通过卫星拍摄的地面真实的地理面貌。服务器能够获取到待评估区域的卫星地图。
步骤308，根据卫星地图对矢量地图进行比对确定矢量地图的比例尺。
服务器根据卫星地图对矢量地图进行比对确定矢量地图的比例尺。另外，服务器可以多次将卫星地图与矢量地图进行比对，直至确定矢量地图的比例尺。
步骤310，获取与矢量地图对应的GIS信息，并根据比例尺和GIS信息得到与待评估区域对应的三维GIS建筑数据。
服务器获取与矢量地图对应的GIS信息，并根据比例尺和GIS信息得到与待评估区域对应的三维GIS建筑数据。服务器可以根据比例尺对GIS信息进行对应调整，得到与待评估区域对应的三维GIS建筑数据。服务器可以根据比例尺对GIS数据等比例进行缩小，得到与待评估区域对应的三维GIS建筑数据。
在一个实施例中，如图4所示，据三维GIS建筑数据将矢量地图转换为二维数字地图，包括以下步骤：
步骤402，获取建筑高度值所在的区间对应的颜色标识。
服务器获取建筑高度值所在的区间对应的颜色标识。颜色标识可以是RGB颜色码，也可以是十六进制颜色码。不同高度值区间对应的颜色标识不同。为了减少后续的系统识别误差，不同高度值区间对应的颜色差异较大，例如，当颜色标识为RGB颜色码时，不同颜色码之间的差值可以超过10～30。
步骤404，根据三维GIS建筑数据的建筑高度值和颜色标识对矢量地图进行标识。
服务器可以根据三维GIS建筑数据中每一栋建筑的建筑高度值，以及该建筑高度值对应的颜色标识，对矢量地图进行标识。
步骤406，将标识后的矢量地图转换为二维数字地图。
服务器将标识后的矢量地图转换为二维数字地图。服务器可以将三维GIS建筑数据保存成JPG等格式的二维数字地图。服务器将矢量地图的细节特征以像素形式保存。精度受分辨率影响，分辨率越高，图像质量越接近原图，在保存过程中必然会存在一定程度的细节损失和杂色。但分辨率越高，图像尺寸越大，后续服务器处理时间更长，影响处理效率。在一个实施例中，服务器可以保存为1000DPI(Dots Per Inch，每英寸的像素点数)高质量JPG图像，图像的尺寸可以为8385*7055像素。图5是通过矢量地图转换的二维数字地图。服务器还可以将各颜色标识对应的高度值存储在二维数字地图中。
在上述城市地面粗糙度计算方法中，据三维GIS建筑数据将矢量地图转换为二维数字地图，方便后续对图片的处理，提高了模拟速度。
在一个实施例中，根据地理信息系统数据将矢量地图转换为二维数字地图之后，包括以下步骤：获取二维数字地图中的第一像素点的第一颜色参数和第一像素位置；判断第一颜色参数是否与颜色标识对应；当判定不对应时，获取在第一像素位置预设范围内的第二像素点的第二颜色参数；根据第二颜色参数调整第一像素点的第一颜色参数，使得第一颜色参数与颜色标识对应。
服务器获取二维数字地图中第一像素点的第一颜色参数和第一像素位置。服务器可以通过RGB通道将图片识别成由颜色参数和像素位置组成的数值矩阵。RGB通道分为红、绿、蓝三原色通道。服务器可以通过RGB通道识别图片颜色。
服务器判断第一颜色参数是否与颜色标识对应。当颜色参数不与颜色标识对应时，服务器判定该第一像素点为保存过程中产生的不可抗杂色，需要修正。当颜色参数与颜色标识对应时，服务器获取与该颜色标识对应的建筑高度值。例如，服务器可以遍历图片中各像素点的元素，如果第(i，j)位置处的第一像素点的颜色为白色，即RGB数值为(0,0,0)，则认为它并不是建筑，不予处理；如果第(i，j)位置处的第一像素点的RGB数值是图例颜色，则认为它指代建筑，不予处理；如果第(i，j)个像素的RGB数值非白色也非图例颜色，服务器则认为它是杂色，需要修正。
当判定不对应时，服务器获取在第一像素位置预设范围内的第二像素点的第二颜色参数。预设范围可以根据需要设置，预设范围可以是第一像素位置左边、右边、上边、下边中至少一边特定数值内的像素点。特定数值可以是10～500个像素点。例如，服务器可以遍历第一像素位置上下左右各20个像素点。
服务器根据第二颜色参数调整第一像素点的第一颜色参数，使得第一颜色参数与颜色标识对应。服务器计算第二颜色参数的平均值，取最接近的颜色标识作为第一像素点的待调整颜色标识，服务器根据待调整颜色标识对第一像素点进行调整。
在一个实施例中，对二维数字地图进行分割，得到分割元地图，包括以下步骤：获取待评估区域的预设分割尺寸；根据矢量地图的比例尺对预设分割尺寸进行调整，得到二维数字地图的地图分割尺寸；根据地图分割尺寸对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。
服务器获取待评估区域的预设分割尺寸。例如，待评估区域的预设分割尺寸可以是100*100米。服务器根据矢量地图的比例尺对待评估区域的预设分割尺寸进行调整，得到二维数字地图的地图分割尺寸。例如，当预设分割尺寸为100*100米，地图比例尺为1:40000，二维数字地图为分辨率1000DPI，尺寸为8385*7055像素的JPG图像时，服务器得到二维数字地图的地图分割尺寸为90*90像素。服务器根据地图分割尺寸对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。
在另一实施例中，如图6所示，根据建筑高度值计算分割元地图的地表微地形高度，包括以下步骤：
步骤602，根据建筑高度值计算分割元地图的建筑平均高度值。
服务器根据建筑高度值计算分割元地图的建筑平均高度值Have，单位为米。
步骤604，获取分割元地图的建筑面积和地图面积的比值，得到建筑面积比。
服务器获取分割元地图的建筑面积和地图面积的比值，得到建筑面积比λp。
步骤606，根据建筑平均高度值和建筑面积比计算地表微地形高度。
服务器根据建筑平均高度值和建筑面积比计算地表微地形高度z0(mac)。具体的计算公式可以是：
Figure BDA0002197608820000101
Figure BDA0002197608820000102
其中，d为零平面位移高度，单位为m；Have为建筑平均高度值，单位为m；λp为建筑面积比；κ为卡门涡街常熟，取值可以为0.4；A，β和Clb分别为参数，取值为4.43，1.0和1.2；λf为建筑正面面积比(建筑正面面积与建筑占地总面积的比值)，通过下式计算：
Figure BDA0002197608820000111
在另一个实施例中，服务器可以通过下式得到更为准确的地表微地形高度z0：
Figure BDA0002197608820000112
Figure BDA0002197608820000113
其中，σH为建筑高度标准差；a1,b1,c1为常数，取值分别可以为0.71,20.21和-0.77。
在另一个实施例中，根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度，包括：根据分割元地图的区域面积、迎风面的横截面积和地表微地形高度计算分割元地图的粗糙度；根据分割元地图在待评估区域中的位置生成粗糙度分布矩阵，设定粗糙度分布矩阵为待评估区域的地面粗糙度。
服务器根据分割元地图的区域面积A、迎风面的横截面积s和地表微地形高度z0计算分割元地图的粗糙度h。粗糙度计算公式为：h＝(2A/s)z0。其中，s为迎风面平均横截面积，如图7，单位为m2，可以采用下式计算：
Figure BDA0002197608820000114
其中，α为风向和建筑长轴法线方向夹角，单位为deg；l1，l2为建筑长边和短边，单位为m；H为建筑高度，单位为m。A为计算区域内平均区域面积所占的水平面积，单位为m2；z0为地表微地形高度，单位为m。
服务器根据分割元地图在待评估区域中的位置生成粗糙度分布矩阵，服务器设定粗糙度分布矩阵为待评估区域的地面粗糙度。
在一个实施例中，如图8所示，根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度之后，还包括：
步骤802，获取待评估区域的区域中心，根据风向和区域中心将分割元地图分割为多个扇形区域地图。
服务器获取待评估区域的区域中心，根据风向和区域中心将分割元地图分割为多个扇形区域地图。服务器可以根据风场的大小设置影响半径，也可以根据需要设置被分割的扇形区域数量，例如，讲待评估区域分割为8个或16个扇形区域地图。
步骤804，根据粗糙度分布矩阵得到每个扇形区域地图的地面粗糙度。
服务器根据粗糙度分布矩阵得到每个扇形区域地图的地面粗糙度。服务器获取在扇形区域地图内所有分割元地图的地面粗糙度，而后计算扇形区域内粗糙度平均值作为扇形区域地图的地面粗糙度。
步骤806，利用扇形区域地图的地面粗糙度进行风场模拟。
服务器利用扇形区域地图的地面粗糙度进行风场模拟。图9是根据本实施例根据盛行风向模拟的风场图。
应该理解的是，虽然图2-8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-8中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种地面粗糙度提取装置，包括：地图获取模块1002、地图分割模块1004、高度计算模块1006和粗糙度计算模块1008，其中：
地图获取模块1002，用于接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，二维数字地图携带有待评估区域内建筑的建筑高度值。
地图分割模块1004，用于对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。
高度计算模块1006，用于根据建筑高度值计算分割元地图的地表微地形高度。
粗糙度计算模块1008，用于根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度，并发送给终端。
在一个实施例中，地面粗糙度提取装置包括GIS数据提取模块和地图转化模块，其中：
GIS数据提取模块，用于从三维GIS建筑数据库中获取与待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图。
地图转化模块，用于根据三维GIS建筑数据将矢量地图转换为二维数字地图。
在一些实施例中，GIS数据提取模块包括GIS地图单元、矢量地图提取单元、卫星地图获取单元、比对单元和数据获取单元，其中：
GIS地图单元，用于根据三维GIS建筑数据库的位置点的GIS信息生成GIS地图，其中，GIS信息包含位置点的环境信息。
矢量地图提取单元，用于从GIS地图中提取与待评估区域对应的矢量地图。
卫星地图获取单元，用于获取待评估区域的卫星地图。
比对单元，用于根据卫星地图对矢量地图进行比对确定矢量地图的比例尺。
数据获取单元，用于获取与矢量地图对应的GIS信息，并根据比例尺和GIS信息得到与待评估区域对应的三维GIS建筑数据。
在另一实施例中，GIS数据提取模块包括颜色标识获取单元、地图标示单元和地图转换单元，其中：
颜色标识获取单元，用于获取建筑高度值所在的区间对应的颜色标识。
地图标示单元，用于根据三维GIS建筑数据的建筑高度值和颜色标识对矢量地图进行标识。
地图转换单元，用于将标识后的矢量地图转换为二维数字地图。
在一个实施例中，地面粗糙度提取装置包括像素信息获取模块、判断模块、参数获取模块和参数调整模块，其中：
像素信息获取模块，用于获取二维数字地图中的第一像素点的第一颜色参数和第一像素位置。
判断模块，用于判断第一颜色参数是否与颜色标识对应。
参数获取模块，用于当判定不对应时，获取在第一像素位置预设范围内的第二像素点的第二颜色参数。
参数调整模块，用于根据第二颜色参数调整第一像素点的第一颜色参数，使得第一颜色参数与颜色标识对应。
在一个实施例中，地图分割模块包括分割尺寸获取单元、尺寸调整单元和地图分割单元，其中：
分割尺寸获取单元，用于获取待评估区域的预设分割尺寸。
尺寸调整单元，用于根据矢量地图的比例尺对预设分割尺寸进行调整，得到二维数字地图的地图分割尺寸。
地图分割单元，用于根据地图分割尺寸对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。
在一个实施例中，高度计算模块包括平均值计算单元、面积比计算单元和高度计算单元，其中：
平均值计算单元，用于根据建筑高度值计算分割元地图的建筑平均高度值。
面积比计算单元，用于获取分割元地图的建筑面积和地图面积的比值，得到建筑面积比。
高度计算单元，用于根据建筑平均高度值和建筑面积比计算地表微地形高度。
在一个实施例中，粗糙度计算模块包括粗糙度计算单元和粗糙度设定单元，其中：
粗糙度计算单元，用于根据分割元地图的区域面积、迎风面的横截面积和地表微地形高度计算分割元地图的粗糙度。
粗糙度设定单元，用于根据分割元地图在待评估区域中的位置生成粗糙度分布矩阵，设定粗糙度分布矩阵为待评估区域的地面粗糙度。
在一个实施例中，地面粗糙度提取装置包括、和，其中：
扇形地图分割模块，用于获取待评估区域的区域中心，根据风向和区域中心将分割元地图分割为多个扇形区域地图。
粗糙度计算模块，用于根据粗糙度分布矩阵得到每个扇形区域地图的地面粗糙度。
风场模拟模块，用于利用扇形区域地图的地面粗糙度进行风场模拟。
关于地面粗糙度提取装置的具体限定可以参见上文中对于城市地面粗糙度计算方法的限定，在此不再赘述。上述地面粗糙度提取装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图11所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储地面粗糙度提取数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种城市地面粗糙度计算方法。
本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，二维数字地图携带有待评估区域内建筑的建筑高度值；对二维数字地图进行分割，得到分割元地图；根据建筑高度值计算分割元地图的地表微地形高度；根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度，并发送给终端。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时实现的二维数字地图的生成方法，包括：从三维GIS建筑数据库中获取与待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图；根据三维GIS建筑数据将矢量地图转换为二维数字地图。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时实现的从三维GIS建筑数据库中获取与待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图，包括：根据三维GIS建筑数据库的位置点的GIS信息生成GIS地图，其中，GIS信息包含位置点的环境信息；从GIS地图中提取与待评估区域对应的矢量地图；获取待评估区域的卫星地图；根据卫星地图对矢量地图进行比对确定矢量地图的比例尺；获取与矢量地图对应的GIS信息，并根据比例尺和GIS信息得到与待评估区域对应的三维GIS建筑数据。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时实现的根据三维GIS建筑数据将矢量地图转换为二维数字地图，包括：获取建筑高度值所在的区间对应的颜色标识；根据三维GIS建筑数据的建筑高度值和颜色标识对矢量地图进行标识；将标识后的矢量地图转换为二维数字地图。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时实现的根据地理信息系统数据将矢量地图转换为二维数字地图之后，包括：获取二维数字地图中的第一像素点的第一颜色参数和第一像素位置；判断第一颜色参数是否与颜色标识对应；当判定不对应时，获取在第一像素位置预设范围内的第二像素点的第二颜色参数；根据第二颜色参数调整第一像素点的第一颜色参数，使得第一颜色参数与颜色标识对应。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时实现的对二维数字地图进行分割，得到分割元地图，包括：获取待评估区域的预设分割尺寸；根据矢量地图的比例尺对预设分割尺寸进行调整，得到二维数字地图的地图分割尺寸；根据地图分割尺寸对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时实现的根据建筑高度值计算分割元地图的地表微地形高度，包括：根据建筑高度值计算分割元地图的建筑平均高度值；获取分割元地图的建筑面积和地图面积的比值，得到建筑面积比；根据建筑平均高度值和建筑面积比计算地表微地形高度。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时实现的根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度，包括：根据分割元地图的区域面积、迎风面的横截面积和地表微地形高度计算分割元地图的粗糙度；根据分割元地图在待评估区域中的位置生成粗糙度分布矩阵，设定粗糙度分布矩阵为待评估区域的地面粗糙度。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时实现的根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度之后，还包括：获取待评估区域的区域中心，根据风向和区域中心将分割元地图分割为多个扇形区域地图；根据粗糙度分布矩阵得到每个扇形区域地图的地面粗糙度；利用扇形区域地图的地面粗糙度进行风场模拟。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，二维数字地图携带有待评估区域内建筑的建筑高度值；对二维数字地图进行分割，得到分割元地图；根据建筑高度值计算分割元地图的地表微地形高度；根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度，并发送给终端。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现的二维数字地图的生成方法，包括：从三维GIS建筑数据库中获取与待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图；根据三维GIS建筑数据将矢量地图转换为二维数字地图。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现的从三维GIS建筑数据库中获取与待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图，包括：根据三维GIS建筑数据库的位置点的GIS信息生成GIS地图，其中，GIS信息包含位置点的环境信息；从GIS地图中提取与待评估区域对应的矢量地图；获取待评估区域的卫星地图；根据卫星地图对矢量地图进行比对确定矢量地图的比例尺；获取与矢量地图对应的GIS信息，并根据比例尺和GIS信息得到与待评估区域对应的三维GIS建筑数据。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现的根据三维GIS建筑数据将矢量地图转换为二维数字地图，包括：获取建筑高度值所在的区间对应的颜色标识；根据三维GIS建筑数据的建筑高度值和颜色标识对矢量地图进行标识；将标识后的矢量地图转换为二维数字地图。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现的根据地理信息系统数据将矢量地图转换为二维数字地图之后，包括：获取二维数字地图中的第一像素点的第一颜色参数和第一像素位置；判断第一颜色参数是否与颜色标识对应；当判定不对应时，获取在第一像素位置预设范围内的第二像素点的第二颜色参数；根据第二颜色参数调整第一像素点的第一颜色参数，使得第一颜色参数与颜色标识对应。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现的对二维数字地图进行分割，得到分割元地图，包括：获取待评估区域的预设分割尺寸；根据矢量地图的比例尺对预设分割尺寸进行调整，得到二维数字地图的地图分割尺寸；根据地图分割尺寸对二维数字地图进行分割，得到分割元地图。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现的根据建筑高度值计算分割元地图的地表微地形高度，包括：根据建筑高度值计算分割元地图的建筑平均高度值；获取分割元地图的建筑面积和地图面积的比值，得到建筑面积比；根据建筑平均高度值和建筑面积比计算地表微地形高度。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现的根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度，包括：根据分割元地图的区域面积、迎风面的横截面积和地表微地形高度计算分割元地图的粗糙度；根据分割元地图在待评估区域中的位置生成粗糙度分布矩阵，设定粗糙度分布矩阵为待评估区域的地面粗糙度。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时实现的根据分割元地图的地表微地形高度计算待评估区域的地面粗糙度之后，还包括：获取待评估区域的区域中心，根据风向和区域中心将分割元地图分割为多个扇形区域地图；根据粗糙度分布矩阵得到每个扇形区域地图的地面粗糙度；利用扇形区域地图的地面粗糙度进行风场模拟。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种城市地面粗糙度计算方法，所述方法包括：
接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，所述二维数字地图携带有所述待评估区域内建筑的建筑高度值；所述二维数字地图的生成方法，包括：从三维GIS建筑数据库中获取与所述待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图；根据所述三维GIS建筑数据将所述矢量地图转换为二维数字地图；
获取待评估区域的预设分割尺寸；
根据所述矢量地图的比例尺对所述预设分割尺寸进行调整，得到所述二维数字地图的地图分割尺寸；
根据所述地图分割尺寸对所述二维数字地图进行分割，得到分割元地图；
根据所述建筑高度值计算所述分割元地图的建筑平均高度值；
获取所述分割元地图的建筑面积和地图面积的比值，得到建筑面积比；
根据所述建筑平均高度值和所述建筑面积比计算地表微地形高度；
根据所述分割元地图的地表微地形高度计算所述待评估区域的地面粗糙度，并发送给所述终端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从三维GIS建筑数据库中获取与所述待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图，包括：
根据三维GIS建筑数据库的位置点的GIS信息生成GIS地图，其中，所述GIS信息包含所述位置点的环境信息；
从所述GIS地图中提取与所述待评估区域对应的矢量地图；
获取待评估区域的卫星地图；
根据所述卫星地图对所述矢量地图进行比对确定所述矢量地图的比例尺；
获取与所述矢量地图对应的GIS信息，并根据所述比例尺和GIS信息得到与所述待评估区域对应的三维GIS建筑数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维GIS建筑数据将所述矢量地图转换为二维数字地图，包括：
获取建筑高度值所在的区间对应的颜色标识；
根据所述三维GIS建筑数据的建筑高度值和所述颜色标识对所述矢量地图进行标识；
将标识后的所述矢量地图转换为二维数字地图。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维GIS建筑数据将所述矢量地图转换为二维数字地图之后，包括：
获取所述二维数字地图中的第一像素点的第一颜色参数和第一像素位置；
判断所述第一颜色参数是否与所述颜色标识对应；
当判定不对应时，获取在所述第一像素位置预设范围内的第二像素点的第二颜色参数；
根据第二颜色参数调整第一像素点的第一颜色参数，使得所述第一颜色参数与所述颜色标识对应。
5.一种城市地面粗糙度计算装置，其特征在于，所述装置包括：
地图获取模块，用于接收终端发送的待评估区域的二维数字地图，其中，所述二维数字地图携带有所述待评估区域内建筑的建筑高度值；所述二维数字地图的生成方法，包括：从三维GIS建筑数据库中获取与所述待评估区域对应的三维GIS建筑数据和矢量地图；根据所述三维GIS建筑数据将所述矢量地图转换为二维数字地图；
地图分割模块，用于获取待评估区域的预设分割尺寸；根据所述矢量地图的比例尺对所述预设分割尺寸进行调整，得到所述二维数字地图的地图分割尺寸；根据所述地图分割尺寸对所述二维数字地图进行分割，得到分割元地图；
高度计算模块，用于根据所述建筑高度值计算所述分割元地图的建筑平均高度值；获取所述分割元地图的建筑面积和地图面积的比值，得到建筑面积比；根据所述建筑平均高度值和所述建筑面积比计算地表微地形高度；
粗糙度计算模块，用于根据所述分割元地图的地表微地形高度计算所述待评估区域的地面粗糙度，并发送给所述终端。
6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。
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