CN112435337A - 一种景观可视域分析方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种景观可视域分析方法及系统，所述方法包括采集包含景观及城市区域的实景图，根据所述实景图建构三维模型；对三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵；获取所述目标观测点的三维坐标点，并将所述三维坐标点与所述点阵依次连接，生成线网图；在所述线网图中导入所述三维模型中对应的视线遮挡物；删除与所述视域遮挡物交错的线段，得到可视域地图。上述方法通过科学计算得到更直观准确的景观可视域结果，避免了传统方法精度低和人工成本高问题，为城市规划设计提供了客观数据基础。

Description

一种景观可视域分析方法及系统
技术领域
本发明涉及视域分析技术领域，特别是涉及一种景观可视域分析方法及系统。
背景技术
景观可视域是指景观在建成环境中观测者视线所能看到的地域范围，反映了城市区域内公众对景观的可视程度。在城市规划与设计中，景观可视域作为城市区域空间布局优化的重要依据，往往需在新建建筑的前期调研中了解该建筑是否对周边具有保护性的景观产生遮挡，进而合理设置建筑高度和位置，提升城市空间品质。
现有的视域分析方法一般采用实地拍照法或无人机拍照法，前者需要派遣人员去现场各地拍照，以穷举法收集照片，再通过技术人员肉眼观察目标景观是否可见，因此该方法具有一定主观性，且人工和时间成本耗费高，后期照片及资料整理步骤繁琐；而使用无人机拍照对无人机设备和操作技术要求高，在部分限飞区域存在着局限性。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种景观可视域分析方法及系统、计算机可读存储介质，无需实地拍照，便可科学客观地得到准确的景观可视域结果，有效降低视域分析成本。
本发明实施例提供一种景观可视域分析方法，具体包括：
采集包含景观及城市区域的实景图，根据所述实景图建构三维模型；
对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵；
获取所述三维模型中目标观测点的三维坐标点，并将所述三维坐标点与所述点阵依次连接，生成线网图；
在所述线网图中导入所述三维模型中对应的视线遮挡物，所述视线障碍物包括建筑、地形和路网；删除与所述视域遮挡物交错的线段，得到可视域地图。
在某一个实施例中，对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵，具体为：
在所述三维模型的二维平面上建立网格，并将所述网格转换为点阵；其中所述二维平面为所述三维模型的俯视视图，所述点阵用于模拟视域观察点。
在某一个实施例中，所述删除与所述视域遮挡物交错的直线，具体为：
将所述各视域遮挡物到二维平面的连线设为目标线段组，若所述线网图中存在线段与所述目标线段组中任一线段相交，则在所述线网图中删除该线段。
在某一个实施例中，所述视线遮挡物以不同图层和组团的方式进行区别和标注。
在某一个实施例中，所述三维模型建立在三维笛卡尔坐标系上。
本发明实施例还提供一种景观可视域分析系统，包括：
模型生成单元，用于采集包含景观及城市区域的实景图，根据所述实景图建构三维模型；
点阵生成单元，用于对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵；
线网图生成单元，用于获取所述三维模型中目标观测点的三维坐标点，并将所述三维坐标点与所述点阵依次连接，生成线网图；
可视域分析单元，用于在所述线网图中导入所述三维模型中对应的视线遮挡物，所述视线障碍物包括建筑、地形和路网；删除与所述视域遮挡物交错的线段，得到可视域地图。
在某一个实施例中，对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵，具体为：
在所述三维模型的二维平面上建立网格，并将所述网格转换为点阵；其中所述二维平面为所述三维模型的俯视视图，所述点阵用于模拟视域观察点。
在某一个实施例中，所述删除与所述视域遮挡物交错的直线，具体为：
将所述各视域遮挡物到二维平面的连线设为目标线段组，若所述线网图中存在线段与所述目标线段组中任一线段相交，则在所述线网图中删除该线段。
本发明实施例还提供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，实现如上述任一个实施例所述的方法。
相比现有技术，本发明实施例的有益效果在于：
本发明提供的一种景观可视域分析方法及系统通过将目标景观观测点的可及视线与城市区域中各建筑物构成的视域遮挡物进行匹配，在观测点可及视线中去除被遮挡视线，得到所述景观的可视域地图。所述方法通过科学计算的方式生成可视域地图，无需技术人员耗费时间和人力实地走访，分析思路客观清晰，且结果准确性更高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的景观可视域分析方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的澳门本岛三维模型图；
图3是本发明实施例提供的网格大小为30*30m的模型网格密度图；
图4是本发明实施例提供的目标观测点与点阵连接的线网图；
图5是本发明实施例提供的导入视域遮挡物的线网图；
图6是本发明实施例提供的目标观测点可视域地图；
图7是本发明实施例提供的景观可视域分析系统的结构示意图。
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做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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，本发明一个实施例提供一种景观可视域分析方法，具体包括：
S11：采集包含景观及城市区域的实景图，根据所述实景图建构三维模型。
对于景观和城市区域地图，可使用建模工具rhino创建对应的实景三维模型。
S12：对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵。
在该实施例中，对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵，具体为：在所述三维模型的二维平面上建立网格，并将所述网格转换为点阵；其中所述二维平面为所述三维模型的俯视视图，所述点阵用于模拟视域观察点
在该实施例中，所述三维模型建立在三维笛卡尔坐标系上。
其中，所述网格可通过设定网格的大小尺寸和密度建立，且网格大小尺寸和密度决定了可视域分析结果的精度，网格尺寸越小，整体网格越密，则精度越高，对电脑的算力要求也越高。
S13：获取所述三维模型中目标观测点的三维坐标点，并将所述三维坐标点与所述点阵依次连接，生成线网图。
所述目标观测点为需要被观察的景观或建筑，通过将该坐标点与点阵中各点依次连接，生成线网图，所述线网图包含了所述目标观测点在该区域内可以被观察到的所有视线。
S14：在所述线网图中导入所述三维模型中对应的视线遮挡物，所述视线障碍物包括建筑、地形和路网；删除与所述视域遮挡物交错的线段，得到可视域地图。
在该实施例中，所述视线遮挡物以不同图层和组团的方式进行区别和标注。
在该实施例中，所述删除与所述视域遮挡物交错的直线，具体为：将所述各视域遮挡物到二维平面的连线设为目标线段组，若所述线网图中存在线段与所述目标线段组中任一线段相交，则在所述线网图中删除该线段。
本实施例提供的景观可视域分析方法通过科学建模及计算的方式有效地提高了景观可视域分析结果准确率，避免了传统拍照测量方法精度不高、工作效率低下等问题，为城市规划设计的进一步分析和决策工作提供了科学客观的数据基础。
本发明一个实施例提供所述景观可视域分析方法在澳门本岛视域分析中的应用，具体为:
首先使用rhino软件创建澳门半岛待分析的地形和建筑虚拟三维模型，所述模型如图2所示；再将所创建的模型以30*30m的网格尺寸进行网格化(参见图3)，并设置各网格交点为点阵，以模拟视域的观察点。
在图2所示的模型上设定目标建筑的三维坐标点，并将该坐标点与上述点阵一一连接，生成如图4所示的线网图。
设置待分析区域的建筑、高山等地形为视域遮挡物，并将所述视域遮挡物导入线网图中(参见图5)，若存在视域遮挡物的投影线段与线网图中的线段交错，则在线网图中去掉该线段，最终留下如图6所示的线段，该部分线段即为目标建筑可视域，线段端点为视域可达点。
可分别为所述视域可达点和不可达点分别填充不同颜色，如视域可达点填充为红色，视域不可达点填充为蓝色，得到更直观的景观可视域地图。
如图7所示，本发明一个实施例提供一种景观可视域分析系统，该系统包括模型生成单元101、点阵生成单元102、线网图生成单元103和可视域分析单元104。
其中，模型生成单元101用于采集包含景观及城市区域的实景图，根据所述实景图建构三维模型；点阵生成单元102用于对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵；线网图生成单元103用于获取所述三维模型中目标观测点的三维坐标点，并将所述三维坐标点与所述点阵依次连接，生成线网图；可视域分析单元104用于在所述线网图中导入所述三维模型中对应的视线遮挡物，所述视线障碍物包括建筑、地形和路网；删除与所述视域遮挡物交错的线段，得到可视域地图。
在该实施例中，所述系统对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵，具体为：在所述三维模型的二维平面上建立网格，并将所述网格转换为点阵；其中所述二维平面为所述三维模型的俯视视图，所述点阵用于模拟视域观察点。
在该实施例中，所述系统删除与所述视域遮挡物交错的直线，具体为：将所述各视域遮挡物到二维平面的连线设为目标线段组，若所述线网图中存在线段与所述目标线段组中任一线段相交，则在所述线网图中删除该线段。
上述系统内的各单元之间信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供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，实现如上述任一个实施例所述的方法。
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，所述的程序可存储于计算机可监听存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)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 (9)

1.一种景观可视域分析方法，其特征在于，包括：
采集包含景观及城市区域的实景图，根据所述实景图建构三维模型；
对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵；
获取所述三维模型中目标观测点的三维坐标点，并将所述三维坐标点与所述点阵依次连接，生成线网图；
在所述线网图中导入所述三维模型中对应的视线遮挡物，所述视线障碍物包括建筑、地形和路网；删除与所述视域遮挡物交错的线段，得到可视域地图。
2.根据权利要求1所述的景观可视域分析方法，其特征在于，对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵，具体为：
在所述三维模型的二维平面上建立网格，并将所述网格转换为点阵；其中所述二维平面为所述三维模型的俯视视图，所述点阵用于模拟视域观察点。
3.根据权利要求1所述的景观可视域分析方法，其特征在于，所述删除与所述视域遮挡物交错的直线，具体为：
将所述各视域遮挡物到二维平面的连线设为目标线段组，若所述线网图中存在线段与所述目标线段组中任一线段相交，则在所述线网图中删除该线段。
4.根据权利要求1所述的景观可视域分析方法，其特征在于，所述视线遮挡物以不同图层和组团的方式进行区别和标注。
5.根据权利要求1所述的景观可视域分析方法，其特征在于，所述三维模型建立在三维笛卡尔坐标系上。
6.一种景观可视域分析系统，其特征在于，包括：
模型生成单元，用于采集包含景观及城市区域的实景图，根据所述实景图建构三维模型；
点阵生成单元，用于对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵；
线网图生成单元，用于获取所述三维模型中目标观测点的三维坐标点，并将所述三维坐标点与所述点阵依次连接，生成线网图；
可视域分析单元，用于在所述线网图中导入所述三维模型中对应的视线遮挡物，所述视线障碍物包括建筑、地形和路网；删除与所述视域遮挡物交错的线段，得到可视域地图。
7.根据权利要求6所述的景观可视域分析系统，其特征在于，对所述三维模型的二维平面进行栅格化，并将栅格转换为点阵，具体为：
在所述三维模型的二维平面上建立网格，并将所述网格转换为点阵；其中所述二维平面为所述三维模型的俯视视图，所述点阵用于模拟视域观察点。
8.根据权利要求6所述的景观可视域分析系统，其特征在于，所述删除与所述视域遮挡物交错的直线，具体为：
将所述各视域遮挡物到二维平面的连线设为目标线段组，若所述线网图中存在线段与所述目标线段组中任一线段相交，则在所述线网图中删除该线段。
9.一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，实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
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