CN114861256A - 一种体育场看台坐席的参数化设计方法 - Google Patents
一种体育场看台坐席的参数化设计方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种体育场看台坐席的参数化设计方法,包括提取三维坐席序列线;将每排看台的三维坐席序列线识别为奇数和偶数序号线;按照奇数和偶数序号线生成三维坐席点;对奇数和偶数序号线上的三维坐席点进行间隔删除;计算出三维坐席点的视线向量;计算出三维坐席点视线升高差;对三维坐席点进行质量等级评级;获得三维坐席点所在的带有序号的安全出口分区区域;对三维坐席点赋值,得到全息坐席点;设置全息坐席点的键值数据库;对看台坐席进行视觉效果分析的模拟,生成可视化图表,根据模拟结果对看台的视觉效果进行评估;将看台坐席的观众席进行等级划分;在全息坐席点上插入座椅图块,生成看台座位模型;使用Rhino或者CAD进行二维图纸绘制和加工。
Description
技术领域
本发明属于计算机辅助建筑设计领域,具体涉及一种体育场看台坐席的参数化设计方法。
背景技术
体育场看台座椅排布设计由一系列的规范和标准限制,座椅的间距、坐席分区和视觉效果有一定的专业性。视觉效果是指通过视线质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级和视线方位角质量等级这四个维度,对看台某个坐席区域或某个坐席位置上的观众观赛效果进行综合评价后得出评估结果。在方案设计过程中为了求得最优的看台坐席分区方案,需要展开多方案比选,考虑到体育场馆动辄几万座,设计制图工作量大。通过体育场看台坐席的参数化设计方法,可以在三维环境进行体育场看台坐席分区,能够实时展开多方案比选,有较大的灵活性;减少制图工作量,提升设计效率和准确性。同时,本方法中所涉及的键值数据库可以对体育场馆的后期维护运营提供参考,满足智慧建筑管理的需求。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种体育场看台坐席的参数化设计方法,这种参数化设计方法可以在三维环境进行体育场看台座椅的排布,能够实时展开多方案比选,减少制图工作量,提升设计效率和准确性。
本发明专利公开了一种体育场看台坐席的参数化设计方法,涉及计算机辅助建筑设计领域。该方法包括: 1、根据看台体量获得每排看台眼位高度和每排看台视线升高差,并从看台体量上提取三维坐席序列线;所述看台体量是指看台的体量模型;2、在参数化平台中设置或输入每排看台的三维坐席序列线,通过参数化列表控制,将每排看台的三维坐席序列线识别为奇数序号线和偶数序号线;3、依据在参数化平台中设置或输入的坐席间距,按照奇数序号线和偶数序号线分别生成三维坐席点;4、通过0、1型因子筛选的方式,分别对奇数序号线和偶数序号线上的三维坐席点进行相邻点的间隔删除,形成相邻两排水平错动的三维坐席点;5、根据看台的视点轨迹线和每个三维坐席点的三维坐标,找到每个三维坐席点所对应的视点,并计算出每个三维坐席点的视线向量;6、根据每个三维坐席点对应的视点、每个三维坐席点的视线向量、每排看台的三维坐席序列线及每排看台的眼位线,计算出视线升高差;7、在参数化平台中根据每个三维坐席点的视线向量和视线升高差,对三维坐席点进行视线质量等级评级;8、在参数化平台中根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的水平间距,对三维坐席点进行清晰度质量等级评级;9、在参数化平台中根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的垂直高差,对三维坐席点进行深感度质量等级评级;10、在参数化平台中根据每个三维坐席点与其距离比赛场地的短轴之间的视线方位角,对三维坐席点进行视线方位角质量等级评级;11、在参数化平台中设置或输入疏散路径线(疏散路径线包含安全出口的数据),对三维坐席点进行安全出口分区,得到每个三维坐席点所在的带有序号的安全出口分区区域;12、在参数化平台中将每个三维坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级以及带有序号的安全出口分区区域赋值到每个对应的三维坐席点上,得到全息坐席点;13、在参数化平台中设置一个字典类,用于储存全息坐席点,将这个字典类称为全息坐席点的键值数据库,在此键值数据库中所储存的任意一个全息坐席点(即键)都有与之对应的包括该全息坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级以及带有序号的安全出口分区区域的数据(即键所对应的值);14、应用全息坐席点对看台坐席进行视线方位角质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级和视觉质量等级的视觉效果分析的模拟,生成可视化图表,并根据模拟结果对看台的视觉效果进行评估;15、根据视觉效果评估、安全出口分区区域和具体项目的规模等级要求,将看台坐席的观众席进行等级划分,划分为一般观众席、VIP坐席、VVIP坐席和无障碍坐席;16、在对应的观众席分区所对应的全息坐席点上插入座椅图块,生成看台座位模型; 17、将模型参数化平台中包括全息坐席点、键值数据库和看台座位的各种坐席信息汇总,使用Rhino或者CAD进行二维图纸绘制和加工。
所述全息坐席点的视线升高差由以下方式得到:
依据三维看台序列线和每排看台眼位高度,生成每排看台眼位线;依据第u排坐席的眼位线,确定第u排坐席所在的标高平面Pu,及位于第u排眼位线上的任意眼位点Ou;在视点轨迹线上找到距离Ou最近的视点O0;以Ou为起始点连接点O0,得到该坐席的视线向量,并设置一条通过Ou和O0的直线Lu;依据第u-1排坐席的眼位线,确定第u-1排坐席所在的标高平面Pu-1;将Lu映射到标高平面Pu-1上,得到直线Ju-1;Ju-1与第u-1排坐席的眼位线相交于点Su-1;设置点Su-1垂直于Lu的直线Qu-1;Qu-1与Lu相交于点Su;第u排坐席的视线升高差cu为Su-1与Su的间距;通过上述方法,计算出所有全息坐席点的坐席的视线升高差。
本发明所述每排看台视线升高差可采用每排看台的模数化视线升高差;所述每排看台的模数化视线升高差由下法获得:
①定义参数列ej;
式中, 令j=2~n, Xi-1为第i-1排看台眼位点至视点的水平距离;由此可获得ei和en。
②根据看台的垂直高度范围及定义参数列,按下式计算出每排看台的视线升高差c;
式中,n为看台坐席总排数, Yn为第n排看台眼位点至视点的眼位高度; Xn为第n排看台眼位点至视点的水平距离; Y1为第1排看台眼位点至视点的眼位高度; X1为第1排看台眼位点至视点的水平距离;
④根据每排看台的视线升高差计算出Yi后,通过对模数m的取值对看台采用模数化处理并计算每排看台眼位点Oi至视点的模数化眼位高度Hi,其中m为自然数;
当m=0时,Hi=Yi;
⑤通过下式计算出每排看台的模数化视线升高差;
式中,ci为第i排看台的模数化视线升高差;Hi-1为第i-1排看台眼位点Oi至视点的模数化眼位高度。
所述全息坐席点的视线质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级和视线方位角质量等级的依据来源于JGJ31-2003《体育建筑设计规范》及《建筑设计资料集 第6分册体育·医疗·福利(第三版)》。
全息坐席点的使用方式并不局限于上述所提及的几种可视化分析图表,设计人员也可根据实施的需要,通过组合全息坐席点中的单个或多个数据,组成新的调用组合,以实现与实际实施需求对应的其他分析图表的生成;全息坐席点的三维坐标位置也可以与全息坐席点中的其余键值数据结合使用,并加以染色处理,在模型中形成直观的看台坐席分析模型。
全息坐席点的键值数据库储存方式能够方便快捷地对坐席的数量、数据进行统计,大大提高设计人员效率,减少误差;全息坐席点经过数据整合,进行有效分析,使项目及时掌握方案阶段的坐席质量情况;在项目设计完成后,全息坐席点亦可作为体育建筑的坐席评估分析依据,运营团队可应用全息坐席点生成的分析图表来指导赛事门票的定价,实现了智慧建筑管理的信息化、精细化和运营收益的最大化。
本发明通过针对体育场看台坐席数据收集及定义的方法的参数化设计方法,可以在三维环境进行体育场看台座椅的排布,能够实时展开多方案比选,有较大的灵活性;减少制图工作量,提升设计效率和准确性。
附图说明
图1为本发明隔排坐席布置功能块示意图;
图2为本发明坐席点属性功能块示意图;
图3为本发明看台坐席示意图;
图4 为本发明的键值和三维数据示意图;
图5为本发明通过键值数据库可生成全息坐席点的方位质量等级、清晰度质量等级、深度感质量等级及视觉质量等级的分区示意图;
图6 为本发明在全息坐席点上插入座椅图块后生成看台座位模型示意图;
图7为本发明全息坐席点视线升高差的获取方式示意图;
图8为本发明通过键值数据库可生成全息坐席点的视线升高差图表;
图9为本发明通过键值数据库和全息坐席点生成的看台坐席分析模型。
具体实施方式
下面参照附图所示对本发明专利作进一步的描述:
本发明所述的一种体育场看台坐席的参数化设计方法,包括以下步骤:
1)根据已有的看台体量获得每排看台眼位高度和每排看台视线升高差,并从看台体量上提取三维坐席序列线;
2)如图1所示,通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,在看台坐席参数化设计模块-隔排坐席布置功能块中输入每排看台的三维坐席序列线,通过参数化列表控制,将每排看台的三维坐席序列线识别为奇数序号线和偶数序号线;
3)如图3所示,通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,在看台坐席参数化设计模块-隔排坐席布置功能块中,依据在参数化平台中输入的坐席间距,按照奇数序号线和偶数序号线分别生成奇偶编号三维坐席点;
4)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,在看台坐席参数化设计模块-隔排坐席布置功能块中,通过0、1型因子筛选的方式,分别对奇数序号线和偶数序号线上的奇偶编号三维坐席点进行相邻点的间隔删除,即通过数字0选择删除奇数线或偶数线上的奇数点;数字1选择删除奇数线或偶数线上的偶数点;例如:通过在列表的第一行(对应奇数线)和第二行(对应偶数线)中分别输入0、1或1、0数值,来选择奇数序号线和偶数序号线需要删除的坐席点,其中在第一行输入0代表删除奇数序号线中的奇数号座位,输入1代表删除奇数序号线中的偶数号座位;同理,在第二行输入0代表删除偶数序号线中的奇数号座位,输入1代表删除偶数序号线中的偶数号座位,形成相邻两排水平错动的三维坐席点,并对三维坐席点进行数量统计;
5)如图2所示,通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,在看台坐席参数化设计模块-坐席点属性功能块中,根据看台的视点轨迹线和每个三维坐席点的三维坐标,找到每个三维坐席点所对应的视点,并计算出每个三维坐席点的视线向量;
6)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,在看台坐席参数化设计模块-坐席点属性功能块中,根据每三维坐席点对应的视点、每个三维坐席点的视线向量、每排看台的三维坐席序列线及每排看台的眼位线,计算出视线升高差;
7)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,在看台坐席参数化设计模块-坐席点属性功能块中,根据每个三维坐席点的视线向量和视线升高差以及赛场项目类别,对三维坐席点进行视线质量等级评级,评级标准下表所示;
8)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,看台坐席参数化设计模块-坐席点属性功能块中,根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的水平间距,对三维坐席点进行清晰度质量评级,评级标准下表所示;
9)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,看台坐席参数化设计模块-坐席点属性功能块中,根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的垂直高差,对三维坐席点进行深感度质量评级,评级标准下表所示;
10)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,看台坐席参数化设计模块-坐席点属性功能块中,根据每个三维坐席点与其距离比赛场地的短轴之间的视线方位角,对三维坐席点进行视线方位角质量等级评级,评级标准下表所示;
11)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,看台坐席参数化设计模块-坐席点属性功能块中输入疏散路径线,对三维坐席点进行安全出口分区,得到每个三维坐席点所在的带有序号的安全出口分区区域;
12)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,看台坐席参数化设计模块-坐席点属性功能块中将每个三维坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级以及带有序号的安全出口分区区域赋值到每个对应的三维坐席点上,得到全息坐席点;
13)如图2所示,通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,在看台坐席参数化设计模块-坐席点属性功能块中设置一个字典类,用于储存全息坐席点,将这个字典类称为全息坐席点的键值数据库(图4),在此键值数据库中所储存的任意一个全息坐席点(即键)都有与之对应的包括该全息坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级以及带有序号的安全出口分区区域的数据(即键所对应的值);
14)如图5所示,通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,应用全息坐席点对看台坐席进行视线方位角质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级和视觉质量等级的视觉效果分析的模拟,生成可视化图表,并根据模拟结果对看台的视觉效果进行评估;
15)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,根据视觉效果评估、安全出口分区区域和具体项目的规模等级要求,将看台坐席的观众席进行等级划分,划分为一般观众席、VIP坐席、VVIP坐席和无障碍坐席;
16)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,在对应的观众席分区所对应的全息坐席点上插入座椅图块,生成如图6所示的看台座位模型;
17)通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,将参数化平台中包括全息坐席点、键值数据库和看台座位的各种坐席信息汇总,使用Rhino或者CAD进行二维图纸绘制和加工。
所述已有的看台体量可以通过传统的设计方法进行建模获得,也可以通过参数化设计方法,在rhino三维建模软件grasshopper插件平台中进行生成而获得。在看台的参数化设计方法中所述的每排看台的模数化视线升高差是对每排看台的视线升高差进行模数化处理后所获得的一种每排看台的视线升高差,每排看台的模数化眼位高度是对每排看台视线升高差进行模数化处理后所获得的一种每排看台眼位高度。看台体量的参数化设计方法包括以下步骤:
1、在参数化平台中设置看台场芯轮廓线,以看台场芯轮廓线作为首排看台边线;2、根据规范确定视点的标高和水平位置;3、在参数化平台中设置看台的排数和排距,以首排看台边线为起始线,按照排数和排距生成一组平面看台坐席序列线;4、根据实际项目要求,自定义看台的首、末排标高,求得看台的垂直高度;5、根据看台的垂直高度范围、看台坐席总排数、看台眼位点至视点的眼位高度和看台眼位点至视点的水平距离,计算出每排看台的视线升高差;6、设置一个看台模数,通过对看台采用模数化处理,计算出每排看台的模数化眼位高度;7、通过每排看台的模数化眼位高度,计算出每排看台的模数化视线升高差;8、通过调整看台模数对看台的模数化视线升高差进行上下浮动调整;9、根据每排坐席的模数化眼位高度,将平面看台坐席序列线升高到每排看台对应的标高上,生成看台放样线;10、按照看台放样线进行放样得到看台体量模型。
所述看台体量的参数化设计方法中的计算方程式如下:
①定义参数列ej;
式中, 令j=2~n, Xi-1为第i-1排看台眼位点至视点的水平距离;由此可获得ei和en。
②根据看台的垂直高度范围及定义参数列,按下式计算出每排看台的视线升高差c;
式中,n为看台坐席总排数, Yn为第n排看台眼位点至视点的眼位高度; Xn为第n排看台眼位点至视点的水平距离; Y1为第1排看台眼位点至视点的眼位高度; X1为第1排看台眼位点至视点的水平距离;
在计算出看台体量的每排看台眼位高度后,对每排看台眼位高度进行模数化处理:
当m=0时,Hi=Yi;
式中,ci为第i排看台的模数化视线升高差;Hi-1为第i-1排看台眼位点Oi至视点的模数化眼位高度;
通过调整模数m,对每排看台的模数化视线升高差进行数值的上下浮动调整,获得每排看台的模数化眼位高度、每排看台的模数化视线升高差。
所述全息坐席点的视线升高差由以下方式得到:
如图7所示,依据三维看台序列线和每排看台的眼位高度,生成每排看台的眼位线;依据第u排坐席的眼位线,确定第u排坐席所在的标高平面Pu,及位于第u排眼位线上的任意眼位点Ou;在视点轨迹线上找到距离Ou最近的视点O0;以Ou为起始点连接点O0,得到该坐席的视线向量,并设置一条通过Ou和O0的直线Lu;依据第u-1排坐席的眼位线,确定第u-1排坐席所在的标高平面Pu-1;将Lu映射到标高平面Pu-1上,得到直线Ju-1;Ju-1与第u-1排坐席的眼位线相交于点Su-1;设置点Su-1垂直于Lu的直线Qu-1;Qu-1与Lu相交于点Su;第u排坐席的视线升高差cu为Su-1与Su的间距;通过上述方法,计算出所有全息坐席点的坐席的视线升高差。
全息坐席点键值数据库的使用方式并不局限于上述所提及的几种可视化分析图表,设计人员也可根据实施的需要,通过组合全息坐席点中的单个或多个数据,组成新的调用组合,以实现与实际实施需求对应的其他分析图表的生成。
下面以一个实例来举例说明全息坐席点键值数据库的使用方式:
如图8所示,将全息坐席点键值数据库中的视线升高差数据调出,通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,生成全息坐席点的视线升高差分区表格和分布图。
下面以一个实例来举例说明全息坐席点键值数据库的使用方式:
如图9所示,将全息坐席点键值数据库中的视线升高差数据调出,通过rhino三维建模软件grasshopper插件平台,与全息坐席点的三维坐标位置进行结合使用,并加以染色处理,在模型中形成直观的看台坐席分析模型。
Claims (3)
1.一种体育场看台坐席的参数化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)根据看台体量获得每排看台眼位高度和每排看台视线升高差,并从看台体量上提取三维坐席序列线;
2)在参数化平台中设置每排看台的三维坐席序列线,通过参数化列表控制,将每排看台的三维坐席序列线识别为奇数序号线和偶数序号线;
3)依据在参数化平台中输入的坐席间距,按照奇数序号线和偶数序号线分别生成三维坐席点;
4)通过0、1型因子筛选的方式,分别对奇数序号线和偶数序号线上的三维坐席点进行相邻点的间隔删除,形成相邻两排水平错动的三维坐席点;
5)根据看台的视点轨迹线和每个三维坐席点的三维坐标,找到每个三维坐席点所对应的视点,并计算出每个三维坐席点的视线向量;
6)根据每个三维坐席点对应的视点、每个三维坐席点的视线向量、每排看台的三维坐席序列线和每排看台的眼位线,计算出每个三维坐席点视线升高差;
7)在参数化平台中根据每个三维坐席点的视线向量和视线升高差,对三维坐席点进行视线质量等级评级;
8)在参数化平台中根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的水平间距,对三维坐席点进行清晰度质量等级评级;
9)在参数化平台中根据每个三维坐席点与其对应的视点之间的垂直高差,对三维坐席点进行深感度质量等级评级;
10)在参数化平台中根据每个三维坐席点与其距离体育场比赛场地的短轴之间的视线方位角,对三维坐席点进行视线方位角质量等级评级;
11)在参数化平台中输入疏散路径线,对三维坐席点进行安全出口分区,得到每个三维坐席点所在的带有序号的安全出口分区区域;
12)在参数化平台中将每个三维坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级和带有序号的安全出口分区区域赋值到每个对应的三维坐席点上,得到全息坐席点;
13)在参数化平台中设置一个字典类,用于储存全息坐席点,将这个字典类称为全息坐席点的键值数据库,在此键值数据库中所储存的任意一个全息坐席点都有与之对应的包括该全息坐席点的三维坐标、看台排数、视线向量、视线升高差、视觉质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级、视线方位角质量等级和带有序号的安全出口分区区域的数据;
14)应用全息坐席点对看台坐席进行视线方位角质量等级、清晰度质量等级、深感度质量等级和视觉质量等级的视觉效果分析的模拟,生成可视化图表,并根据模拟结果对看台的视觉效果进行评估;
15)根据视觉效果评估、安全出口分区区域和项目的规模等级要求,将看台坐席的观众席进行等级划分,划分为一般观众席、VIP坐席、VVIP坐席和无障碍坐席;
16)在全息坐席点上插入座椅图块,生成看台座位模型;
17)将包括全息坐席点、键值数据库和看台座位的各种坐席信息汇总,使用Rhino或者CAD进行二维图纸绘制和加工。
2.根据权利要求1所述的体育场看台坐席的参数化设计方法,其特征在于,所述每个三维坐席点视线升高差由以下方式得到:依据三维看台序列线和每排看台的眼位高度,生成每排看台的眼位线;依据第u排坐席的眼位线,确定第u排坐席所在的标高平面Pu,和位于第u排眼位线上的任意眼位点Ou;在视点轨迹线上找到距离Ou最近的视点O0;以Ou为起始点连接点O0,得到该坐席的视线向量,并设置一条通过Ou和O0的直线Lu;依据第u-1排坐席的眼位线,确定第u-1排坐席所在的标高平面Pu-1;将Lu映射到标高平面Pu-1上,得到直线Ju-1;Ju-1与第u-1排坐席的眼位线相交于点Su-1;设置点Su-1垂直于Lu的直线Qu-1;Qu-1与Lu相交于点Su;第u排坐席的视线升高差cu为Su-1与Su的间距;通过上述方法,计算出每个三维坐席点视线升高差。
3.根据权利要求1或2所述的体育场看台坐席的参数化设计方法,其特征在于,所述每排看台视线升高差采用每排看台的模数化视线升高差;所述每排看台的模数化视线升高差由下法获得:
①定义参数列ej;
式中, 令j=2~n, Xi-1为第i-1排看台眼位点至视点的水平距离;由此可获得ei和en;
②根据看台的垂直高度范围及定义参数列,按下式计算出每排看台的视线升高差c;
式中,n为看台坐席总排数, Yn为第n排看台眼位点至视点的眼位高度; Xn为第n排看台眼位点至视点的水平距离; Y1为第1排看台眼位点至视点的眼位高度; X1为第1排看台眼位点至视点的水平距离;
④根据每排看台的视线升高差计算出Yi后,通过对模数m的取值对看台采用模数化处理并计算每排看台眼位点Oi至视点的模数化眼位高度Hi,其中m为自然数;
当m=0时,Hi=Yi;
⑤通过下式计算出每排看台的模数化视线升高差ci
式中,ci为第i排看台的模数化视线升高差;Hi-1为第i-1排看台眼位点Oi至视点的模数化眼位高度。
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