CN113610295A - 一种城市色彩等级划分方法、存储介质和装置 - Google Patents

一种城市色彩等级划分方法、存储介质和装置 Download PDF

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王伟
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Abstract

本发明公开了一种城市色彩等级划分方法、存储介质和装置，属于城市色彩规划领域。利用层次分析法(AHP)建立城市色彩空间敏感性评价指标体系，以专家评分法确定各因子的权重并进行一致性检验；搜集各因子地理信息数据，录入ArcG IS进行标准化处理；根据各因子权重对各因子地理信息数据进行加权综合生成单因子评价栅格；加权叠合各单因子评价栅格获取色彩敏感性综合评价栅格；结合城市用地多边形矢量数据、城市道路中心线矢量数据，对综合评价栅格进行简化，得到不同层级色彩管控等级划分结果。

Description

一种城市色彩等级划分方法、存储介质和装置
技术领域
本发明涉及城市色彩规划领域，具体涉及一种城市色彩等级划分方法、存储介质和装置。
背景技术
提升城市总体视觉形象日益成为各城市的核心任务之一。为了更有效率地改善城市总体视觉形象，需要找到对城市总体视觉环境起决定性作用的色彩要素及实体，探寻城市中色彩调控收效较好的区域，并据此划分色彩管控等级。
针对该需求，已有研究者提出基于空间敏感性分析的城市区域色彩敏感性综合评价方法。但是该方法目前只能以栅格的方式对城市色彩空间敏感性做出整体评估，无法针对特定城市对象如居住用地、商业用地、道路路段等做出更具体、多层级的评价，其针对性、指导性较差。
因此，需要一种面向多层级具体对象的城市色彩敏感性综合评价方法，以便规划设计人员确定色彩管控范围，指导规划落地。本方法基于空间敏感性分析，结合ArcGIS平台，通过对不同层级城市对象做出色彩管控等级划分，具体地指明了各层级色彩管控的重点对象，提高城市色彩规划与改造的精度与效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种城市色彩等级划分方法、存储介质和装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种城市色彩等级划分方法，其特征在于，包括：
将影响城市色彩的因子通过层次分析法构建城市空间色彩的评价体系，所述评价体系包括目标层、准则层、子准则层1；将所述影响城市色彩因子的地理信息数据通过ArcGIS处理生成所述子准则层1的要素数据集；
通过专家评价法确定所述评价体系的各层级因子的权重；根据所述权重计算所述子准则层1的要素数据集生成所述目标层的栅格数据；
从所述子准则层1的要素数据集获取土地利用多边形矢量数据和道路中心线矢量数据；基于所述土地利用多边形矢量数据简化所述目标层的栅格数据，生成用地色彩管控等级图；基于所述道路中心线矢量数据简化所述目标层的栅格数据，生成道路色彩管控等级图；
根据所述用地色彩管控等级图和所述道路色彩管控等级图找出重点色彩改造对象，基于所述对象进行针对性的城市色彩规划控制。
进一步地，所述目标层的栅格数据的生成包括以下步骤：
基于所述权重，运用加权求和法，依照从低层级到高层级的顺序将所述子准则层1的要素数据集进行归并，根据自然断裂点法对归并后的所述子准则层1的要素数据集进行归纳得到所述准则层的栅格数据；
基于所述权重，运用加权叠加法计算所述准则层的栅格数据，根据自然断裂点法对加权叠加后的所述准则层的栅格数据进行归纳得到所述目标层的栅格数据。
进一步地，所述用地色彩管控等级图的生成包括以下步骤：
计算所述土地利用多边形矢量数据对应所述目标层的栅格数据的平均值；将所述土地利用多边形矢量数据的平均值通过自然断裂点法进行分类，并对土地利用类型的多边形数据进行分级显示，生成用地色彩管控等级图。
进一步地，所述道路色彩管控等级图的生成包括以下步骤：
将道路中心线矢量数据在交叉点处打断，得到独立的线段；
根据所述线段对应的道路等级建立道路缓冲区多边形，计算所述道路缓冲区多边形对应所述目标层的栅格数据的平均值；
对所述道路缓冲区多边形的平均值通过自然断裂点法进行分类，并对所述线段进行分级显示，生成所述道路色彩管控等级图。
进一步地，所述通过专家评价法确定所述评价体系的各层级因子的权重包括以下步骤：
通过专家评价法判断准则层、子准则层1相对于目标层的影响力的强弱；根据影响力的强弱计算所述权重，并通过矩阵一致性检验对所述权重进行验证。
进一步地，所述目标层为城市空间色彩敏感区域；所述准则层为自然环境因子、人工环境因子和文化环境因子；所述子准则层1为植被、水系、土地利用规划、交通利用规划及其他影响因素。
进一步地，所述要素数据集包括点要素图层、线要素图层和面要素图层。
进一步地，所述评价体系还包括子准则层2。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述一种城市色彩等级划分方法。
一种城市色彩等级划分装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种城市色彩等级划分方法。
本发明的有益效果：
本发明针对城市色彩空间敏感性筛选多方因子，形成了科学全面的城市色彩空间敏感性评价模型。基于空间敏感性分析，结合ArcGIS平台，通过对多层级城市对象做出色彩管控等级划分，具体地指明了各层级色彩管控重点对象，提高城市色彩规划改造的精度与效率，为城市总体视觉形象提升提供量化参考。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本申请的方法流程示意图；
图2是本申请的公共设施用地色彩管控等级图；
图3是本申请的道路色彩管控等级图。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：以自然环境因子、人工环境因子和文化环境因子为城市色彩的主要影响因子的一种城市色彩等级划分方法。
步骤A:建立城市色彩空间敏感性评价指标体系：建构四个层次的评价层级：其中目标层为“城市空间色彩敏感区域确定”，准则层为“自然环境因子、人工环境因子和文化环境因子”，子准则层1包括“植被、水系、土地利用规划、交通利用规划等”，子准则层2则对应着更为详细的分类指标。
步骤B:汇总整理各因子地理信息数据，对其进行标准化处理，转录入ArcGIS；根据研究城市的总体规划、土地利用图、重点片区设计、城区志等资料，将目标城市与上述指标体系的各因子相关的重要节点、路径、区域信息转录进ArcGIS，标准化成点要素、线要素、面要素图层，得到子准则层1的要素数据集。
步骤C:确定各因子权重，进行矩阵一致性检验：运用专家评价法，邀请城市设计研究方向的教授、技术人员分别对步骤A中低层级要素相对于高层级要素的影响力强弱进行评估，对评估结果进行数学计算，以确定所有指标所对应的权重值，并进行矩阵一致性检验。
步骤D:对各子准则层因子进行加权求和，得到自然、人工、文化环境单因子评价栅格；在ArcGIS的平台上，基于步骤C确定的各子准则层因子权重，运用加权求和法，依照从低层级到高层级的顺序将步骤B得到的子准则层1的要素数据集进行逐一归并，利用自然断裂点分级的方法对其展开归纳与划分，得到自然、人工、文化环境单因子评价栅格。
步骤E:对各单因子评价栅格进行加权叠加，得到城市色彩空间敏感性综合评价栅格：在ArcGIS的平台上，基于各因子权重，利用加权叠加法，对步骤D得到的各单因子评价栅格进行综合，利用自然断裂点分级的方法对其展开归纳与划分，得到城市色彩空间敏感性综合评价栅格。
步骤F:利用土地利用多边形简化评价栅格，得到用地色彩管控等级图：在ArcGIS的平台上，从步骤B得到的子准则层1的要素数据集中提取土地利用多边形矢量数据，并对其进行过滤，选取目标用地多边形。分别求取各用地多边形区域对应的综合评价栅格(步骤E得到)的平均值，对该值进行自然断裂点重分类后对各多边形要素进行分级显示，得到用地色彩管控等级图。
步骤G:利用道路中心线矢量数据简化评价栅格，得到道路色彩管控等级：在ArcGIS的平台上，从步骤B得到的子准则层1的要素数据集中提取道路中心线矢量数据，并将其在交叉点处打断，得到独立的线段。根据各线段道路等级属性确定各线段缓冲区大小，建立道路缓冲区多边形。分别求取各道路缓冲区多边形区域对应的综合评价栅格(步骤E得到)平均值，对该值进行自然断裂点重分类后对各线段进行分级显示，得到道路色彩管控等级图。
实施例二：本实例以某中心城区作为研究对象，目的在于对其公共设施用地及道路两个层级的城市要素做出色彩管控等级划分。
步骤1：建立城市色彩空间敏感性分析体系，该体系由四个层次的评价层级构成，层级由高到低分别是目标层、准则层、子准则层1和子准则层2。各评价层因子如表1所示。
表1城市色彩空间敏感性分析体系
Figure BDA0003196851770000061
步骤2：根据目标城市的总体规划、土地利用图、重点片区设计、城区志等资料，将目标城市与表1各因子相关的重要节点、路径、区域信息转录进ArcGIS，标准化成点要素、线要素、面要素图层，得到子准则层1的要素数据集。
步骤3：构造低级指标层因素相对高级指标层因素的比较判断矩阵。邀请城市设计研究方向的教授、技术人员分别对表1中低层级要素相对于高层级要素的影响力强弱进行评估，对判断矩阵每一列进行标准化，对向量标准化求特征向量W，W即权重，以确定所有指标所对应的权重值。对标准化后的判断矩阵进行矩阵一致性检验。如果一致性检验通过，则输出各级指标的权重值。
步骤4：在ArcGIS的平台上，基于步骤3得到的各子准则层因子权重值，运用加权求和法，依照从低层级到高层级的顺序将步骤2得到的子准则层1的要素数据集进行逐一归并，其公式可表达为
Figure BDA0003196851770000071
其中，P为单元归并值；n为因素数；di为i的因素权重；wi为i的因素值。利用自然断裂点分级的方法对其展开归纳与划分，分级数目为10，分析结果以10米*10米为基础单元的栅格图输出。得到自然、人工、文化环境单因子评价栅格。
步骤5：在ArcGIS的平台上，采用栅格计算器工具，基于步骤3得到的各准则层因子权重将步骤4得到的自然、人工、文化环境单因子评价栅格进行加权叠加，并利用自然断裂点分级的方法对其展开归纳与划分，分级数目为10级，以10米*10米为基础单元的栅格图输出。得到城市色彩空间敏感性综合评价栅格。
步骤6：在ArcGIS的平台上，从步骤2得到的子准则层1的要素数据集中提取土地利用多边形矢量数据，利用“查询构建器”工具，根据用地属性字段过滤出需要分析的公共设施用地多边形要素。利用“区域统计到表”工具，获得各用地地块多边形区域对应的综合评价栅格(步骤5得到)平均值的统计表。关联用地多边形属性表与平均值统计表，得到用地多边形属性表平均值字段。利用自然断裂点法对平均值字段进行重分类，得到色彩敏感度等级字段。利用色彩敏感度等级字段对地块多边形要素进行分级显示，得到公共设施用地色彩管控等级划分图，见图2。
步骤7：在ArcGIS的平台上，从步骤2得到的子准则层1的要素数据集中提取道路中心线矢量数据，利用“打断相交线”工具将所有相交的中心线在道路交叉口处打断，得到代表各路段的线要素。根据线要素属性表道路等级字段，利用“字段计算器”工具划定不同等级道路缓冲区距离，本实施例中道路缓冲区距离主干道取30m，次干道取20m，支路取10m，得到缓冲区距离字段。利用“多环缓冲区分析”工具，以缓冲区距离字段设定距离大小，创建各线要素的缓冲区多边形。利用“区域统计到表”工具，获得各缓冲区多边形区域对应的综合评价栅格(步骤5得到)平均值的统计表。关联线要素属性表与平均值统计表，得到线要素属性表平均值字段。利用自然断裂点法对属性表平均值字段进行重分类，得到色彩敏感度等级字段。利用色彩敏感度等级字段对线要素进行分级显示，得到道路色彩管控等级图，见图3。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种城市色彩等级划分方法，其特征在于，包括：
将影响城市色彩的因子通过层次分析法构建城市空间色彩的评价体系，所述评价体系包括目标层、准则层、子准则层1；将所述影响城市色彩因子的地理信息数据通过ArcGIS处理生成所述子准则层1的要素数据集；
通过专家评价法确定所述评价体系的各层级因子的权重；根据所述权重计算所述子准则层1的要素数据集生成所述目标层的栅格数据；
从所述子准则层1的要素数据集获取土地利用多边形矢量数据和道路中心线矢量数据；基于所述土地利用多边形矢量数据简化所述目标层的栅格数据，生成用地色彩管控等级图；基于所述道路中心线矢量数据简化所述目标层的栅格数据，生成道路色彩管控等级图；
根据所述用地色彩管控等级图和所述道路色彩管控等级图找出重点色彩改造对象，基于所述对象进行针对性的城市色彩规划控制。
2.根据权利要求1所述的城市色彩等级划分方法，其特征在于，所述目标层的栅格数据的生成包括以下步骤：
基于所述权重，运用加权求和法，依照从低层级到高层级的顺序将所述子准则层1的要素数据集进行归并，根据自然断裂点法对归并后的所述子准则层1的要素数据集进行归纳得到所述准则层的栅格数据；
基于所述权重，运用加权叠加法计算所述准则层的栅格数据，根据自然断裂点法对加权叠加后的所述准则层的栅格数据进行归纳得到所述目标层的栅格数据。
3.根据权利要求1所述的城市色彩等级划分方法，其特征在于，所述用地色彩管控等级图的生成包括以下步骤：
计算所述土地利用多边形矢量数据对应所述目标层的栅格数据的平均值；将所述土地利用多边形矢量数据的平均值通过自然断裂点法进行分类，并对土地利用类型的多边形数据进行分级显示，生成用地色彩管控等级图。
4.根据权利要求1所述的城市色彩等级划分方法，其特征在于，所述道路色彩管控等级图的生成包括以下步骤：
将道路中心线矢量数据在交叉点处打断，得到独立的线段；
根据所述线段对应的道路等级建立道路缓冲区多边形，计算所述道路缓冲区多边形对应所述目标层的栅格数据的平均值；
对所述道路缓冲区多边形的平均值通过自然断裂点法进行分类，并对所述线段进行分级显示，生成所述道路色彩管控等级图。
5.根据权利要求1所述的城市色彩等级划分方法，其特征在于，所述通过专家评价法确定所述评价体系的各层级因子的权重包括以下步骤：
通过专家评价法判断准则层、子准则层1相对于目标层的影响力的强弱；根据影响力的强弱计算所述权重，并通过矩阵一致性检验对所述权重进行验证。
6.根据权利要求1所述的城市色彩等级划分方法，其特征在于，所述目标层为城市空间色彩敏感区域；所述准则层为自然环境因子、人工环境因子和文化环境因子；所述子准则层1为植被、水系、土地利用规划、交通利用规划及其他影响因素。
7.根据权利要求1所述的城市色彩等级划分方法，其特征在于，所述要素数据集包括点要素图层、线要素图层和面要素图层。
8.根据权利要求1所述的城市色彩等级划分方法，其特征在于，所述评价体系还包括子准则层2。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至8任一所述的一种城市色彩等级划分方法。
10.一种城市色彩等级划分装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，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8任一种城市色彩等级划分方法。
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