CN112364502A - 缓解热岛效应的区域规划方案生成方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓解热岛效应的区域规划方案生成方法、装置及存储介质，所述方法首先根据待研究区域的地形数据、初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数，构建待研究区域三维模型；根据待研究区域三维模型生成待研究区域CFD模型；根据预设的风廓线求解模型对待研究区域CFD模型进行求解，生成与所述待研究区域CFD模型对应的风速图，风压图以及热环境图；判断风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件，若不符合对初始建筑规划参数以及所述初始植物景观规划参数进行调整，最终生成区域规划方案。通过本发明能够自动生成能够缓解热岛效应的区域规划方案，提高区域规划方案的生成效率。
Description
技术领域
本发明涉及计算机辅助设计技术领域，尤其涉及一种缓解热岛效应的区域规划方案生成方法、装置及存储介质。
背景技术
人类生存环境的可持续发展已经成为当代社会发展的基本课题。保护环境、合理利用自然资源、削减能源耗费和提供健康、舒适的人居环境成为人们关注的热点。近年来，随着技术的飞速发展，越来越多的二氧化碳在城市中排放。高密度的市区扩展，热岛效应日益突出。
为缓解热岛效应在城市规划时通常需要专业的规划设计师对区域内的建筑、以及植物景观进行规划设计，最终形成区域规划方案以缓解热岛效应。但人工设计规划方案效率低。
发明内容
本发明实施例提供一种缓解热岛效应的区域规划方案生成方法、装置及存储介质，能根据规划区域的地形自动生成区域规划方案，缓解热岛效应。
本发明一实施例提供一种缓解热岛效应的区域规划方案生成方法，包括：
获取待研究区域的地形数据、初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数，继而根据所述地形数据、所述初始建筑规划参数以及所述初始景观规划参数构建三维模型，生成待研究区域三维模型；
根据所述待研究区域三维模型生成待研究区域CFD模型；其中，在生成所述待研究区域CFD模型时，根据所述待研究区域的气象数据设定所述CFD模型的初始风向、初始温度、初始风速以及初始风压，根据所述地形数据设定所述CFD模型的粗糙度参数以及设定预设的缓冲区域面积；
根据预设的风廓线求解模型对所述待研究区域CFD模型进行求解，生成与所述待研究区域CFD模型对应的风速图，风压图以及热环境图；
判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件，若不符合，则调整所述初始建筑规划参数以及所述初始植物景观规划参数，直至所述风速图、所述风压图以及所述热环境图符合所述预设条件，得到选定建筑规划参数以及选定植物景观规划参数，继而根据所述选定建筑规划参数以及所述选定植物景观规划参数，生成所述待研究区域的区域规划方案。
进一步地，所述初始建筑规划参数包括以下任意一项或其组合：建筑区域面积、建筑排列形态、建筑区域分布位置、建筑高度、建筑物材质以及建筑密度；所述初始植物景观规划参数包括以下任意一项或其组合：植物景观类型、景观区域面积、景观排列形态、景观区域分布位置、景观高度以及植物种植密度。
进一步地，所述判断所述风速图、风压图以及热环境图是否满足缓解热岛效应的预设条件，具体包括：将所述风速图、风压图以及热环境图分别与标准风速图、标准风压图以及标准热环境图进行比对，根据比对结果，判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件；其中，所述标准风速图、标准风压图以及标准热环境图分别为热岛效应符合预设程度时的风速图、风压图以及热环境图。
在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例；
本发明一实施例提供了一种缓解热岛效应的区域规划方案生成装置，包括：三维模型构建模块，CFD模型生成模块、求解模块以及区域规划生成模块；
所述三维模型构建模块，用于获取待研究区域的地形数据、初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数，继而根据所述地形数据、所述初始建筑规划参数以及所述初始景观规划参数构建三维模型，生成待研究区域三维模型；
所述CFD模型生成模块，用于根据所述待研究区域三维模型生成待研究区域CFD模型；生成待研究区域CFD模型；其中，在生成所述待研究区域CFD模型时，根据所述待研究区域的气象数据设定所述CFD模型的初始风向、初始温度、初始风速以及初始风压，根据所述地形数据设定所述CFD模型的粗糙度参数以及设定预设的缓冲区域面积；
所述求解模块，用于根据预设的风廓线求解模型对所述待研究区域CFD模型进行求解，生成与所述待研究区域CFD模型对应的风速图，风压图以及热环境图；
所述区域规划生成模块，用于判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件，若不符合，则调整所述初始建筑规划参数以及所述初始植物景观规划参数，直至所述风速图、所述风压图以及所述热环境图符合所述预设条件，得到选定建筑规划参数以及选定植物景观规划参数，继而根据所述选定建筑规划参数以及所述选定植物景观规划参数，生成所述待研究区域的区域规划方案。
在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了一种存储介质项实施例；
本发明一实施例提供了一种存储介质，包括存储的计算机程序；其中，在所述计算机程序运行时，控制所述存储介质所在的设备执行本发明任意一项所述的缓解热岛效应的区域规划方案生成方法。
通过实施本发明实施例具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种缓解热岛效应的区域规划方案生成方法、装置及存储介质，所述方法首先根据待研究区域的地形数据、初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数，构建待研究区域三维模型，紧接着根据待研究区域三维模型生成待研究区域CFD模型，然后预设的风廓线求解模型对待研究区域CFD模型进行求解，生成与所述待研究区域CFD模型对应的风速图，风压图以及热环境图；判断风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件，如果不符合就对初始建筑规划参数以及所述初始植物景观规划参数进行调整，得到符合预设条件的建筑规划参数和植物景观规划参数，最终生成区域规划方案。与现有技术相比通过本发明实施例，能够自动生成能够缓解热岛效应的区域规划方案，提高区域规划方案的生成效率。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种缓解热岛效应的区域规划方案生成方法的流程示意图。
图2是本发明一实施例提供的一种缓解热岛效应的区域规划方案生成装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明一实施例提供了一种缓解热岛效应的区域规划方案生成方法，包括以下步骤：
步骤S101：获取待研究区域的地形数据、初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数，继而根据所述地形数据、所述初始建筑规划参数以及所述初始景观规划参数构建三维模型，生成待研究区域三维模型。
步骤S102：根据所述待研究区域三维模型生成待研究区域CFD模型；其中，在生成所述待研究区域CFD模型时，根据所述待研究区域的气象数据设定所述CFD模型的初始风向、初始温度、初始风速以及初始风压，根据所述地形数据设定所述CFD模型的粗糙度参数以及设定预设的缓冲区域面积。
步骤S103：根据预设的风廓线求解模型对所述待研究区域CFD模型进行求解，生成与所述待研究区域CFD模型对应的风速图，风压图以及热环境图。
步骤S104：判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件，若不符合，则调整所述初始建筑规划参数以及所述初始植物景观规划参数，直至所述风速图、所述风压图以及所述热环境图符合所述预设条件，得到选定建筑规划参数以及选定植物景观规划参数，继而根据所述选定建筑规划参数以及所述选定植物景观规划参数，生成所述待研究区域的区域规划方案。
对于步骤S101、待研究区域的地形数据包括待研究区域地形图以及对应的高程数据，优选的初始建筑规划参数包括以下任意一项或其组合：建筑区域面积、建筑排列形态、建筑区域分布位置、建筑高度、建筑物材质以及建筑密度；初始植物景观规划参数包括以下任意一项或其组合：植物景观类型、景观区域面积、景观排列形态、景观区域分布位置、景观高度以及植物种植密度。上述建筑排列形态和景观排列形态指的时建筑物或植物排列的形状，例如排列成圆形、方形、横向排列、纵向排列等。在获取上述数据后，调用预设的建模软件生成模型。
对于步骤S102、将步骤S103生成的三维模型导入CFD软件(用于计算流体力学的软件)中生成待研究区域CFD模型。并设定待研究区域CFD模型相关参数，具体参数主要有：初始风向、初始温度、初始风速以及初始风压；这些气象参数可以采用待研究区域任意一天或某一周期内的气象数据。由于地貌形态也会对待研究区域的热岛效应有一定的影响，因此在本发明中还设定有粗糙度参数；具体的根据地形数据提取待研究区域的地貌：例如湖泊、洼地、草坪、丘陵等，每一种地貌提前设定有对应的粗糙度数值，根据待研究区域内所有类型的地貌的粗糙度数值计算平均粗糙度数值，作为上述粗糙度参数。在气象参数以及粗糙度参数设定完毕之后，还需要调整模型的计算域，设定缓冲区域面积。
对于步骤S103、首先将待研究区域CFD模型进行网格调整，将待研究区域CFD模型分为若干个计算网格，然后选用预设的风廓线函数模型，对待研究区域CFD模型进行求解。需要说明的是CFD软件中设定有多种用于求解的动力学等模型，在这一步骤中，调用预设的风廓线函数模型，例如“logarithmic”，对所述待研究区域CFD模型进行求解，生成风速图、风压图以及热环境图。
对于步骤S104、在一个优选的实施例中，将所述风速图、风压图以及热环境图分别与标准风速图、标准风压图以及标准热环境图进行比对，根据比对结果，判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件；其中，所述标准风速图、标准风压图以及标准热环境图分别为热岛效应符合预设程度时的风速图、风压图以及热环境图。在这一步骤中先将符合预设热岛效应标准的标准风速图、标准风压图以及标准热环境图存储在数据中，在生成待研究区域CFD模型对应的风速图，风压图以及热环境图后，调用数据库中存储的标准风速图、标准风压图以及标准热环境图进行比对，比对时可采取两种方式，第一种可以通过比对同一选定区域的具体数值差异是否在预设范围内，另一种可以通过比对同一数值对应的区域面积差异是否在预设范围内。例如将待研究区域CFD模型对应的风压图与标准风压图进行比对时，可以比对同一选定区域内的风压差异是否在预设范围内，如果是说明待研究区域CFD模型对应的风压图满足缓解热岛效应的预设条件，或者风压值相同的区域面积的面积差值是否在预设范围内，如果在预设范围内说明待研究区域CFD模型对应的风压图满足缓解热岛效应的预设条件，依次类推，逐一判定待研究区域CFD模型对应的风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件，如果均符合，则将初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数作为上述区域规划方案。
如果有不符合的，则重新调整初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数，直至待研究区域CFD模型对应的风速图、风压图以及热环境图都符合缓解热岛效应的预设条件。需要说明的是，在数据库中提前设定多种调整策略例如“将景观排列形态调整为纵向排类”“将建筑物的高度降低10米”，系统随机调用其中一种或多种调整策略对初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数进行调整，生成更新后的风速图、风压图以及热环境图，然后继续与标准风速图、标准风压图以及标准热环境图进行比对，直至风速图、所述风压图以及所述热环境图均符合所述预设条件，将此时的建筑规划参数作为选定建筑规划参数，将此时的初始植物景观规划参数作为选定植物景观规划参数，将选定建筑规划参数以及选定植物景观规划参数，作为待研究区域的区域规划推荐给用户。
当然用户也可以手动选定调整策略进行初始建筑规划参数以及初始景观规划参数的调整，此时系统响应用户所选定的调整策略进行初始建筑规划参数以及初始景观规划参数的调整。
在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例：
如图2所示，本发明一实施例提供了一种缓解热岛效应的区域规划方案生成装置，包括：三维模型构建模块，CFD模型生成模块、求解模块以及区域规划生成模块；
所述三维模型构建模块，用于获取待研究区域的地形数据、初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数，继而根据所述地形数据、所述初始建筑规划参数以及所述初始景观规划参数构建三维模型，生成待研究区域三维模型；
所述CFD模型生成模块，用于根据所述待研究区域三维模型生成待研究区域CFD模型；生成待研究区域CFD模型；其中，在生成所述待研究区域CFD模型时，根据所述待研究区域的气象数据设定所述CFD模型的初始风向、初始温度、初始风速以及初始风压，根据所述地形数据设定所述CFD模型的粗糙度参数以及设定预设的缓冲区域面积；
所述求解模块，用于根据预设的风廓线求解模型对所述待研究区域CFD模型进行求解，生成与所述待研究区域CFD模型对应的风速图，风压图以及热环境图；
所述区域规划生成模块，用于判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件，若不符合，则调整所述初始建筑规划参数以及所述初始植物景观规划参数，直至所述风速图、所述风压图以及所述热环境图符合所述预设条件，得到选定建筑规划参数以及选定植物景观规划参数，继而根据所述选定建筑规划参数以及所述选定植物景观规划参数，生成所述待研究区域的区域规划方案。
在一个优选的实施例中，所述初始建筑规划参数包括以下任意一项或其组合：建筑区域面积、建筑排列形态、建筑区域分布位置、建筑高度、建筑物材质以及建筑密度；所述初始植物景观规划参数包括以下任意一项或其组合：植物景观类型、景观区域面积、景观排列形态、景观区域分布位置、景观高度以及植物种植密度。
在一个优选的实施例中，所述判断所述风速图、风压图以及热环境图是否满足缓解热岛效应的预设条件，具体包括：将所述风速图、风压图以及热环境图分别与标准风速图、标准风压图以及标准热环境图进行比对，根据比对结果，判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件；其中，所述标准风速图、标准风压图以及标准热环境图分别为热岛效应符合预设程度时的风速图、风压图以及热环境图。
需要说明的是，上述装置项实施例是与本发明方法项实施例相对应的，其可以实现本发明任意一项所述的缓解热岛效应的区域规划方案生成方法。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了存储介质项实施例；
本发明一实施例提供了一种存储介质，包括存储的计算机程序；其中，在所述计算机程序运行时，控制所述存储介质所在的设备执行本发明任意一项所述的缓解热岛效应的区域规划方案生成方法。
需要说明的是，上述存储介质为计算机可读存储机制，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种缓解热岛效应的区域规划方案生成方法，其特征在于，包括：
获取待研究区域的地形数据、初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数，继而根据所述地形数据、所述初始建筑规划参数以及所述初始景观规划参数构建三维模型，生成待研究区域三维模型；
根据所述待研究区域三维模型生成待研究区域CFD模型；其中，在生成所述待研究区域CFD模型时，根据所述待研究区域的气象数据设定所述CFD模型的初始风向、初始温度、初始风速以及初始风压，根据所述地形数据设定所述CFD模型的粗糙度参数以及设定预设的缓冲区域面积；
根据预设的风廓线求解模型对所述待研究区域CFD模型进行求解，生成与所述待研究区域CFD模型对应的风速图，风压图以及热环境图；
判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件，若不符合，则调整所述初始建筑规划参数以及所述初始植物景观规划参数，直至所述风速图、所述风压图以及所述热环境图符合所述预设条件，得到选定建筑规划参数以及选定植物景观规划参数，继而根据所述选定建筑规划参数以及所述选定植物景观规划参数，生成所述待研究区域的区域规划方案。
2.如权利要求1所述的缓解热岛效应的区域规划方案生成方法，其特征在于，所述初始建筑规划参数包括以下任意一项或其组合：建筑区域面积、建筑排列形态、建筑区域分布位置、建筑高度、建筑物材质以及建筑密度；
所述初始植物景观规划参数包括以下任意一项或其组合：植物景观类型、景观区域面积、景观排列形态、景观区域分布位置、景观高度以及植物种植密度。
3.如权利要求1所述的缓解效应的区域规划方案生成方法，其特征在于，所述判断所述风速图、风压图以及热环境图是否满足缓解热岛效应的预设条件，具体包括：
将所述风速图、风压图以及热环境图分别与标准风速图、标准风压图以及标准热环境图进行比对，根据比对结果，判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件；其中，所述标准风速图、标准风压图以及标准热环境图分别为热岛效应符合预设程度时的风速图、风压图以及热环境图。
4.一种缓解热岛效应的区域规划方案生成装置，其特征在于，包括：三维模型构建模块，CFD模型生成模块、求解模块以及区域规划生成模块；
所述三维模型构建模块，用于获取待研究区域的地形数据、初始建筑规划参数以及初始植物景观规划参数，继而根据所述地形数据、所述初始建筑规划参数以及所述初始景观规划参数构建三维模型，生成待研究区域三维模型；
所述CFD模型生成模块，用于根据所述待研究区域三维模型生成待研究区域CFD模型；生成待研究区域CFD模型；其中，在生成所述待研究区域CFD模型时，根据所述待研究区域的气象数据设定所述CFD模型的初始风向、初始温度、初始风速以及初始风压，根据所述地形数据设定所述CFD模型的粗糙度参数以及设定预设的缓冲区域面积；
所述求解模块，用于根据预设的风廓线求解模型对所述待研究区域CFD模型进行求解，生成与所述待研究区域CFD模型对应的风速图，风压图以及热环境图；
所述区域规划生成模块，用于判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件，若不符合，则调整所述初始建筑规划参数以及所述初始植物景观规划参数，直至所述风速图、所述风压图以及所述热环境图符合所述预设条件，得到选定建筑规划参数以及选定植物景观规划参数，继而根据所述选定建筑规划参数以及所述选定植物景观规划参数，生成所述待研究区域的区域规划方案。
5.如权利要求4所述的缓解热岛效应的区域规划方案生成装置，其特征在于，所述初始建筑规划参数包括以下任意一项或其组合：建筑区域面积、建筑排列形态、建筑区域分布位置、建筑高度、建筑物材质以及建筑密度；
所述初始植物景观规划参数包括以下任意一项或其组合：植物景观类型、景观区域面积、景观排列形态、景观区域分布位置、景观高度以及植物种植密度。
6.如权利要求4所述的缓解热岛效应的区域规划方案生成装置，其特征在于，所述判断所述风速图、风压图以及热环境图是否满足缓解热岛效应的预设条件，具体包括：
将所述风速图、风压图以及热环境图分别与标准风速图、标准风压图以及标准热环境图进行比对，根据比对结果，判断所述风速图、风压图以及热环境图是否符合缓解热岛效应的预设条件；其中，所述标准风速图、标准风压图以及标准热环境图分别为热岛效应符合预设程度时的风速图、风压图以及热环境图。
7.一种存储介质，其特征在于，包括存储的计算机程序；其中，在所述计算机程序运行时，控制所述存储介质所在的设备执行本发明1-3任意一项所述的缓解热岛效应的区域规划方案生成方法。
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