CN111684450A - 自动生成用于城区设计项目的具有特征拓扑的设计的技术 - Google Patents

自动生成用于城区设计项目的具有特征拓扑的设计的技术 Download PDF

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Abstract

城区设计管线自动地为城区设计项目生成设计选项。城区设计管线包括几何引擎和评估引擎。几何引擎分析与城区设计项目相关联的设计准则、设计目标和设计启发，然后生成大量候选设计。设计准则指定了与待开发的土地区域相关联的地产边界。设计目标指示从现有城区布局得到的特定类型的拓扑。设计启发包括用于生成具有特定类型拓扑的设计的不同建造规则集。几何引擎生成符合地产边界并具有与现有城区布局共有的拓扑特征的候选设计。

Description

自动生成用于城区设计项目的具有特征拓扑的设计的技术
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月10日提交的、序列号为62/584,711、标题为“用于城区和社区规划的生成式设计技术(Generative Design Techniques for Urban andNeighborhood Planning)”的美国临时专利申请的优先权权益，该申请要求于2018年11月8日提交的、序列号为16/184,974、标题为“自动生成用于城区设计项目的具有特征拓扑的设计的技术(Techniques for Automatically Generating Designs HavingCharacteristic Topologies for Urban Design Projects)”的美国专利申请的优先权权益，并且该申请要求于2018年11月8日提交的、序列号为16/184,975、标题为“自动生成用于城区设计项目的具有特征拓扑的设计的技术(Techniques for AutomaticallyGenerating Designs Having Characteristic Topologies for Urban DesignProjects)”的美国专利申请的优先权权益。这些相关申请的主题在此通过引用并入本文。
技术领域
本发明的实施例总体上涉及计算机辅助设计技术，并且更具体地，涉及用于自动生成用于城区设计项目的具有特征拓扑的设计的技术。
背景技术
在典型的城区设计项目中，设计师生成用于开发地产(property)的设计。例如，设计师可以规划在房屋细分中要建造的许多房屋的放置(placement)和组织。设计师通常基于与城区设计项目相关联的各种设计准则和设计目标，通过动手和/或动脑做出许多设计选择来生成每个设计。
城区设计项目中的一个常见设计准则是，建造只能在正在开发的地产的边界内进行。因此，当做出各种设计选择时，设计师必须动手和/或动脑使他/她的设计的组织适应相关的地产边界。例如，设计师可以放置一条垂直于给定地产边界的道路，以为相关地产产生入口/出口点。城区设计项目中的一个常见设计目标是，给定的设计应具有从既有(pre-existing)城区布局得到的特征，这些特征(characteristic)可以包括特征特点(characteristic feature)或一般组织原则。为了解决该设计目标，设计师通常必须研究既有城区布局，然后利用直觉和创造力来生成包含既有城区布局的一个或更多个特征的设计。例如，设计师可以观察到既有城区布局包括三个访问点，然后生成也包括三个访问点的一个或更多个设计。作为第二个示例，设计师可以观察到既有布局包括街道和流通(circulation)的径向模式，然后生成也包括街道和流通的径向模式的一个或更多个设计。
上述方法的一个缺点是，设计师不能总是生成既适合于相关地产边界又包括从既有城区布局得到的特征的设计。特别是，地产边界通常具有复杂且尴尬的形状，这给设计师在设计时带来了困难。此外，这些地产边界可能和与既有城区布局相关联的地产边界有显著差异，这阻止了设计师重新使用那些既有城区布局。相反，既有城区布局有时具有复杂而详细的拓扑，其无法轻易适应设计师正在为其开发设计的地产的边界。因此，设计师生成的设计经常要么不适合正在为其开发设计的地产的边界，要么不包括从任何既有城区布局中得到的特征。因此，实际上，设计师通常必须经过多次迭代才能修改设计，直到生成可行的设计为止。
上述方法的另一个缺点是，基于特定的地产边界和特定的既有城区布局为给定的城区设计项目做出设计选择的过程通常不能轻易地应用于其他后续的城区设计项目。特别是，后续的城区设计项目通常具有不同的地产边界，或者需要反映不同的既有城区布局。因此，对于每个新的城区设计项目，通常必须从头开始开发设计师所遵循的且如上所述的迭代设计过程。
如前所述，本领域需要的是用于为城区设计项目生成设计的更有效的技术。
发明内容
各种实施例包括一种用于经由计算机辅助设计(CAD)应用程序生成用于城区设计项目的设计的计算机实现的方法，包括：经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的第一设计准则为多个候选设计生成设计网格，经由所述几何引擎，基于第一建造规则集和第一建造参数集用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中，根据从与既有城区布局相关联的既有拓扑得到的第一拓扑，所述第一结构集被组织在所述第一候选设计中，经由所述CAD应用程序中包括的评估引擎，基于所述第一拓扑生成用于所述第一候选设计的第一拓扑度量，其中所述第一拓扑度量指示包括在所述第一候选设计中的第一数量的特征特点，所述第一数量的特征特点也包括在所述既有城区布局中，经由所述几何引擎，基于所述第一建造规则集和第二建造参数集用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中，根据从既有拓扑得到的第二拓扑，所述第二结构集被组织在所述第二候选设计中，经由所述评估引擎，基于所述第二拓扑生成用于所述第二候选设计的第二拓扑度量，其中所述第二拓扑度量指示包括在所述第二候选设计中的第二数量的特征特点，所述第二数量的特征特点也包括在所述既有城区布局中，以及经由所述评估引擎确定所述第二拓扑度量超过所述第一拓扑度量，从而指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计更高排名的设计。
所公开的城区设计管线的至少一个技术优势在于，自动生成设计选项，其既考虑当前的地产边界，还包括从现有城区布局的拓扑得到的特征特点。因此，设计师可以基于复杂的地产边界生成设计选项，这些设计选项包括与既有城区布局相似的属性。
附图说明
为了可以详细地理解各种实施例的上述特征的方式，可以通过参考各种实施例来对以上简要概述的发明构思进行更具体的描述，其中在附图中示出了一些实施例。然而，应注意，附图仅示出了本发明构思的典型实施例，因此不应视为以任何方式限制范围，并且存在其他等效的实施例。
图1示出了被配置为实现本发明的一个或更多个方面的系统；
图2是根据本发明的各种实施例的图1的城区设计管线的更详细图示；
图3是根据本发明的各种实施例的图2的几何引擎的更详细图示；
图4是根据本发明的各种实施例的用于生成与城区设计项目的设计选项相关联的几何形状的方法步骤的流程图；
图5示出了根据本发明的各种实施例的由图3的网格生成模块处理以生成设计网格的地产边界；
图6示出了根据本发明的各种实施例的位于设计空间的相对侧上的图5的地产边界的部分；
图7示出了根据本发明的各种实施例的被离散化为相对顶点的图6的地产边界的部分；
图8示出了根据本发明的各种实施例的被连接以形成曲线集的图7的相对顶点；
图9示出了根据本发明的各种实施例的被离散化为顶点集的图8的曲线；
图10示出了根据本发明的各种实施例的被连接以形成粗糙网格的图9的顶点集；
图11示出了根据本发明的各种实施例的如何使图10的粗糙网格松弛以形成设计网格；
图12是根据本发明的各种实施例的用于基于一个或更多个地产边界生成用于设计选项的设计网格的方法步骤的流程图；
图13示出了根据本发明的各种实施例的图3的社区拓扑模块选择以形成道路网的图11的设计网格的部分；
图14示出了根据本发明的各种实施例的图13的道路网如何将设计网格划分为区域；
图15示出了根据本发明的各种实施例的图14的区域如何被修改以生成社区细分；
图16是根据本发明的各种实施例的用于为设计选项生成道路和社区拓扑的方法步骤的流程图；
图17示出了根据本发明的各种实施例的图3的房屋拓扑模块为社区细分内的房屋单元生成的放置；
图18示出了根据本发明的各种实施例的由图3的公寓拓扑模块识别出的图17的社区细分的未占用区域；
图19示出了根据本发明的各种实施例的图3的公寓拓扑模块为图18的未占用区域之一内的公寓大楼生成的放置；
图20示出了根据本发明的各种实施例的由图2的房屋拓扑模块和公寓拓扑模块生成的社区布局；
图21是根据本发明的各种实施例的用于针对设计选项用居住单元填充社区细分的方法步骤的流程图；
图22示出了根据本发明的各种实施例的从既有城区布局的拓扑得到的设计选项；
图23示出了根据本发明的各种其他实施例的从另一既有城区布局的拓扑得到的设计选项；以及
图24示出了根据本发明的各种其他实施例的从另一既有城区布局的拓扑得到的设计选项。
具体实施例
在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对各种实施例的更透彻的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有一个或更多个这些具体细节的情况下实践本发明构思。
如上所述，设计师通常依靠直觉和经验来生成既尊重给定的地产边界又在拓扑上看起来类似于既有城区布局的设计。但是，这样做可能很困难，因为地产边界通常具有复杂且尴尬的形状，这些形状和与现有布局关联的地产边界明显不同。同样，现有城区布局可能具有复杂的拓扑结构，其难以适应不同的地产边界。因此，设计师通常会生成不符合地产边界或看起来不受现有城区布局启发的设计。实际上，设计师通常必须多次迭代地修改设计，直到生成可行的设计为止。此外，此迭代过程无法应用于其他城区设计项目。因此，设计师通常必须从头开始进行每个新的城区设计项目。
为了解决这些问题，本发明的实施例包括一种城区设计管线，其自动生成用于城区设计项目的设计选项。城区设计管线包括几何引擎和评估引擎。几何引擎分析与城区设计项目相关联的设计准则(criteria)、设计目标和设计启发(heuristic)，然后生成大量候选设计。设计准则指定了与待开发的土地区域相关联的地产边界等等。设计目标指示应优化的特定目标函数以及设计应具有的各种属性，包括从现有城区布局得到的特定类型的拓扑。设计启发包括用于生成具有不同类型拓扑的设计的不同建造规则集。几何引擎生成符合地产边界并具有与现有城区布局共同的拓扑特征的候选设计。每个候选设计都包括适合于用占用物填充土地区域的道路、房屋单元、公寓单元和公园场地(parkland)的不同布局。
评估引擎根据设计度量集评估每个候选设计，以告知几何引擎的进一步迭代。基于这些设计度量，几何引擎修改候选设计，以生成可更有效地优化设计度量的附加设计。几何引擎和评估引擎以这种方式迭代地运行，直到满足收敛标准并生成最终的设计选项集为止。这些设计选项的拓扑不仅符合地产边界，而且还包括与现有城区布局相似的拓扑特点。
所公开的城区设计管线的至少一个技术优势是自动生成设计选项，其不仅尊重当前的地产边界，而且还包括从现有城区布局的拓扑得到的特征特点(characteristicfeature)。因此，设计师可以基于复杂的地产边界生成设计选项，其具有类似于现有城区布局的特点。另一个技术优势是，所公开的城区设计管线包括可重复的组件，这些组件可以轻松地适应具有不同地产边界的其他城区设计项目，而这些项目需要受到不同的现有城区布局的启发。因此，与常规的手动技术相比，可以大大加快生成设计的过程。这些技术优势代表了相对于现有技术方法的多项技术进步。
系统总览
图1示出了被配置为实现本发明的一个或更多个方面的系统。如图所示，系统100包括一个或更多个客户端110和一个或更多个服务器130，其被配置为相互操作以生成用于城区设计项目的一组设计选项140。给定的客户端110或给定的服务器130可以是任何技术上可行类型的计算机系统，包括台式计算机、膝上型计算机、移动设备，计算设备的虚拟化实例、分布式和/或基于云的计算机系统等等。客户端110和服务器130经由网络150耦合在一起。网络150可以是任何技术上可行的互连通信链路的集合，包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、万维网或因特网等等。
如进一步所示，客户端110包括耦合在一起的处理器112、输入/输出(I/O)设备114和存储器116。处理器112包括被配置为处理数据和执行软件应用程序的任何技术上可行的硬件单元集。举例来说，处理器112可包括一个或更多个中央处理器(CPU)。I/O设备114包括被配置为执行输入和/或输出操作的任何技术上可行的设备集，包括例如显示设备、键盘和触摸屏等等。
存储器116包括被配置为存储数据和软件应用程序的任何技术上可行的存储介质，例如，硬盘、随机存取存储器(RAM)模块和只读存储器(ROM)。存储器116包括客户端侧城区设计管线120(0)。客户端侧城区设计管线120(0)是一种软件应用程序，其当由处理器112执行时，会使得处理器112参与生成设计选项140。这样做时，客户端侧城区设计管线120(0)与位于服务器130内的相应的客户端侧城区设计管线120(1)交互操作，如下文更详细描述的。
服务器130包括耦合在一起的处理器132、I/O设备134和存储器136。处理器132包括被配置为处理数据和执行软件应用程序的任何技术上可行的硬件单元集，例如一个或更多个CPU。I/O设备134包括被配置为执行输入和/或输出操作的任何技术上可行的设备集，例如显示设备、键盘或触摸屏等等。
存储器136包括被配置为存储数据和软件应用程序的任何技术上可行的存储介质，诸如，例如硬盘、RAM模块和ROM。存储器136包括服务器侧城区设计管线120(1)。服务器侧城区设计管线120(1)是一种软件应用程序，其当由处理器132执行时，使处理器132参与生成设计选项140。这样做，服务器侧城区设计管线120(1)与客户端侧城区设计管线120(0)交互操作，如上所述。
在操作中，客户端侧城区设计管线120(0)的一个或更多个实例和服务器侧城区设计管线120(1)的一个或更多个实例交互操作以生成多个设计选项140(0)–140(N)。每个设计选项140描述用于将实物(physical)地产开发为具有特定拓扑的不同开发规划。与给定的设计选项140相关联的拓扑符合与有形地产相关联的地产边界，并且还与现有城区布局共享组织属性。通常，一个或更多个客户端侧城区设计管线120(0)和一个或更多个服务器侧城区设计管线120(1)共同表示分布式软件实体的不同部分。因此，为简单起见，客户端侧城区设计管线120(0)和服务器侧城区设计管线120(1)在本文中将统称为城区设计管线120。下面结合附图2更详细地描述城区设计管线120。
图2是根据本发明的各种实施例的图1的城区设计管线的更详细图示。如图所示，城区设计管线120包括几何引擎200和评估引擎210。几何引擎200和评估引擎210被配置为执行迭代过程，以基于设计准则202、设计目标204和设计启发206生成设计选项140。
设计准则202可以包括设计约束，该设计约束通常描述在生成设计选项140时应避免的设计特点和/或设计属性。给定的设计约束可以指示例如在其中结构的建造不会发生的有形地产区域，无法超过的结构的最大楼层数，道路的不允许的放置模式等。设计约束可以从当地发展法规和/或建筑规范以及从城区设计项目中一个或更多个利益相关者收到的方针中得到。
设计准则202还可以包括通常描述应包括在设计选项140中的设计的特点和/或属性的设计要求。给定的设计要求可以指示例如结构的一个或更多个所需取向(orientation)，每个结构所需的停车场的数量，道路交叉口的目标配置等。设计要求可以从地方发展法规和/或建筑规范以及从城区设计项目中一个或更多个利益相关者收到的方针中得到。
设计准则202包括与要开发的有形地产相关联的地产边界。例如，设计准则202可以包括描绘地产边界的一系列顶点。地产边界可以具有任何技术上可行的形状，包括简单的形状(例如正方形和其他多边形)，以及更复杂的形状(包括直线段和曲线段)。通常，地产边界是封闭轮廓，它定义了要开发的土地区域。
设计目标204包括在生成设计选项140时要最大化或最小化的一组目标函数。给定的目标函数量化给定设计的特定属性。在实践中，设计目标204包括目标函数，其量化太阳能收集，与结构中的窗户相关联的可用视线，与结构相关联的院子的大小，社区(neighborhood)的多样性，工程(program)的分布，项目总成本和项目总利润。
另外，设计目标204包括应由任何给定的候选设计208仿真的至少一种类型的拓扑的指示。如本文所指，术语“拓扑”是指给定设计中结构的组织以及这些结构之间的互连模式中的至少一个。例如，给定设计的拓扑可以指代给定设计内各种房屋的放置和/或连接这些房屋的道路的布局。
设计启发206包括用于生成具有不同类型拓扑的设计的不同建造规则集。例如，第一建造规则集可用于生成设计，其中许多垂直道路定义了由高层公寓大楼填充的地块(parcel)网格。给定的建造规则集可以从现有城区布局的拓扑中得到。在上述示例中，第一建造规则集可以从曼哈顿的拓扑得到，其中高层公寓大楼填充由道路网格定义的区域。
在一个实施例中，设计启发206包括与道路生成相关联的规则。这样的规则可以包括控制路段的长度、宽度、放置和取向的规则，以及控制路段如何相互连接的规则。在另一个实施例中，设计启发206包括与社区的生成相关联的规则。这样的规则可以包括控制社区的维度、纵横比、形状和对齐的规则。在又一个实施例中，设计启发206包括与居住单元的放置相关联的规则。这些规则可以包括控制居住单元的方向、分组和变化的规则，以及控制各个居住单元的几何形状的规则。
在操作中，几何引擎200接收设计准则202、设计目标204和设计启发206，并生成用于城区设计项目的候选设计208。每个候选设计208描述用于开发具有各种结构、道路和与城区设计项目相关联的其他固定物的有形地产的不同的开发规划。给定的候选设计208满足部分或全部设计准则202，因此通常被认为是可行的设计。候选设计208也以不同程度实现设计目标204。最终，由于候选设计208以上述方式根据设计启发206建造，因此那些设计的拓扑至少具有一些共同的组织特征。
在一个实施例中，几何引擎200可以通过参数化包括在设计启发206中的建造规则集并且然后选择参数集来生成每个候选设计208。几何引擎200可以基于不同的参数集来生成每个候选设计208，以便产生具有相似特点的不同候选设计208。
评估引擎210基于包括在设计目标204中的目标函数来评估每个候选设计208，以生成设计度量212。为给定的候选设计208生成的设计度量212量化设计目标204被给定候选设计208满足的程度。一些设计度量212量化给定候选设计208的太阳能收集，可用视线，院子大小，社区多样性，工程分布，项目总成本和项目总利润。
在一个实施例中，为给定候选设计208生成的拓扑度量指示候选设计的拓扑与现有城区布局的拓扑相似的程度。评估引擎210可通过将候选设计208的拓扑与现有城区布局的拓扑进行比较，然后计算相似特点或属性的总数，来计算拓扑度量。例如，如果现有城区布局的拓扑包括许多5路(5-way)交叉路口，则评估引擎210可以计数候选设计208的拓扑中包括的5路交叉路口的数量。评估引擎210然后可以将该数量与现有城区布局中包含的5路交叉路口的数量进行比较，以生成拓扑度量。
几何引擎200结合候选设计208分析设计度量212，然后基于设计启发206重新生成和/或修改候选设计208，以生成候选设计208的改进版本，其在仍满足设计准则202的同时更好地实现设计目标204。以描述的方式，几何引擎200和评估引擎210完成城区设计管线120的迭代。在随后的迭代中，评估引擎210为候选设计208的这些改进版本生成设计度量212，并且几何引擎200再次重新生成和/或修改候选设计208。
几何引擎200和评估引擎210进行迭代，直到满足一个或更多个收敛标准为止。当满足了收敛标准时，城区设计管线120输出候选设计208的最终集合作为设计选项140。在一个实施例中，几何引擎200和评估引擎210执行多目标求解器，以便生成和/或更新候选设计208，直到设计度量212达到收敛标准中指定的特定阈值为止。
当如上所述生成候选设计208时，几何引擎200实现多步过程，下面将结合图3对其进行更详细的描述。
图3是根据本发明的各种实施例的图2的几何引擎的更详细的说明。如图所示，几何引擎200包括以顺序布置组织的各种模块。那些模块包括网格生成模块300、社区拓扑模块310、房屋拓扑模块320、公寓拓扑模块330和植被模块340。所示的每个模块在候选设计208的生成中执行不同的操作集。
网格生成模块300基于与待开发的有形地产相关联的地产边界为候选设计208生成初始网格。下面结合图5-图12更详细地描述在网格生成模块300期间执行的各种操作。社区拓扑模块310基于在网格生成模块300期间生成的初始网格并基于设计启发206，生成互连道路网以定义社区拓扑。以下结合图5和图13-图16更详细地描述在社区拓扑模块310期间执行的各种操作。房屋拓扑模块320在经由社区拓扑模块310并基于设计启发206生成的社区内生成房屋单元的拓扑。下面结合图5和图17-图21更详细地描述房屋拓扑模块320。公寓拓扑模块330基于设计启发206来在社区的未占用部分中生成公寓单元的拓扑。下面结合图5和图17-图21来描述公寓拓扑模块330以及房屋拓扑模块320。植被模块340用植被和公园场地填充候选设计208的未占用区域。下面结合图5更详细地描述植被模块340。
几何引擎200执行上述各种模块，以程序地生成多个候选设计208。下面描述由这些模块执行的各种操作。
图4是根据本发明的各种实施例的、用于生成与城区设计项目的设计选项相关联的几何形状(geometry)的方法步骤的流程图。尽管结合图1-图3的系统描述了方法步骤，但是本领域技术人员将理解，被配置为以任何顺序执行方法步骤的任何系统都落在本发明的范围内。
如图所示，方法400在步骤402开始，其中几何引擎200获得与城区设计项目相关联的设计准则202、设计目标204和设计启发206。设计准则202可以包括描述在生成设计选项140时应当避免的设计的特点和/或属性的设计约束。设计准则202还可以包括描述应当包括在设计选项140内的设计的特点和/或属性的设计要求。设计目标204包括一组目标函数，在生成设计选项140时应将其最大化或最小化。设计目标204还指示应基于其生成候选设计208的特定拓扑。设计启发206包括用于生成候选设计208的不同的建造规则集，所述候选设计208具有在组织上类似于可与现有城区布局相关联的现有拓扑的拓扑。
在步骤404处，几何引擎200中的网格生成模块300基于设计准则202生成设计网格。特别地，网格生成模块300执行一系列几何操作，并在设计准则202中包括地产边界。设计网格符合地产边界，并允许有效放置其他结构。图5-图11描绘了网格生成模块300如何建造设计网格的示例。
在步骤406，几何引擎200中的社区拓扑模块310基于设计启发206生成道路网，以将设计网格划分为社区细分。道路网包括相互连接以形成拓扑的各种路段，该拓扑可类似于与现有城区布局关联的道路拓扑。设计启发206包括用于生成道路拓扑的建造规则，该道路拓扑和与现有城区布局相关联的道路拓扑具有共同的组织特征。例如，现有城区布局可包括长大道，这些大道被短而弯曲的小巷所打断(punctuate)。设计启发206将包括建造规则，该建造规则使社区拓扑模块310生成与短而弯曲的小巷相交的长大道。图13-图15描绘了社区拓扑模块310如何建造道路网以形成社区的示例。
在步骤408中，几何引擎200中的房屋拓扑模块320基于设计启发206，在步骤406中用房屋单元填充社区细分。设计启发206包括用于放置和布置房屋单元以反映现有城区布局中房屋的组织的建造规则。例如，现有城区布局可包括4到6排房屋，这些房屋从道路后退固定距离设置。设计启发206将包括使房屋拓扑模块320将房屋定位在具有特定街道偏移的短排中的建造规则。图17描绘了房屋拓扑模块320如何放置房屋单元的示例。
在步骤410中，几何引擎200中的公寓拓扑模块330基于设计启发206用公寓大楼填充社区细分的未占用部分。设计启发206包括用于放置和布置公寓大楼以反映现有城区布局中公寓大楼的组织的建造规则。例如，现有城区布局可包括公寓大楼，该公寓大楼的长边沿最近的主要十字街道延伸。设计启发206将包括使几何引擎200将公寓大楼定位成遵循该相同模式的建造规则。图18-图20描绘了几何引擎200如何放置公寓单元的示例。
在步骤410，几何引擎200中的植被模块340将公园场地和/或植被合并到社区细分的其余区域中。几何引擎200可以实现任何技术上可行的方法以放置植被，包括强力技术以及随机化方法。
几何引擎200中包括的各种模块实现方法400的不同步骤以生成候选设计208。在一个实施例中，网格生成模块300在生成一组候选设计208时仅实现一次步骤400和402，然后几何引擎200内的其余模块多次实现步骤406、408、410和412，以为每个不同的候选设计208建造不同的几何形状。上述方法的优点是自动生成候选设计以符合地产边界，同时也类似于现有城区布局。
网格生成模块
图3的网格生成模块300执行一系列几何建造步骤，以生成符合与要开发的地产相关联的地产边界的设计网格。图5-图11描绘了网格生成300如何执行这些建造步骤的各种示例。
图5示出了根据本发明的各种实施例的、由图3的网格生成模块处理以生成设计网格的地产边界。如图所示，地产边界500围绕设计空间510。地产边界500具有半不规则的轮廓，该轮廓具有一些长边以及几个小边。在城区开发项目中，所示出的具有某级别的不规则性的地产边界可能很常见。设计师通常很难生成高效且有效地使用不规则地产边界(如所示)所包围的设计空间的设计。除了其他方面，要放置在该空间中的结构可能具有与地产边界中的不规则形状不对齐的规则形状。在候选设计208的生成期间，几何引擎200从设计准则202获得地产边界500并识别设计空间510。几何引擎200然后执行下面更详细描述的一系列附加步骤以生成设计网格。
图6示出了根据本发明的各种实施例的、位于设计空间的相对侧上的图5的地产边界的部分。如图所示，部分600和610位于设计空间510的相对侧上。几何引擎200可以使用几种不同的技术来识别部分600和610。在一个实施例中，几何引擎200识别平均取向更接近垂直而不是水平的线段的连续序列。在另一个实施例中，几何引擎200消除了具有大于阈值长度的任何水平线段，并保留了地产边界500的其余部分。
图7示出了根据本发明的各种实施例的、被离散化为相对顶点的图6的地产边界的部分。如图所示，顶点700代表部分600，而顶点710代表部分610。顶点700和710通常包括相同数量的顶点。几何引擎200可以经由任何技术上可行的方法进行下采样和/或离散化来生成顶点700和710。在一个实施例中，几何引擎200可以在离散化给定部分之前执行平滑操作，以避免离散化非常小的线段。例如，当生成顶点710时，在离散化部分610之前，几何引擎200可以平滑区域720。
图8示出了根据本发明的各种实施例的、被连接以形成曲线集的图7的相对顶点。如图所示，曲线800跨越在顶点700和710中包括的相对顶点之间。如上所述，顶点700和710包括相同数量的顶点。几何引擎200通过将顶点700中的每个顶点顺序地连接到顶点710中的对应顶点来生成曲线800。每个曲线800可以具有一定程度的曲率或者可以是完全笔直的。在一个实施例中，几何引擎200延伸不满足地产边界500的任何曲线，以便将那些曲线连接到地产边界500。
图9示出了根据本发明的各种实施例的、被离散化为顶点集的图8的曲线。如图所示，顶点900跨越地产边界500的相对部分之间的设计区域510。几何引擎200通过离散化图8的曲线800来生成顶点900。顶点900被设置在通常符合地产边界500的规则格子中，并覆盖具有近似相同密度的顶点的设计区域510的所有部分。
图10示出了根据本发明的各种实施例的、被连接以形成粗糙网格的图9的顶点集。如图所示，粗糙网格1000是多边形的网格。几何引擎200通过连接包括顶点900的相邻顶点来生成粗糙网格1000。粗糙网格1000可具有带有稍微不规则多边形的区域，例如区域1010，几何引擎200随后将其简化。
图11示出了根据本发明的各种实施例的、如何使图10的粗糙网格松弛(relax)以形成设计网格。如图所示，设计网格1100是粗糙网格1000的松弛版本。例如，区域1110包括比粗糙网格1000的区域1010更多的规则多边形。在生成设计网格1100时，几何引擎200可以执行任何技术上可行的方法来简化和/或松弛多边形网格。
总体上参考图5-图11，网格生成模块300依次执行上述技术，以基于给定的地产边界500生成设计网格1100。实际上，几何引擎200生成一个设计网格1100，基于其，生成所有候选设计208。在一个实施例中，网格生成模块300可以替代地为部分或全部候选设计208生成不同的设计网格。
图12是根据本发明的各种实施例的、用于基于一个或更多个地产边界生成用于设计选项的设计网格的方法步骤的流程图。尽管结合图1-图11的系统描述了方法步骤，但是本领域技术人员将理解，被配置为以任何顺序执行方法步骤的任何系统都落在本发明的范围内。
如图所示，方法1200在步骤1202开始，其中网格生成模块300基于设计准则202确定地产边界。该地产边界围绕与城区开发项目相关联的设计区域。地产边界可以被定义为曲线、线段、各个点等的集合。上面结合图5通过示例的方式描述了步骤1202。
在步骤1204，网格生成模块300识别位于设计区域的相对侧上的地产边界的部分。所识别出的部分可以是例如设计区域的东西边界。在一个实施例中，网格生成模块300可以通过确定两个线段集来识别地产边界的相对部分，该两个线段集通常较水平线更垂直放置(反之亦然)。上面结合图6通过示例描述了步骤1204。
在步骤1206，网格生成模块300将在步骤1204处识别出的地产边界的部分离散化为相对顶点集。网格生成模块300使用任何技术上可行的离散化方法为地产边界的每个部分生成相同数量的顶点。与给定部分关联的顶点可以具有相等的间距，但不必和与另一部分关联的顶点具有相同的间距。上面结合图7通过示例描述了步骤1206。
在步骤1208，网格生成模块300连接相对顶点以生成跨越设计区域的曲线集。例如，网格生成模块300可以顺序地处理一个相对顶点集中的每个顶点以及另一个相对顶点集中的对应顶点，并且将两个顶点用曲线连接。该曲线可以具有任何程度的曲率，包括零曲率。上面结合图8通过示例描述了步骤1208。
在步骤1210，网格生成模块300离散化曲线集以产生覆盖设计区域的顶点集。这样做，网格生成模块300使用任何技术上可行的方法进行下采样和/或离散化，来将每个曲线离散化。给定离散化曲线内的顶点的间距可以相等，但不必与其他离散化曲线中的间距相同。上面结合图9通过示例描述了步骤1210。
在步骤1212，网格生成模块300连接相邻的顶点以生成初始设计网格。例如，对于给定的顶点，网格生成模块300可以确定到那个顶点的四个最接近的顶点，然后生成将顶点耦合到那四个最接近的顶点的短线段，从而生成初始网格的一部分。初始网格可具有不规则性，其可以在后续步骤中进行平滑处理。上面结合图10以示例的方式描述了步骤1212。
在步骤1214，网格生成模块300简化和/或松弛在步骤1212处生成的粗糙设计网格以生成设计网格。网格生成模块300可以实现任何技术上可行的使网格松弛方法，以在生成设计网格时使该粗糙设计网格松弛和/或简化该粗糙设计网格。在一个实施例中，网格生成模块300为每个候选设计208生成不同的设计网格。实际上，网格生成模块300仅需要生成一个设计网格。上面结合图11通过示例的方式描述了步骤1214。
在上面结合图2所述的迭代设计过程中，网格生成模块300实现方法1200。一旦生成了设计网格，社区拓扑模块310就实现下面结合图13-图16描述的技术。
社区拓扑模块
社区拓扑模块310执行一系列几何建造步骤以生成将设计网格细分为社区的道路网，从而形成社区拓扑。图13-图15描绘了社区拓扑模块310如何执行这些建造步骤的示例。
图13示出了根据本发明的各种实施例的、图3的社区拓扑模块选择以形成道路网的图11的设计网格的部分。如图所示，设计网格1100包括纵向线段1300和横向线段1310(0)、1310(1)和1310(2)。社区拓扑模块310选择线段1310和1300，然后将道路类型分配给每个线段以生成道路网1320。社区拓扑模块310基于设计启发206执行这些操作。因此，道路网1320具有带有特定特征的拓扑。这些特征可以从与现有城区布局关联的道路拓扑中得到。
例如，现有城区布局可以包括道路拓扑，其中长大道跨越土地区域并且与垂直的短街道相交。然后，设计启发208将包括建造规则，该建造规则使网络拓扑模块310选择一个或更多个长大道，例如纵向线段1300，以及几个较短的街道，例如横向线段1310。社区拓扑模块310为每个不同的候选设计208选择不同的线段集。因此，候选设计208通常具有不同的道路拓扑，所述不同的道路拓扑具有共同特征。
图14示出了根据本发明的各种实施例的、图13的道路网如何将设计网格划分为区域。如图所示，设计网格1100包括位于网络1320的部分之间的区域1400(0)至1400(7)。一些较大的区域1400形成社区细分，而一些较小的区域1400可以合并在一起以形成社区细分。
图15示出了根据本发明的各种实施例的、图14的区域如何被修改以生成社区细分。如图所示，社区拓扑模块310经由各种技术调整图14的区域1400以形成社区细分1500。特别地，社区拓扑模块310合并区域1400(0)和1400(1)以形成社区细分1500(0)，合并区域1400(2)和1400(3)以形成社区细分1500(1)，以及合并区域1400(6)和1400(7)以形成社区细分1500(4)。
社区拓扑模块310基于设计启发206选择这些特定区域1400以彼此合并。例如，设计启发206可以指示社区细分1500应该具有最小尺寸，以便与现有城区布局在几何上保持一致。因此，社区拓扑模块310将合并不满足该最小尺寸的相邻区域1400。
社区拓扑模块310还调整区域1400(4)和1400(5)的尺寸以分别生成社区细分1500(2)和1500(3)。社区拓扑模块310基于设计启发206来选择这些特定区域以进行调整。例如，设计启发206可以指示社区细分1500应该仅具有特定范围的纵横比，该特定范围的纵横比与现有城区布局在几何上一致。因此，社区拓扑模块310可以确定区域1400(4)太窄并且应当被调整以形成社区细分1500(2)。社区拓扑模块310还可以确定可以安全地调整区域1400(5)以补偿区域1400(4)的扩展，而不会显著影响该区域的纵横比。
总体上参考图13-图15，社区拓扑模块310基于设计启发206来执行上述操作，以便生成其拓扑类似于与现有城区布局相关联的拓扑的道路和社区细分。在一个实施例中，用户可以选择一个或更多个城区布局作为用于生成候选设计208的起点，并且当为那些候选设计208建造道路和社区几何形状时，社区拓扑模块320然后可以实现相应的设计启发206。
图16是根据本发明的各种实施例的、用于为设计选项生成道路和社区拓扑的方法步骤的流程图。尽管结合图1-图15的系统描述了方法步骤，但是本领域技术人员将理解，被配置为以任何顺序执行方法步骤的任何系统都落在本发明的范围内。
如图所示，方法1600在步骤1602开始，其中社区拓扑模块310在经由网格生成模块300生成的设计网格内选择一组互连网格线。社区拓扑模块310基于设计启发208选择该组互连网格线。设计启发208包括用于选择设计网格的部分以用作道路的建造规则。这些建造规则可以从现有城区布局内的道路组织中得到。上面结合图13通过示例描述了步骤1600。
在步骤1604，社区拓扑模块310将道路类型分配给每个选择的网格线以产生道路网。与在现有城区布局中发现的现有道路网相比，该道路网可以具有相似的特征特点。例如，道路网可以包括与径向间隔的街道交叉的同心圆大道。上面还结合图13通过示例的方式描述了步骤1604。
在步骤1606中，社区拓扑模块310确定设计网格的、位于经由步骤1602和1604生成的道路附近的区域。这样做，社区拓扑模块310可以识别在步骤1602和1604期间尚未被选择为道路的设计网格的任何连续部分。所确定的区域可以具有任何大小，即使是太小的区域。上面结合图14通过示例的方式描述了步骤1606。
在步骤1608，社区拓扑模块310将较小的区域合并在一起以形成较大的区域。社区拓扑模块310基于设计启发206来识别应当合并的区域，以便生成具有类似于现有城区布局的大小分布的区域。上面结合图15通过示例的方式描述了步骤1608。
在步骤1610，社区拓扑模块310修剪特定区域的面积和/或调整特定区域的纵横比以生成社区细分。社区拓扑模块310可以修剪区域以平滑不规则的边界。社区拓扑模块310可以基于设计启发206来调整区域的纵横比，以保持与其他区域的一致性。上面还结合图15通过示例描述了步骤1610。
社区拓扑模块310在上面结合图2描述的迭代设计过程期间实现方法1600。一旦道路网和社区细分生成，房屋拓扑模块320和公寓拓扑模块330实现下面结合图17-图21描述的技术。
房屋拓扑模块和公寓拓扑模块
房屋拓扑模块320和公寓拓扑模块330实现相似的操作，因此彼此结合进行描述。这两个模块都执行一系列的几何建造步骤，以将居住单元放置在上面讨论的社区细分内。图17描绘了房屋拓扑模块320如何将房屋单元放置在社区细分内的示例。图18-图20描绘了公寓拓扑模块330如何将公寓大楼放置在社区细分内的示例。
图17示出了根据本发明的各种实施例的、图3的房屋拓扑模块针对社区细分内的房屋单元生成的放置。如图所示，搜索栅格1700被投影在社区细分1710上。房屋拓扑模块320生成搜索栅格1700，以便执行强力搜索优化以确定房屋单元组1720的特定位置。在一个实施例中，房屋拓扑模块320可以分析搜索栅格1700内的组1720的每个可能的放置，并选择最大化房屋数量的放置。在搜索优化期间，房屋拓扑模块320基于设计启发206在搜索栅格1700内生成不同的放置。设计启发206可以指示例如用于以与现有城区布局中包括的房屋布置相一致的方式放置房屋的规则。
图18示出了根据本发明的各种实施例的、由图3的公寓拓扑模块识别的图17的社区细分的未占用区域。如图所示，公寓拓扑模块330将搜索栅格轮廓1800投影在社区细分1710上，以识别社区细分1710的未占用区域1810。未占用区域1810不包括任何房屋单元，并且可用于放置公寓大楼。
图19示出了根据本发明的各种实施例的、图3的公寓拓扑模块针对图18的未占用区域之一内的公寓大楼生成的放置。如图所示，公寓拓扑模块330将搜索栅格1900投影在图18的搜索栅格轮廓1800内，然后在未占用区域1810内发生约束搜索。公寓拓扑模块330执行强力搜索优化以确定公寓大楼1910的特定位置。在一个实施例中，公寓拓扑模块330可以分析搜索栅格1900内公寓大楼1910的每个可能的放置，并选择距离房屋单元组1720最远的放置。在搜索优化期间，公寓拓扑模块330基于设计启发206在搜索栅格1900内生成不同的放置。设计启发206可以指示例如用于以与包括在现有城区布局中的公寓大楼的组织相一致的方式放置公寓大楼的规则。
图20示出了根据本发明的各种实施例的、由图2的房屋拓扑模块和公寓拓扑模块生成的社区布局。如图所示，各种房屋2000和公寓大楼2010分布在不同的社区细分中。在以上面结合图17描述的方式生成房屋放置之后，房屋拓扑模块320将房屋类型分配给不同的房屋组。类似地，在以上面结合图18-图19所述的方式生成公寓放置之后，公寓拓扑模块330将公寓大楼类型分配给不同的公寓大楼。房屋和公寓的拓扑可类似于与现有城区布局相关联的拓扑，因为房屋拓扑模块320和公寓拓扑模块330基于设计启发206进行操作。在一个实施例中，设计启发206中包括的各种建造规则是基于现有城区布局的拓扑分析得到的。
图21是根据本发明的各种实施例的、用于针对设计选项用居住单元填充社区细分的方法步骤的流程图。尽管结合图1-图20的系统描述了方法步骤，但是本领域技术人员将理解，被配置为以任何顺序执行方法步骤的任何系统都落在本发明的范围内。
如图所示，方法2100在步骤2102开始，其中，图3的房屋拓扑模块320进行强力搜索优化，以在一个或更多个社区细分内生成房屋放置。房屋拓扑模块320生成搜索栅格以执行强力搜索优化，然后基于设计启发206在搜索栅格内生成不同的放置。在一个实施例中，设计启发206可以指示用于以与包括在现有城区布局中的房屋的布置相一致的方式放置房屋的规则。图17示出了房屋拓扑模块320如何实现步骤2102的示例。
在步骤2104，图3的公寓拓扑模块330识别社区细分的未占用区域以用于公寓放置。这样做时，公寓拓扑模块330将搜索栅格轮廓投影到社区细分上，以确定不包括房屋单元并且可用于放置公寓大楼的区域。图18示出了公寓拓扑模块330如何实现步骤2104的示例。
在步骤2106，公寓拓扑模块330进行强力搜索优化，以在步骤2104所识别出的未占用区域内生成公寓放置。公寓拓扑模块330将搜索栅格投影在执行步骤2104时实现的搜索栅格轮廓内。公寓拓扑模块330然后基于设计启发206来限制强力搜索优化在社区细分的未占用区域内发生。在一个实施例中，设计启发206可以指示用于以与现有城区布局中包括的公寓大楼的布置相一致的方式放置公寓大楼的规则。图19示出了公寓拓扑模块330如何实现步骤2106的示例。
在步骤2108，房屋拓扑模块320和公寓拓扑模块330分别将房屋类型分配给房屋放置，以及将公寓类型分配给公寓放置。房屋拓扑模块320和公寓拓扑模块330基于设计启发执行这些分配，以便生成受现有城区布局影响的房屋和公寓的分布。
通过方法2100，房屋拓扑模块320和公寓拓扑模块330用房屋和公寓来填充社区细分。然后植被模块340用公园场地、景观美化和/或其他形式的植被填充部分或全部剩余区域。在一个实施例中，植被模块240基于设计启发206执行这些操作，以保持与现有城区布局的一致性。
一旦几何引擎200经由上面讨论的不同模块生成候选设计208，则评估引擎210评估这些候选设计并生成设计度量212。几何引擎200和评估引擎210以所描述的方式迭代以生成设计选项140。设计选项140可以源自现有城区布局，并因此具有与现有城区布局共同的某些特征。
从现有城区布局得到的设计选项的示例
图22示出了根据本发明的各种实施例的、从既有(pre-existing)城区布局的拓扑得到的设计选项。如图所示，设计选项140(A)的特征是3路交叉路口和大小一致的社区细分等等。设计启发206(A)包括来源于具有相似特征的现有城区布局的建造规则。
图23示出了根据本发明的各种其他实施例的、从另一既有城区布局的拓扑得到的设计选项。如图所示，设计选项140(B)的特征是形成同心圆弧的大道和与这些圆弧交叉的径向街道，从而形成菱形的社区细分。设计启发206(B)包括从具有相似特征的现有城区布局中得到的建造规则。
图24示出了根据本发明的各种其他实施例的、从又一既有城区布局的拓扑得到的设计选项。如图所示，设计选项140(C)的特征是形成四边形社区细分的道路网格。设计启发206(C)包括从具有相似特征的现有城区布局中得到的建造规则。
总体上参考图22-图25，在一个实施例中，几何引擎200可以分析现有城区布局的拓扑，以便获得设计启发206(A)、206(B)和206(C)。这样做时，几何引擎200可以分析与每个现有城区布局相关联的道路拓扑、社区拓扑和居住单元拓扑，并确定那些布局的特征特点。几何引擎200然后可以确定用于将那些特征特点合并到各种设计中以生成设计启发206(A)、206(B)和206(C)的建造规则。
总之，城区设计管线为城区设计项目自动生成设计选项。城区设计管线包括几何引擎和评估引擎。几何引擎分析与城区设计项目相关联的设计准则、设计目标和设计启发，然后生成大量候选设计。设计准则指定了与待开发土地区域相关联的地产边界等。设计目标指示应优化的特定目标函数以及设计应具有的各种属性，包括从现有城区布局得到的特定类型的拓扑。设计启发包括用于生成具有不同类型拓扑的设计的不同建造规则集。几何引擎生成符合地产边界并具有与现有城区布局共同的拓扑特征的候选设计。每个候选设计都包括适合于用占用物填充土地区域的道路、房屋单元、公寓单元和公园场地的不同布局。
所公开的城区设计管线的至少一个技术优势在于，自动生成设计选项，其既考虑当前的地产边界，又包括从现有城区布局的拓扑得到的特征特点。因此，设计师可以基于复杂的地产边界生成其特点类似于现有城区布局特点的设计选项。另一个技术优势是，所公开的城区设计管线包括可重复的组件，这些组件可以轻松地适应具有不同地产边界的其他城区设计项目，而这些项目需要受到不同的现有城区布局的启发。因此，与传统的手动技术相比，可以大大加快生成设计的过程。这些技术优势代表了相对于现有技术方法的多项技术进步。
1.一些实施例包括一种用于经由计算机辅助设计(CAD)应用程序为城区设计项目生成设计的计算机实现的方法，所述方法包括：经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的第一设计准则，为多个候选设计生成设计网格；经由所述几何引擎，基于第一建造规则集和第一建造参数集用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中根据从与现有城区布局相关联的现有拓扑得到的第一拓扑，所述第一结构集被组织在所述第一候选设计中；经由所述CAD应用程序中包括的评估引擎，基于所述第一拓扑生成用于所述第一候选设计的第一拓扑度量，其中所述第一拓扑度量指示包括在所述第一候选设计中的第一数量的特征特点，所述第一数量的特征特点也包括在所述现有城区布局中；经由所述几何引擎，基于所述第一建造规则集和第二建造参数集用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中根据从所述现有拓扑得到的第二拓扑，所述第二结构集被组织在所述第二候选设计中；经由所述评估引擎，基于所述第二拓扑生成用于所述第二候选设计的第二拓扑度量，其中所述第二拓扑度量指示包括在所述第二候选设计中的第二数量的特征特点，所述第二数量的特征特点也包括在所述现有城区布局中；以及经由所述评估引擎，确定所述第二拓扑度量超过所述第一拓扑度量，从而指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计更高排名的设计。
2.根据条款1所述的计算机实现的方法，其中所述第一设计准则指示与所述土地区域相对应的地产边界，并且其中生成所述设计网格包括：建造至少部分地与所述地产边界的至少一部分对齐的多边形网格。
3.根据条款1-2中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述几何引擎基于不同的建造参数集来评估所述第一建造规则集，以生成不同的候选设计。
4.根据条款1-3中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一道路网，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数，生成与所述设计网格的第一部分相对应的第一道路；以及基于所述第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第二建造参数，生成与所述设计网格的第二部分相对应的第二道路。
5.根据条款1-4所述的计算机实现的方法，其中生成所述第一道路包括：基于所述第一建造参数评估所述第一建造规则，以确定所述第一道路的长度、宽度、放置、取向和道路类型中的至少一个。
6.根据条款1-5中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一道路和所述第二道路形成具有第一交叉类型的交叉路口，并且其中基于所述第一候选设计内具有所述第一交叉类型的交叉路口的数目来确定包括在所述第一候选设计中的所述特征特点的第一数量。
7.根据条款1-6中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一多个社区细分，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数，将所述设计网格划分为第一区域和第二区域；以及基于所述第一建造规则集中包括的第二建造规则和所述第一建造参数集中包括的第二建造参数来修改所述第一区域和所述第二区域中的至少一个，以生成包括在所述第一多个社区细分中的第一社区细分。
8.根据条款1-7中任一项所述的计算机实现的方法，其中修改所述第一区域和所述第二区域中的至少一个包括：确定所述第一区域和所述第二区域中的至少一个具有小于最小面积的面积；以及将所述第一区域与所述第二区域合并以生成所述第一社区细分。
9.根据条款1-8中任一项所述的计算机实现的方法，其中修改所述第一区域和所述第二区域中的至少一个包括：确定所述第一区域具有在纵横比的目标范围之外的第一纵横比；以及调整所述第一区域以生成所述第一社区细分，其中所述第一社区细分具有在所述纵横比的目标范围内的第二纵横比。
10.根据条款1-9中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一多个居住单元，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：将搜索栅格投影到包括在所述设计网格中的第一社区细分上；基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数为所述搜索栅格内的所述第一多个居住单元生成第一放置；以及将居住单元类型分配给包括在所述第一多个居住单元中的每个居住单元。
11.一些实施例中包括一种存储程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令在由一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器经由计算机辅助设计(CAD)应用程序通过执行以下步骤为城区设计项目生成设计：经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的第一设计准则，为多个候选设计生成设计网格；经由所述几何引擎，基于第一建造规则集和第一建造参数集用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中根据从与现有城区布局相关联的现有拓扑得到的第一拓扑，所述第一结构集被组织在所述第一候选设计中；经由所述CAD应用程序中包括的评估引擎，基于所述第一拓扑生成用于所述第一候选设计的第一拓扑度量，其中所述第一拓扑度量指示包括在所述第一候选设计中的第一数量的特征特点，所述第一数量的特征特点也包括在所述现有城区布局中；经由所述几何引擎，基于所述第一建造规则集和第二建造参数集，用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中根据从所述现有拓扑得到的第二拓扑，所述第二结构集被组织在所述第二候选设计中；经由所述评估引擎，基于所述第二拓扑生成用于所述第二候选设计的第二拓扑度量，其中所述第二拓扑度量指示包括在所述第二候选设计中的第二数量的特征特点，所述第二数量的特征特点也包括在所述现有城区布局中；以及经由所述评估引擎，确定所述第二拓扑度量超过所述第一拓扑度量，从而指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计更高排名的设计。
12.根据条款11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一设计准则指示与所述土地区域相对应的地产边界，并且其中生成所述设计网格的步骤包括：建造至少部分地与所述地产边界的至少一部分对齐的多边形网格。
13.根据条款11-12中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述几何引擎基于不同的建造参数集来评估所述第一建造规则集，以生成不同的候选设计。
14.根据条款11-13中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一道路网，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数，生成与所述设计网格的第一部分相对应的第一道路；以及基于所述第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第二建造参数，生成与所述设计网格的第二部分相对应的第二道路。
15.根据条款11-14中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中生成所述第一道路包括基于所述第一建造参数评估所述第一建造规则，以确定所述第一道路的长度、宽度、放置、取向和道路类型中的至少一个。
16.根据条款11-15中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一道路和所述第二道路形成具有第一交叉类型的交叉路口，并且其中基于所述第一候选设计内具有所述第一交叉类型的交叉路口的数目来确定包括在所述第一候选设计中的所述特征特点的第一数量。
17.根据条款11-16中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一多个社区细分，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数，将所述设计网格划分为第一区域和第二区域；以及基于所述第一建造规则集中包括的第二建造规则和所述第一建造参数集中包括的第二建造参数来修改所述第一区域和所述第二区域中的至少一个，以生成包括在所述第一多个社区细分中的第一社区细分。
18.根据条款11-17中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一多个居住单元，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：将搜索栅格投影到包括在所述设计网格中的第一社区细分上；基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数为所述搜索栅格内的所述第一多个居住单元生成第一放置；以及将居住单元类型分配给包括在所述第一多个居住单元中的每个居住单元。
19.根据条款11-18中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，还包括以下步骤：经由所述几何引擎，基于所述现有拓扑的拓扑分析来生成所述第一建造规则集，其中所述第一拓扑包括所述第一候选设计中包括的道路拓扑、社区拓扑和居住单元拓扑中的至少一个。
20.一些实施例包括一种系统，其包括：存储器，其存储计算机辅助设计(CAD)应用程序；以及处理器，其在执行所述CAD应用程序时，被配置为执行以下步骤：经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的第一设计准则，为多个候选设计生成设计网格；经由所述几何引擎，基于第一建造规则集和第一建造参数集用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中根据从与现有城区布局相关联的现有拓扑得到的第一拓扑，所述第一结构集被组织在所述第一候选设计中；经由所述CAD应用程序中包括的评估引擎，基于所述第一拓扑生成用于所述第一候选设计的第一拓扑度量，其中所述第一拓扑度量指示包括在所述第一候选设计中的第一数量的特征特点，所述第一数量的特征特点也包括在所述现有城区布局中；经由所述几何引擎，基于所述第一建造规则集和第二建造参数集，用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中根据从所述现有拓扑得到的第二拓扑，所述第二结构集被组织在所述第二候选设计中；经由所述评估引擎，基于所述第二拓扑生成用于所述第二候选设计的第二拓扑度量，其中所述第二拓扑度量指示包括在所述第二候选设计中的第二数量的特征特点，所述第二数量的特征特点也包括在所述现有城区布局中；以及经由所述评估引擎，确定所述第二拓扑度量超过所述第一拓扑度量，从而指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计更高排名的设计。
21.一些实施例包括一种用于经由计算机辅助设计(CAD)应用程序为城区设计项目生成设计的计算机实现的方法，所述方法包括：经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的一个或更多个地产边界生成围绕设计区域的闭合轮廓；经由所述几何引擎，确定所述闭合轮廓的第一区段和第二区段，其中所述第一区段和所述第二区段位于所述设计区域的相对侧上并且两者都至少部分地在第一方向上对齐；经由所述几何引擎，基于所述第一区段和所述第二区段生成第一网格线集，其中所述第一网格线集跨越所述设计区域并将所述第一区段耦合至所述第二区段；经由所述几何引擎，基于所述第一网格线集生成第二网格线集，以生成设计网格；以及经由所述几何引擎，用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中所述第一结构集位于所述闭合轮廓内，并与所述闭合轮廓的至少第一部分对齐。
22.根据条款21所述的计算机实现的方法，其中确定所述闭合轮廓的所述第一区段包括：消除所述闭合轮廓的具有与第二方向比与所述第一方向更对齐的方向的任何区段。
23.根据条款21-22中任一项所述的计算机实现的方法，其中生成所述第一网格线集包括：离散化所述闭合轮廓的所述第一区段以生成第一顶点集；离散化所述闭合轮廓的所述第二区段以生成第二顶点集；以及将包括在所述第一顶点集中的每个顶点连接到包括在所述第二顶点集中的对应顶点，以生成包括在所述第一网格线集中的不同网格线。
24.根据条款21-23中任一项包括所述的计算机实现的方法，其中生成所述第二网格线集包括：对于所述第一网格线集中包括的每个网格线，离散化所述网格线以生成跨越所述设计区域的不同的顶点集；对于每个不同的顶点集，将所述不同的顶点集中包括的每个顶点连接到另一不同的顶点集中包括的对应顶点，以生成所述第二网格线集中包括的不同网格线。
25.根据条款21-24中任一项所述的计算机实现的方法，还包括：在生成所述设计网格之前，修改所述第一网格线集和所述第二网格线集中的至少一个，以调整由所述第一网格线集和所述第二网格线集形成的至少一个多边形。
26.根据条款21-25中任一项所述的计算机实现的方法，其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：将包括在所述设计网格中的第一线段指定为第一道路，其中所述第一线段横穿所述设计区域的至少一部分，并与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐；以及将道路类型分配给所述第一道路。
27.根据条款21-26中任一项所述的计算机实现的方法，其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：确定将所述设计区域划分为第一区域和第二区域的所述设计网格的第一子集；以及基于所述第一区域和所述第二区域中的至少一个来生成第一社区细分，其中所述社区细分的至少一个边界与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐。
28.根据条款21-27中任一项所述的计算机实现的方法，其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：跨所述设计网格中包括的第一社区细分投影搜索栅格，其中所述搜索栅格的至少一侧与所述闭合轮廓的至少一部分对齐；以及迭代地将不同组的居住单元放置在所述第一社区细分内的不同位置处，直到识别出第一组居住单元，所述第一组居住单元比所述不同组的居住单元中包括的任何其他组居住单元包括更多的居住单元，其中包括在所述第一组居住单元中的第一居住单元包括与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐的至少一侧。
29.根据条款21-28中任一项所述的计算机实现的方法，还包括：经由评估引擎，基于第一目标函数生成用于所述第一候选设计的第一设计度量；经由所述评估引擎，确定所述第一设计度量小于阈值；作为响应，经由所述几何引擎，用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中所述第二结构集位于所述闭合轮廓内并与所述闭合轮廓的另一部分对齐；经由所述评估引擎，基于所述第一目标函数生成用于所述第二候选设计的第二设计度量；以及经由所述评估引擎，确定所述第二设计度量大于所述第一设计度量，指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计排名更高的设计。
30.根据条款21-29中任一项所述的计算机实现的方法，其中所述第一结构集根据第一拓扑被布置在所述第一候选设计内，所述第一拓扑是从与现有城区布局相关联的现有拓扑得到的。
31.一些实施例包括一种存储程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令在由一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器经由计算机辅助设计(CAD)应用程序通过执行以下步骤生成用于城区设计项目的设计：经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的一个或更多个地产边界生成围绕设计区域的闭合轮廓；经由所述几何引擎，确定所述闭合轮廓的第一区段和第二区段，其中所述第一区段和所述第二区段位于所述设计区域的相对侧上并且两者都至少部分地在第一方向上对齐；经由所述几何引擎，基于所述第一区段和所述第二区段生成第一网格线集，其中所述第一网格线集跨越所述设计区域并将所述第一区段耦合至所述第二区段；经由所述几何引擎，基于所述第一网格线集生成第二网格线集，以生成设计网格；以及经由所述几何引擎，用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中所述第一结构集位于所述闭合轮廓内，并与所述闭合轮廓的至少第一部分对齐。
32.根据条款31所述的非暂时性计算机可读介质，其中生成所述第一网格线集的步骤包括：离散化所述闭合轮廓的所述第一区段以生成第一顶点集；离散化所述闭合轮廓的所述第二区段以生成第二顶点集；以及将所述第一顶点集中包括的每个顶点连接到所述第二顶点集中包括的对应顶点，以生成所述第一网格线集中包括的不同网格线。
33.根据条款31-32中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中生成所述第二网格线集的步骤包括：对于所述第一网格线集中包括的每个网格线，离散化所述网格线以生成跨越所述设计区域的不同的顶点集；对于每个不同的顶点集，将所述不同的顶点集中包括的每个顶点连接到另一不同的顶点集中包括的对应顶点，以生成所述第二网格线集中包括的不同网格线。
34.根据条款31-33中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：将包括在所述设计网格中的第一线段指定为第一道路，其中所述第一线段横穿所述设计区域的至少一部分，并与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐；以及将道路类型分配给所述第一道路。
35.根据条款31-34中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：确定将所述设计区域划分为第一区域和第二区域的所述设计网格的第一子集；以及基于所述第一区域和所述第二区域中的至少一个来生成第一社区细分，其中所述社区细分的至少一个边界与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐。
36.根据条款31-35中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：跨所述设计网格中包括的第一社区细分投影搜索栅格，其中所述搜索栅格的至少一侧与所述闭合轮廓的至少一部分对齐；以及迭代地将不同组的居住单元放置在所述第一社区细分内的不同位置处，直到识别出第一组居住单元，所述第一组居住单元比所述不同组的居住单元中包括的任何其他组居住单元包括更多的居住单元，其中包括在所述第一组居住单元中的第一居住单元包括与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐的至少一侧。
37.根据条款31-36中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，还包括以下步骤：经由评估引擎，基于第一目标函数生成用于所述第一候选设计的第一设计度量；经由所述评估引擎，确定所述第一设计度量小于阈值；作为响应，经由所述几何引擎，用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中所述第二结构集位于所述闭合轮廓内并与所述闭合轮廓的另一部分对齐；经由所述评估引擎，基于所述第一目标函数生成用于所述第二候选设计的第二设计度量；以及经由所述评估引擎，确定所述第二设计度量大于所述第一设计度量，指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计排名更高的设计。
38.根据条款31-37中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一结构集根据第一拓扑布置在所述第一候选设计内，所述第一拓扑是从与现有城区布局相关联的现有拓扑得到的，以及其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：基于第一建造参数集执行从所述现有拓扑得到的第一建造规则。
39.根据条款31-38中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述现有拓扑包括所述现有城区布局中包括的道路拓扑、社区拓扑和居住单元拓扑中的至少一个。
40.一些实施例包括一种系统，包括：存储器，其存储计算机辅助设计(CAD)应用程序；以及处理器，其在执行所述CAD应用程序时，被配置为执行以下步骤：经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的一个或更多个地产边界生成围绕设计区域的闭合轮廓；经由所述几何引擎，确定所述闭合轮廓的第一区段和第二区段，其中所述第一区段和所述第二区段位于所述设计区域的相对侧上并且两者都至少部分地在第一方向上对齐；经由所述几何引擎，基于所述第一区段和所述第二区段生成第一网格线集，其中所述第一网格线集跨越所述设计区域并将所述第一区段耦合至所述第二区段；经由所述几何引擎，基于所述第一网格线集生成第二网格线集，以生成设计网格；以及经由所述几何引擎，用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中所述第一结构集位于所述闭合轮廓内，并与所述闭合轮廓的至少第一部分对齐。
以任何方式，在任何权利要求中记载的任何权利要求要素和/或在本申请中描述的任何要素的任何和所有组合都落入本发明和保护的预期范围内。
已经出于说明的目的给出了各种实施例的描述，但是并非旨在是穷举性的或限于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
本实施例的各方面可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开的各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或组合了软件和硬件方面的实施例，在本文中通常可全部称为“模块”或“系统”。此外，本公开的各方面可以采取包含在一个或更多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有包含在其上的现有计算机可读程序代码。
可以利用一个或更多个计算机可读介质的任何组合。该计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例(非穷尽列举)将包括以下内容：具有一根或更多根电线的电连接，便携式计算机磁盘，硬盘，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光纤，便携式光盘只读存储器(CD-ROM)，光存储设备，磁存储设备或前述的任何合适的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合使用的程序。
上面参考根据本公开的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。将理解的是，流程图和/或框图的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器。这些指令当经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行时，使得能够实现在流程图和/或框图的一个或更多个框中指定的功能/动作。这样的处理器可以是但不限于通用处理器、专用处理器、应用程序专用处理器或现场可编程门阵列。
附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可以代表代码的模块、段或部分，其包括用于实现一个或更多个指定的逻辑功能的一个或更多个可执行指令。还应注意，在一些替代实现方式中，框中指出的功能可以不按图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个框，或者有时可以以相反的顺序执行这些框。还应注意，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
尽管前述内容针对本公开的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以设计本公开的其他和进一步的实施例，并且本公开的范围由所附权利要求确定。

Claims (40)

1.一种用于经由计算机辅助设计(CAD)应用程序为城区设计项目生成设计的计算机实现的方法，所述方法包括：
经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的第一设计准则，为多个候选设计生成设计网格；
经由所述几何引擎，基于第一建造规则集和第一建造参数集，用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中根据从与既有城区布局相关联的既有拓扑得到的第一拓扑，所述第一结构集被组织在所述第一候选设计中；
经由所述CAD应用程序中包括的评估引擎，基于所述第一拓扑，生成用于所述第一候选设计的第一拓扑度量，其中所述第一拓扑度量指示包括在所述第一候选设计中的第一数量的特征特点，所述第一数量的特征特点也包括在所述既有城区布局中；
经由所述几何引擎，基于所述第一建造规则集和第二建造参数集，用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中根据从所述既有拓扑得到的第二拓扑，所述第二结构集被组织在所述第二候选设计中；
经由所述评估引擎，基于所述第二拓扑，生成用于所述第二候选设计的第二拓扑度量，其中所述第二拓扑度量指示包括在所述第二候选设计中的第二数量的特征特点，所述第二数量的特征特点也包括在所述既有城区布局中；以及
经由所述评估引擎，确定所述第二拓扑度量超过所述第一拓扑度量，从而指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计更高排名的设计。
2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述第一设计准则指示与所述土地区域相对应的地产边界，并且其中生成所述设计网格包括：建造至少部分地与所述地产边界的至少一部分对齐的多边形网格。
3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述几何引擎基于不同的建造参数集来评估所述第一建造规则集，以生成不同的候选设计。
4.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一道路网，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：
基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数，生成与所述设计网格的第一部分相对应的第一道路；以及
基于所述第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第二建造参数，生成与所述设计网格的第二部分相对应的第二道路。
5.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，其中生成所述第一道路包括：基于所述第一建造参数评估所述第一建造规则，以确定所述第一道路的长度、宽度、放置、取向和道路类型中的至少一个。
6.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，其中所述第一道路和所述第二道路形成具有第一交叉类型的交叉路口，并且其中基于所述第一候选设计内具有所述第一交叉类型的交叉路口的数目来确定包括在所述第一候选设计中的所述特征特点的第一数量。
7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一多个社区细分，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：
基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数，将所述设计网格划分为第一区域和第二区域；以及
基于所述第一建造规则集中包括的第二建造规则和所述第一建造参数集中包括的第二建造参数来修改所述第一区域和所述第二区域中的至少一个，以生成包括在所述第一多个社区细分中的第一社区细分。
8.根据权利要求7所述的计算机实现的方法，其中修改所述第一区域和所述第二区域中的至少一个包括：
确定所述第一区域和所述第二区域中的至少一个具有小于最小面积的面积；以及
将所述第一区域与所述第二区域合并以生成所述第一社区细分。
9.根据权利要求7所述的计算机实现的方法，其中修改所述第一区域和所述第二区域中的至少一个包括：
确定所述第一区域具有在纵横比的目标范围之外的第一纵横比；以及
调整所述第一区域以生成所述第一社区细分，其中所述第一社区细分具有在所述纵横比的目标范围内的第二纵横比。
10.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一多个居住单元，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：
将搜索栅格投影到包括在所述设计网格中的第一社区细分上；
基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数为所述搜索网格内的所述第一多个居住单元生成第一放置；以及
将居住单元类型分配给包括在所述第一多个居住单元中的每个居住单元。
11.一种存储程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令在由一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器经由计算机辅助设计(CAD)应用程序通过执行以下步骤为城区设计项目生成设计：
经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的第一设计准则，为多个候选设计生成设计网格；
经由所述几何引擎，基于第一建造规则集和第一建造参数集，用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中根据从与既有城区布局相关联的既有拓扑得到的第一拓扑，所述第一结构集被组织在所述第一候选设计中；
经由所述CAD应用程序中包括的评估引擎，基于所述第一拓扑，生成用于所述第一候选设计的第一拓扑度量，其中所述第一拓扑度量指示包括在所述第一候选设计中的第一数量的特征特点，所述第一数量的特征特点也包括在所述既有城区布局中；
经由所述几何引擎，基于所述第一建造规则集和第二建造参数集，用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中根据从所述既有拓扑得到的第二拓扑，所述第二结构集被组织在所述第二候选设计中；
经由所述评估引擎，基于所述第二拓扑生成用于所述第二候选设计的第二拓扑度量，其中所述第二拓扑度量指示包括在所述第二候选设计中的第二数量的特征特点，所述第二数量的特征特点也包括在所述既有城区布局中；以及
经由所述评估引擎，确定所述第二拓扑度量超过所述第一拓扑度量，从而指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计更高排名的设计。
12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一设计准则指示与所述土地区域相对应的地产边界，并且其中生成所述设计网格的步骤包括：建造至少部分地与所述地产边界的至少一部分对齐的多边形网格。
13.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述几何引擎基于不同的建造参数集来评估所述第一建造规则集，以生成不同的候选设计。
14.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一道路网，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：
基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数，生成与所述设计网格的第一部分相对应的第一道路；以及
基于所述第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第二建造参数，生成与所述设计网格的第二部分相对应的第二道路。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中生成所述第一道路包括：基于所述第一建造参数评估所述第一建造规则，以确定所述第一道路的长度、宽度、放置、取向和道路类型中的至少一个。
16.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一道路和所述第二道路形成具有第一交叉类型的交叉路口，并且其中基于所述第一候选设计内具有所述第一交叉类型的交叉路口的数目来确定包括在所述第一候选设计中的所述特征特点的第一数量。
17.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一多个社区细分，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：
基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数，将所述设计网格划分为第一区域和第二区域；以及
基于所述第一建造规则集中包括的第二建造规则和所述第一建造参数集中包括的第二建造参数来修改所述第一区域和所述第二区域中的至少一个，以生成包括在所述第一多个社区细分中的第一社区细分。
18.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一结构集包括根据所述第一拓扑组织的第一多个居住单元，并且其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：
将搜索栅格投影到包括在所述设计网格中的第一社区细分上；
基于所述第一建造规则集中包括的第一建造规则和所述第一建造参数集中包括的第一建造参数为所述搜索栅格内的所述第一多个居住单元生成第一放置；以及
将居住单元类型分配给包括在所述第一多个居住单元中的每个居住单元。
19.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，还包括以下步骤：经由所述几何引擎，基于所述既有拓扑的拓扑分析来生成所述第一建造规则集，其中所述第一拓扑包括所述第一候选设计中包括的道路拓扑、社区拓扑和居住单元拓扑中的至少一个。
20.一种系统，包括：
存储器，其存储计算机辅助设计(CAD)应用程序；以及
处理器，其当执行所述CAD应用程序时，被配置为执行以下步骤：
经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的第一设计准则，为多个候选设计生成设计网格；
经由所述几何引擎，基于第一建造规则集和第一建造参数集，用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中根据从与既有城区布局相关联的既有拓扑得到的第一拓扑，所述第一结构集被组织在所述第一候选设计中；
经由所述CAD应用程序中包括的评估引擎，基于所述第一拓扑生成用于所述第一候选设计的第一拓扑度量，其中所述第一拓扑度量指示包括在所述第一候选设计中的第一数量的特征特点，所述第一数量的特征特点也包括在所述既有城区布局中；
经由所述几何引擎，基于所述第一建造规则集和第二建造参数集，用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中根据从所述既有拓扑得到的第二拓扑，所述第二结构集被组织在所述第二候选设计中；
经由所述评估引擎，基于所述第二拓扑生成用于所述第二候选设计的第二拓扑度量，其中所述第二拓扑度量指示包括在所述第二候选设计中的第二数量的特征特点，所述第二数量的特征特点也包括在所述既有城区布局中；以及
经由所述评估引擎，确定所述第二拓扑度量超过所述第一拓扑度量，从而指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计更高排名的设计。
21.一种用于经由计算机辅助设计(CAD)应用程序为城区设计项目生成设计的计算机实现的方法，所述方法包括：
经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的一个或更多个地产边界生成围绕设计区域的闭合轮廓；
经由所述几何引擎，确定所述闭合轮廓的第一区段和第二区段，其中所述第一区段和所述第二区段位于所述设计区域的相对侧上并且两者都至少部分地在第一方向上对齐；
经由所述几何引擎，基于所述第一区段和所述第二区段生成第一网格线集，其中所述第一网格线集跨越所述设计区域并将所述第一区段耦合至所述第二区段；
经由所述几何引擎，基于所述第一网格线集生成第二网格线集，以生成设计网格；以及
经由所述几何引擎，用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中所述第一结构集位于所述闭合轮廓内，并与所述闭合轮廓的至少第一部分对齐。
22.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中确定所述闭合轮廓的所述第一区段包括：消除所述闭合轮廓的具有与第二方向比与所述第一方向更对齐的方向的任何区段。
23.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中生成所述第一网格线集包括：
离散化所述闭合轮廓的所述第一区段以生成第一顶点集；
离散化所述闭合轮廓的所述第二区段以生成第二顶点集；以及
将包括在所述第一顶点集中的每个顶点连接到包括在所述第二顶点集中的对应顶点，以生成包括在所述第一网格线集中的不同网格线。
24.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中生成所述第二网格线集包括：
对于所述第一网格线集中包括的每个网格线，离散化所述网格线以生成跨越所述设计区域的不同的顶点集；
对于每个不同的顶点集，将所述不同的顶点集中包括的每个顶点连接到另一不同的顶点集中包括的对应顶点，以生成所述第二网格线集中包括的不同网格线。
25.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，还包括：在生成所述设计网格之前，修改所述第一网格线集和所述第二网格线集中的至少一个，以调整由所述第一网格线集和所述第二网格线集形成的至少一个多边形。
26.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：
将包括在所述设计网格中的第一线段指定为第一道路，其中所述第一线段横穿所述设计区域的至少一部分，并与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐；以及
将道路类型分配给所述第一道路。
27.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：
确定将所述设计区域划分为第一区域和第二区域的所述设计网格的第一子集；以及
基于所述第一区域和所述第二区域中的至少一个来生成第一社区细分，其中所述社区细分的至少一个边界与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐。
28.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：
跨所述设计网格中包括的第一社区细分投影搜索栅格，其中所述搜索栅格的至少一侧与所述闭合轮廓的至少一部分对齐；以及
迭代地将不同组的居住单元放置在所述第一社区细分内的不同位置处，直到识别出第一组居住单元，所述第一组居住单元比所述不同组的居住单元中包括的任何其他组居住单元包括更多的居住单元，
其中包括在所述第一组居住单元中的第一居住单元包括与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐的至少一侧。
29.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，还包括：
经由评估引擎，基于第一目标函数生成用于所述第一候选设计的第一设计度量；
经由所述评估引擎，确定所述第一设计度量小于阈值；
作为响应，经由所述几何引擎，用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中所述第二结构集位于所述闭合轮廓内并与所述闭合轮廓的另一部分对齐；
经由所述评估引擎，基于所述第一目标函数生成用于所述第二候选设计的第二设计度量；以及
经由所述评估引擎，确定所述第二设计度量大于所述第一设计度量，指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计排名更高的设计。
30.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中所述第一结构集根据从与既有城区布局相关联的既有拓扑得到的第一拓扑被布置在所述第一候选设计内。
31.一种存储程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述程序指令在由一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器经由计算机辅助设计(CAD)应用程序通过执行以下步骤生成用于城区设计项目的设计：
经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的一个或更多个地产边界生成围绕设计区域的闭合轮廓；
经由所述几何引擎，确定所述闭合轮廓的第一区段和第二区段，其中所述第一区段和所述第二区段位于所述设计区域的相对侧上并且两者都至少部分地在第一方向上对齐；
经由所述几何引擎，基于所述第一区段和所述第二区段生成第一网格线集，其中所述第一网格线集跨越所述设计区域并将所述第一区段耦合至所述第二区段；
经由所述几何引擎，基于所述第一网格线集生成第二网格线集，以生成设计网格；以及
经由所述几何引擎，用第一结构集填充所述设计网格以生成第一候选设计，其中所述第一结构集位于所述闭合轮廓内，并与所述闭合轮廓的至少第一部分对齐。
32.根据权利要求31所述的非暂时性计算机可读介质，其中生成所述第一网格线集的步骤包括：
离散化所述闭合轮廓的所述第一区段以生成第一顶点集；
离散化所述闭合轮廓的所述第二区段以生成第二顶点集；以及
将所述第一顶点集中包括的每个顶点连接到所述第二顶点集中包括的对应顶点，以生成所述第一网格线集中包括的不同网格线。
33.根据权利要求31所述的非暂时性计算机可读介质，其中生成所述第二网格线集的步骤包括：
对于所述第一网格线集中包括的每个网格线，离散化所述网格线以生成跨越所述设计区域的不同的顶点集；
对于每个不同的顶点集，将所述不同的顶点集中包括的每个顶点连接到另一不同的顶点集中包括的对应顶点，以生成所述第二网格线集中包括的不同网格线。
34.根据权利要求31所述的非暂时性计算机可读介质，其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：
将包括在所述设计网格中的第一线段指定为第一道路，其中所述第一线段横穿所述设计区域的至少一部分，并与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐；以及
将道路类型分配给所述第一道路。
35.根据权利要求31所述的非暂时性计算机可读介质，其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：
确定将所述设计区域划分为第一区域和第二区域的所述设计网格的第一子集；以及
基于所述第一区域和所述第二区域中的至少一个来生成第一社区细分，其中所述社区细分的至少一个边界与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐。
36.根据权利要求31所述的非暂时性计算机可读介质，其中用所述第一结构集填充所述设计网格的步骤包括：
跨所述设计网格中包括的第一社区细分投影搜索栅格，其中所述搜索栅格的至少一侧与所述闭合轮廓的至少一部分对齐；以及
迭代地将不同组的居住单元放置在所述第一社区细分内的不同位置处，直到识别出第一组居住单元，所述第一组居住单元比所述不同组的居住单元中包括的任何其他组居住单元包括更多的居住单元，
其中包括在所述第一组居住单元中的第一居住单元包括与所述闭合轮廓的一个或更多个部分对齐的至少一侧。
37.根据权利要求31所述的非暂时性计算机可读介质，还包括以下步骤：
经由评估引擎，基于第一目标函数生成用于所述第一候选设计的第一设计度量；
经由所述评估引擎，确定所述第一设计度量小于阈值；
作为响应，经由所述几何引擎，用第二结构集填充所述设计网格以生成第二候选设计，其中所述第二结构集位于所述闭合轮廓内并与所述闭合轮廓的另一部分对齐；
经由所述评估引擎，基于所述第一目标函数生成用于所述第二候选设计的第二设计度量；以及
经由所述评估引擎，确定所述第二设计度量大于所述第一设计度量，指示所述第二候选设计是比所述第一候选设计排名更高的设计。
38.根据权利要求31所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一结构集根据从与既有城区布局相关联的既有拓扑得到的第一拓扑被布置在所述第一候选设计内，以及其中用所述第一结构集填充所述设计网格包括：基于第一建造参数集执行从所述既有拓扑得到的第一建造规则。
39.根据权利要求31所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述既有拓扑包括所述既有城区布局中包括的道路拓扑、社区拓扑和居住单元拓扑中的至少一个。
40.一种系统，包括：
存储器，其存储计算机辅助设计(CAD)应用程序；以及
处理器，其当执行所述CAD应用程序时，被配置为执行以下步骤：
经由所述CAD应用程序中包括的几何引擎，基于与土地区域相关联的一个或更多个地产边界生成围绕设计区域的闭合轮廓；
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