CN116756828A - 一种城市空间规划方法、介质及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种城市空间规划方法、介质及系统，属于城市规划技术领域，该城市空间规划方法包含以下步骤：获取城市空间规划区域的规划前原始地理数据和原始生态数据，根据所述原始地理数据和原始生态数据建立数字孪生的数字场景，获取城市空间规划目标数据；获取城市空间规划方案的数字场景，并将所述规划方案的数字场景拆分为多个规划单元，其中，所述城市空间规划方案为规划人员对城市空间进行规划的方案；对每个所述规划单元的规划方案与目标数据进行评价，得到规划单元评价值；对规划单元评价值小于评价目标阈值的规划单元，进行规划方案调整，得到目标规划方案，能够解决在城市规划中，原地理环境和原生态环境度保持不够的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于城市规划技术领域，具体而言，涉及一种城市空间规划方法、介质及系统。
背景技术
数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
随着城市人口的增长和城市化的推进，城市布局规划成为城市发展中至关重要的环节。城市布局规划涉及城市内的空间设计、交通组织、住宅建设、公共设施等众多方面，需要综合考虑城市的经济、社会、生态等多方面因素。本文将从以下几方面探讨城市布局规划的意义、目标、方法以及应对挑战的对策。
公开号为CN111489431A的中国发明专利(申请号CN201910076723.2)公开了一种智慧城市规划仿真动态模拟系统及其运行方法，包括数据获取模块：用于获取城市规划所需的地理、交通、建筑、人文、景观、生态等多方面的信息；数据预处理模块：用于对数据获取模块所获取的数据进行分类处理；三维建模模块：用于根据数据获取模块和数据预处理模块所获得的数据，进行三维建模；仿真渲染模块：用于对生成的三维模型进行渲染；数据输出模块：用于将经过渲染后的三维模型数据输出；场景集成模块：用于将三维模型形成三维虚拟场景；模拟输出模块：用于将形成的三维虚拟场景输出给用户界面。
上述专利能够根据城市规划的地理、交通、建筑、人文、景观、生态需求目标进行仿真，但是没有考虑到与规划前原地理环境和原生态环境的结合，以至于完全破坏原地理环境和生态环境的规划方案也能通过上述专利的仿真模拟。
当前，使用数字孪生技术进行城市空间规划的研究不多，城市空间规划过程中对保持原地理环境和生态环境的研究不多。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种城市空间规划方法、介质及系统，能够结合数字孪生技术解决在城市规划中，原地理环境和原生态环境度保持不够的技术问题。
本发明是这样实现的：
本发明的第一方面提供一种城市空间规划方法，具体是搭建真实的三维数字孪生底座，并数字孪生底座，进行空间规划布局；其中，空间规划布局的方式为采用参数化配置方式实现在真三维场景中快速构建模拟场景；其中，规划布局采用简化模型和精细化模型相结合的方式，以确定方案的可行性；所述简化模型是基于全空间基础地理信息数据形成的简化模型；所述精细化模型是基于倾斜三维摄影建立的实景三维模型、高精度和大比例尺的4D产品、施工图设计文件、BIM精细化模型及部件级人工建模成果组合形成的精细模型。
在本发明的具体实施方式中，可以进行如下步骤的操作，以实现本发明的第一方面提供一种城市空间规划方法，具体是：(1)搭建真实的三维数字孪生底座；
(2)基于数字孪生底座(真三维场景)，在三维场景中进场空间规划布局，其中空间规划是主要指国土空间规划，包括总规和详规；详规分为控规与修改，本方法适用于全部阶段，在总规阶段是战略性概念规划，使用的是较大范围小比例尺4D产品融合，立体化表达方式；在详细规划阶段，使用高精度和大比例尺的4D产品、模型等，通过参数化配置方式实现在真三维场景中快速构建模拟场景，进而搭建和展示规划未来场景；；
(3)规划布局使用简化模型和精细化模型相结合的方式，以确定方案的可行性；其中，简化模型基于全空间基础地理信息数据，如DLG线划图、规划设计文件、BIM模型、搭建的其他场景简化模型；其中，精细化模型基于倾斜三维摄影建立的实景三维模型、高精度和大比例尺的4D产品、施工图设计文件、BIM精细化模型及部件级人工建模成果等；
(4)参数化配置后，将相关数据与三维场景匹配，实现平面要素符号化，模型要素立体化。每一个场景搭建由过去人工建模，不断堆叠的模式改变为通过图纸、设计参数等反向自动快速批量化翻模，输入参数实现快速手动模型排布，进而可直观的展示和表现三维场景；因为是参数化布局，故可以通过修改相关参数、对应模型名称或路径等，实现空间布局方案的调整，例如将不同植物种类模型进行调换，即可实现同一空间场景中不同绿植种植方案修改；还可以设置工程管理模块，通过图层开关，实现不同要素配置搭建同一个场景的不同方案，进而实现不同方案调整的目的；三维场景中，图层开关控制的底层逻辑是各图层使用的是不同的参数建立的模型排布场景；在数字孪生场景中，通过配置参数，输入参数方式，实现模型排布是核心，是一种算法与规划布局的结合；数字孪生场景与常规的建模不同在于基于真三维场景，具备完全1:1模型还原的能力；不存在虚拟场景，周边相关要素无损；可融合多源数据等特点，具备规划设计师自我想法表达的能力；
所述搭建真实的三维数字孪生底座，并数字孪生底座，进行空间规划布局的步骤，具体包括：
S10、获取城市空间规划区域的规划前原始地理数据和原始生态数据，根据所述原始地理数据和原始生态数据建立数字孪生的数字场景，其中，所述地理数据为基于GIS的所述规划区域的地理数据，包括地形、地貌、水文数据；所述生态数据为与所述地理数据对应的环境、动植物、气候、微生物数据；其中，所述地形、地貌水文数据通过地理测绘方式得到；
S20、获取城市空间规划目标数据，包括地理目标数据、交通目标数据、建筑目标数据、景观目标数据以及原生态目标数据，所述目标数据为理想状态的规划目标数据；
S30、获取城市空间规划方案的数字场景，并将所述规划方案的数字场景拆分为多个规划单元，其中，所述城市空间规划方案为规划人员对城市空间进行规划的方案；
S40、对每个所述规划单元的规划方案与目标数据进行评价，得到规划单元评价值；
S50、对规划单元评价值小于评价目标阈值的规划单元，进行规划方案调整，若调整后的规划方案中，存在规划单元匹配度评价值小于评价目标阈值，则重复进行规划调整，直到每个规划单元的匹配度评价值大于或等于评价目标阈值；
S60、以最终得到的规划方案为目标规划方案；
其中，所述地理目标数据为所述规划区域建成后的地理目标数据；
所述生态目标数据为所述规划区域建成后的生态目标数据；
所述交通目标数据为所述规划区域建成后的道路目标数据；
所述建筑目标数据为所述规划区域建成后的建筑目标数据；
所述景观目标数据为所述规划区域建成后的景观目标数据；
所述原生态目标数据为所述规划区域建成后的原生态目标数据。
在上述技术方案的基础上，本发明的一种城市空间规划方法还可以做如下改进:
其中，将所述规划方案的数字场景拆分为多个规划单元的具体步骤包括：
获取规划方案中的道路规划数据；
利用所述道路规划数据中的主干道和快速路，将所述规划区域分割为多个规划单元。
其中，所述地理目标数据与所述原始地理数据的相似度大于地理目标阈值；其中，所述地理目标阈值的获取方法为：
建立已经完成的城市空间规划方案数据库，包括多组已经完成的城市空间规划方案，记为历史方案；
获取数据库中每个历史方案的实际使用的当前地理目标数据匹配度评价值；
将所有历史方案的地理目标数据匹配度评价值从大到小进行排序，以排序20％的匹配度评价值作为地理目标阈值；
所述生态目标数据与所述原始生态数据的相似度大于生态目标阈值；其中，所述生态目标阈值的获取方法为：
获取数据库中每个历史方案的实际使用的当前生态目标数据匹配度评价值；
将所有历史方案的生态目标数据匹配度评价值从大到小进行排序，以排序20％的匹配度评价值作为生态目标阈值。
其中，所述对每个所述规划单元的规划方案与目标数据进行评价得到规划单元评价值的步骤，具体包括：
计算规划单元的地理目标数据匹配度SA；
其中，SA的计算公式为：式中，SA1为地形数据匹配度、SA2为地貌数据匹配度、SA3为水文数据匹配度；
其中SA1的计算方法为：将规划单元的地形数据和地理目标数据中对应区域的地形数据进行相似度计算，所述地形数据为高程数据，具体方法为，将规划单元分为多个小格，以每个小格的平均高程组合为规划单元高程向量，同样的，将所述规划单元与地理目标数据中对应的区域划分为多个小格，并建立目标高程向量，以单元高程向量和目标高程向量的余弦相似度作为地形数据匹配度；
其中SA2的计算方法为：将规划单元的地貌数据和地理目标数据中对应区域的地貌数据进行相似度计算，具体方法为，将规划单元分为多个小格，计算每个小格的地貌相似度，若每个小格的地貌与地理目标数据中对应区域的地貌数据相同则所述小格的地貌相似度记为1，反之则小格的地貌相似度记为0，以全部小格的地貌相似度的平均值作为地貌数据匹配度；
其中SA3的计算方法为：将规划单元的水文数据和地理目标数据中对应区域的水文数据进行相似度计算，具体方法为，将规划单元分为多个小格，计算每个小格的水文相似度，若每个小格的水文与地理目标数据中对应区域的水文数据相同则所述小格的水文相似度记为1，反之则小格的水文相似度记为0，以全部小格的水文相似度的平均值作为水文数据匹配度；
计算规划单元的生态目标数据匹配度SB；
其中，SB的计算公式为：式中，SA1为环境数据匹配度、SB2为动植物数据匹配度、SB3为气候数据匹配度、SB4为微生物数据匹配度；所述SB1、SB2、SB3、SB4采用与所述SA2相同地方计算方法进行计算；
计算规划单元的道路目标数据匹配度SC；
其中，SC的计算方法为：建立规划单元道路特征向量，包括规划单元的周长、面积以及内部道路条数，记为SCX，将SCX与道路目标数据中与规划单元对应区域的道路特征向量计算余弦相似度作为SC；
计算规划单元的建筑目标数据匹配度SD；
其中，SD的计算方法为：建立规划单元建筑特征向量，包括规划单元内的建筑数量、建筑总面积，记为SDX，将SDX与建筑目标数据中与规划单元对应区域的建筑特征向量计算余弦相似度作为SD；
计算规划单元的景观目标数据匹配度SE；
其中，SE的计算方法为：建立规划单元景观特征向量，包括规划单元内的景观数量、景观总面积，记为SEX，将SEX与景观目标数据中与规划单元对应区域的景观特征向量计算余弦相似度作为SE；
计算规划单元与目标数据的匹配度评价值T；
其中T的计算方法为：
进一步的，所述评价目标阈值的获取方式为：
获取数据库中每个历史方案的实际使用的当前目标数据的匹配度评价值；
将所有历史方案的匹配度评价值从大到小进行排序，以排序20％的匹配度评价值作为评价目标阈值。
其中，所述获取城市空间规划方案的数字场景的具体步骤为：
获取规划人员的规划方案，并按照规划方案在所述数字场景中进行三维建模；
所述进行规划方案调整的步骤具体为：
获取规划人员的规划调整方案，并根据所述规划调整方案对所述数字场景中的三维模型进行调整。
其中，所述获取城市空间规划方案的数字场景的具体步骤为：
获取所述规划方案的简化模型，所述简化模型包括DLG线划图、规划设计文件、BIM模型；
获取所述规划方案的精细模型，所述精细模型包括实景三维模型、高精度和大比例尺的4D产品设计数据、施工图数据、精细化BIM模型及部件级人工建模成果；
将所述精细化模型与所述简化模型在所述数字孪生的数字场景中进行融合，得到所述规划方案的数字场景。
进一步的，所述进行规划方案调整的步骤具体为：
对所述简化模型和所述精细化模型中的参数进行调整，所述调整的数据来源于设计人员的更新设计图纸和更新设计参数。
本发明的第二方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时用于执行上述的一种城市空间规划方法的步骤。
本发明的第三方面提供一种城市空间规划系统，其中，包括上述的计算机可读存储介质。
与现有技术相比较，本发明提供的一种城市空间规划方法、介质及系统的有益效果是：
1.根据城市的主干道和快速路，将规划区域划分为多个规划单元，对每个规划单元进行规划目标数据匹配度分析，能够实现规划单元级的精细度，避免了将整个规划方案进行规划目标数据匹配，导致整个方案的目标匹配度不能代表小区域的规划目标匹配度的问题；
2.在规划目标匹配度计算中，考虑规划区域的规划前地理数据和生态数据，由于规划布局方案的数字场景是基于规划前数字孪生的数字场景，因此形成的规划方案中，会与规划前的地理数据和生态数据存在相关性，使得规划方案不会完全偏离规划前地理数据和生态数据；
3.采用地理目标数据和生态目标数据根据规划前的地理数据和生态数据采用相似度阈值进行限定，使得当规划方案满足地理目标和生态目标时，能够保证规划方案不偏离规划前的地理数据和生态数据。
1.在规划布局使用简化模型和精细化模型相结合的方式，将简化模型和精细化模型融合到数字场景中，可以通过设置调整简化模型和精细化模型的参数对数字场景进行设置和调整，省去了对布局方案调整后还需要对相应的三维模型进行重新建模导入的过程，提高了数字场景的调整效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述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例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种城市空间规划方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，是本发明第一方面提供一种城市空间规划方法的流程图，本方法包含以下步骤：
S10、获取城市空间规划区域的规划前原始地理数据和原始生态数据，根据原始地理数据和原始生态数据建立数字孪生的数字场景，其中，地理数据为基于GIS的规划区域的地理数据，包括地形、地貌、水文数据；生态数据为与地理数据对应的环境、动植物、气候、微生物数据；
S20、获取城市空间规划目标数据，包括地理目标数据、交通目标数据、建筑目标数据、景观目标数据以及原生态目标数据，所述目标数据为理想状态的规划目标数据；
S30、获取城市空间规划方案的数字场景，并将规划方案的数字场景拆分为多个规划单元，其中，城市空间规划方案为规划人员对城市空间进行规划的方案；
S40、对每个规划单元的规划方案与目标数据进行评价，得到规划单元评价值；
S50、对规划单元评价值小于评价目标阈值的规划单元，进行规划方案调整，若调整后的规划方案中，存在规划单元匹配度评价值小于评价目标阈值，则重复进行规划调整，直到每个规划单元的匹配度评价值大于或等于评价目标阈值；
S60、以最终得到的规划方案为目标规划方案；
其中，地理目标数据为规划区域建成后的地理目标数据；
生态目标数据为规划区域建成后的生态目标数据；
交通目标数据为规划区域建成后的道路目标数据；
建筑目标数据为规划区域建成后的建筑目标数据；
景观目标数据为规划区域建成后的景观目标数据；
原生态目标数据为规划区域建成后的原生态目标数据。
其中，在上述技术方案中，将规划方案的数字场景拆分为多个规划单元的具体步骤包括：
获取规划方案中的道路规划数据；
利用道路规划数据中的主干道和快速路，将规划区域分割为多个规划单元。
根据《城市道路交通规划设计规范》；城市道路分为快速路、主干路、次干路和支路四类。对于人口超过200万的大城市而言，各级道路宽度如下：快速路40-45米，主干道45-55米，次干道40-50米，支路15-30米。对于人口低于200万的大城市、中等城市和小城市，各级道路的宽度均有所差异，请参看相关规范。
快速路、主干路、次干路和支干路的说明：
支干道：又叫支路、街坊道路，通常是各街坊之间的联系道路，支路应为次干路与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。
次干道：又叫区干道，为联系主要道路之间的辅助交通路线。次干道是城市的交通干路，以区域性交通功能为主，兼有服务功能。与主干路组成路网，广泛连接城市各区与集散主干路交通。
主干道：主干路应为连接城市各主要分区的干路，以交通功能为主。自行车交通量大时，宜采用机动车与非机动车分隔形式，如三幅路或四幅路。主干路两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。
快速路：快速路应为城市中大量、长距离、快速交通服务。快速路对向车行道之间应设中间分车带，其进出口应采用全控制或部分控制。快速路两侧不应设置吸引大量车流、人流的公共建筑物的进出口。两侧一般建筑物的进出口应加以控制。
其中，在上述技术方案中，地理目标数据与原始地理数据的相似度大于地理目标阈值；其中，地理目标阈值的获取方法为：
建立已经完成的城市空间规划方案数据库，包括多组已经完成的城市空间规划方案，记为历史方案；
获取数据库中每个历史方案的实际使用的当前地理目标数据匹配度的专家评估值作为实际使用的当前地理目标数据匹配度评价值；
将所有历史方案的地理目标数据匹配度评价值从大到小进行排序，以排序20％的匹配度评价值作为地理目标阈值；
生态目标数据与原始生态数据的相似度大于生态目标阈值；其中，生态目标阈值的获取方法为：
获取数据库中每个历史方案的实际使用的当前生态目标数据匹配度的专家评估值作为实际使用的当前生态目标数据匹配度评价值；
将所有历史方案的生态目标数据匹配度评价值从大到小进行排序，以排序20％的匹配度评价值作为生态目标阈值。
其中，在上述技术方案中，对每个规划单元的规划方案与目标数据进行评价得到规划单元评价值的步骤，具体包括：
计算规划单元的地理目标数据匹配度SA；
其中，SA的计算公式为：式中，SA1为地形数据匹配度、SA2为地貌数据匹配度、SA3为水文数据匹配度；
其中SA1的计算方法为：将规划单元的地形数据和地理目标数据中对应区域的地形数据进行相似度计算，所述地形数据为高程数据，具体方法为，将规划单元分为多个小格，以每个小格的平均高程组合为规划单元高程向量，同样的，将所述规划单元与地理目标数据中对应的区域划分为多个小格，并建立目标高程向量，以单元高程向量和目标高程向量的余弦相似度作为地形数据匹配度；
其中SA2的计算方法为：将规划单元的地貌数据和地理目标数据中对应区域的地貌数据进行相似度计算，具体方法为，将规划单元分为多个小格，计算每个小格的地貌相似度，若每个小格的地貌与地理目标数据中对应区域的地貌数据相同则所述小格的地貌相似度记为1，反之则小格的地貌相似度记为0，以全部小格的地貌相似度的平均值作为地貌数据匹配度；
其中SA3的计算方法为：将规划单元的水文数据和地理目标数据中对应区域的水文数据进行相似度计算，具体方法为，将规划单元分为多个小格，计算每个小格的水文相似度，若每个小格的水文与地理目标数据中对应区域的水文数据相同则所述小格的水文相似度记为1，反之则小格的水文相似度记为0，以全部小格的水文相似度的平均值作为水文数据匹配度；
计算规划单元的生态目标数据匹配度SB；
其中，SB的计算公式为：式中，SB1为环境数据匹配度、SB2为动植物数据匹配度、SB3为气候数据匹配度、SB4为微生物数据匹配度；所述SB1、SB2、SB3、SB4采用与所述SA2相同地方计算方法进行计算；
计算规划单元的道路目标数据匹配度SC；
其中，SC的计算方法为：建立规划单元道路特征向量，包括规划单元的周长、面积以及内部道路条数，记为SCX，将SCX与道路目标数据中与规划单元对应区域的道路特征向量计算余弦相似度作为SC；
计算规划单元的建筑目标数据匹配度SD；
其中，SD的计算方法为：建立规划单元建筑特征向量，包括规划单元内的建筑数量、建筑总面积，记为SDX，将SDX与建筑目标数据中与规划单元对应区域的建筑特征向量计算余弦相似度作为SD；
计算规划单元的景观目标数据匹配度SE；
其中，SE的计算方法为：建立规划单元景观特征向量，包括规划单元内的景观数量、景观总面积，记为SEX，将SEX与景观目标数据中与规划单元对应区域的景观特征向量计算余弦相似度作为SE；
计算规划单元与目标数据的匹配度评价值T；
其中T的计算方法为：
进一步的，在上述技术方案中，评价目标阈值的获取方式为：
获取数据库中每个历史方案的实际使用的当前目标数据的匹配度的专家评估值作为实际使用的当前目标数据的匹配度评价值；
将所有历史方案的匹配度评价值从大到小进行排序，以排序20％的匹配度评价值作为评价目标阈值。
其中，在上述技术方案中，获取城市空间规划方案的数字场景的具体步骤为：
获取规划人员的规划方案，并按照规划方案在数字场景中进行三维建模；
进行规划方案调整的步骤具体为：
获取规划人员的规划调整方案，并根据规划调整方案对数字场景中的三维模型进行调整。
其中，在上述技术方案中，获取城市空间规划方案的数字场景的具体步骤为：
获取规划方案的简化模型，简化模型包括DLG线划图、规划设计文件、BIM模型；
获取规划方案的精细模型，精细模型包括实景三维模型、高精度和大比例尺的4D产品设计数据、施工图数据、精细化BIM模型及部件级人工建模成果；
将精细化模型与简化模型在数字孪生的数字场景中进行融合，得到规划方案的数字场景。
进一步的，在上述技术方案中，进行规划方案调整的步骤具体为：
对简化模型和精细化模型中的参数进行调整，调整的数据来源于设计人员的更新设计图纸和更新设计参数。
本发明的第二方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时用于执行上述的一种城市空间规划方法的步骤。
本发明的第三方面提供一种城市空间规划系统，其中，包括上述的计算机可读存储介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种城市空间规划方法，其特征在于，所述城市空间规划方法具体是：搭建真实的三维数字孪生底座，并数字孪生底座，进行空间规划布局；其中，空间规划布局的方式为采用参数化配置方式实现在真三维场景中快速构建模拟场景；其中，规划布局采用简化模型和精细化模型相结合的方式，以确定方案的可行性；所述简化模型是基于全空间基础地理信息数据形成的简化模型；所述精细化模型是基于倾斜三维摄影建立的实景三维模型、高精度和大比例尺的4D产品、施工图设计文件、BIM精细化模型及部件级人工建模成果组合形成的精细模型。
2.根据权利要求1所述的一种城市空间规划方法，其特征在于，所述搭建真实的三维数字孪生底座，并数字孪生底座，进行空间规划布局的步骤，具体包括：
S10、获取城市空间规划区域的规划前原始地理数据和原始生态数据，根据所述原始地理数据和原始生态数据建立数字孪生的数字场景，其中，所述地理数据为基于GIS的所述规划区域的地理数据，包括地形、地貌、水文数据；所述生态数据为与所述地理数据对应的环境、动植物、气候、微生物数据，其中，所述地形、地貌水文数据通过地理测绘方式得到；
S20、获取城市空间规划目标数据，包括地理目标数据、交通目标数据、建筑目标数据、景观目标数据以及原生态目标数据，所述目标数据为理想状态的规划目标数据；
S30、获取城市空间规划方案的数字场景，并将所述规划方案的数字场景拆分为多个规划单元，其中，所述城市空间规划方案为规划人员对城市空间进行规划的方案；
S40、对每个所述规划单元的规划方案与目标数据进行评价，得到规划单元评价值；
S50、对规划单元评价值小于评价目标阈值的规划单元，进行规划方案调整，若调整后的规划方案中，存在规划单元匹配度评价值小于评价目标阈值，则重复进行规划调整，直到每个规划单元的匹配度评价值大于或等于评价目标阈值；
S60、以最终得到的规划方案为目标规划方案；
其中，所述地理目标数据为所述规划区域建成后的地理目标数据；
所述生态目标数据为所述规划区域建成后的生态目标数据；
所述交通目标数据为所述规划区域建成后的道路目标数据；
所述建筑目标数据为所述规划区域建成后的建筑目标数据；
所述景观目标数据为所述规划区域建成后的景观目标数据；
所述原生态目标数据为所述规划区域建成后的原生态目标数据。
其中，将所述规划方案的数字场景拆分为多个规划单元的具体步骤包括：
获取规划方案中的道路规划数据；
利用所述道路规划数据中的主干道和快速路，将所述规划区域分割为多个规划单元。
3.根据权利要求1所述的一种城市空间规划方法，其特征在于，所述地理目标数据与所述原始地理数据的相似度大于地理目标阈值；其中，所述地理目标阈值的获取方法为：
建立已经完成的城市空间规划方案数据库，包括多组已经完成的城市空间规划方案，记为历史方案；
获取数据库中每个历史方案的实际使用的当前地理目标数据匹配度评价值；
将所有历史方案的地理目标数据匹配度评价值从大到小进行排序，以排序20％的匹配度评价值作为地理目标阈值；
所述生态目标数据与所述原始生态数据的相似度大于生态目标阈值；其中，所述生态目标阈值的获取方法为：
获取数据库中每个历史方案的实际使用的当前生态目标数据匹配度评价值；
将所有历史方案的生态目标数据匹配度评价值从大到小进行排序，以排序20％的匹配度评价值作为生态目标阈值。
4.根据权利要求1所述的一种城市空间规划方法，其特征在于，所述对每个所述规划单元的规划方案与目标数据进行评价得到规划单元评价值的步骤，具体包括：
计算规划单元的地理目标数据匹配度SA；
其中，SA的计算公式为：式中，SA1为地形数据匹配度、SA2为地貌数据匹配度、SA3为水文数据匹配度；
其中SA1的计算方法为：将规划单元的地形数据和地理目标数据中对应区域的地形数据进行相似度计算，所述地形数据为高程数据，具体方法为，将规划单元分为多个小格，以每个小格的平均高程组合为规划单元高程向量，同样的，将所述规划单元与地理目标数据中对应的区域划分为多个小格，并建立目标高程向量，以单元高程向量和目标高程向量的余弦相似度作为地形数据匹配度；
其中SA2的计算方法为：将规划单元的地貌数据和地理目标数据中对应区域的地貌数据进行相似度计算，具体方法为，将规划单元分为多个小格，计算每个小格的地貌相似度，若每个小格的地貌与地理目标数据中对应区域的地貌数据相同则所述小格的地貌相似度记为1，反之则小格的地貌相似度记为0，以全部小格的地貌相似度的平均值作为地貌数据匹配度；
其中SA3的计算方法为：将规划单元的水文数据和地理目标数据中对应区域的水文数据进行相似度计算，具体方法为，将规划单元分为多个小格，计算每个小格的水文相似度，若每个小格的水文与地理目标数据中对应区域的水文数据相同则所述小格的水文相似度记为1，反之则小格的水文相似度记为0，以全部小格的水文相似度的平均值作为水文数据匹配度；
计算规划单元的生态目标数据匹配度SB；
其中，SB的计算公式为：式中，SB1为环境数据匹配度、SB2为动植物数据匹配度、SB3为气候数据匹配度、SB4为微生物数据匹配度；所述SB1、SB2、SB3、SB4采用与所述SA2相同地方计算方法进行计算；
计算规划单元的道路目标数据匹配度SC；
其中，SC的计算方法为：建立规划单元道路特征向量，包括规划单元的周长、面积以及内部道路条数，记为SCX，将SCX与道路目标数据中与规划单元对应区域的道路特征向量计算余弦相似度作为SC；
计算规划单元的建筑目标数据匹配度SD；
其中，SD的计算方法为：建立规划单元建筑特征向量，包括规划单元内的建筑数量、建筑总面积，记为SDX，将SDX与建筑目标数据中与规划单元对应区域的建筑特征向量计算余弦相似度作为SD；
计算规划单元的景观目标数据匹配度SE；
其中，SE的计算方法为：建立规划单元景观特征向量，包括规划单元内的景观数量、景观总面积，记为SEX，将SEX与景观目标数据中与规划单元对应区域的景观特征向量计算余弦相似度作为SE；
计算规划单元与目标数据的匹配度评价值T；
其中T的计算方法为：
5.根据权利要求3所述的一种城市空间规划方法，其特征在于，所述评价目标阈值的获取方式为：
获取数据库中每个历史方案的实际使用的当前目标数据的匹配度评价值；
将所有历史方案的匹配度评价值从大到小进行排序，以排序20％的匹配度评价值作为评价目标阈值。
6.根据权利要求1所述的一种城市空间规划方法，其特征在于，所述获取城市空间规划方案的数字场景的具体步骤为：
获取规划人员的规划方案，并按照规划方案在所述数字场景中进行三维建模；
所述进行规划方案调整的步骤具体为：
获取规划人员的规划调整方案，并根据所述规划调整方案对所述数字场景中的三维模型进行调整。
7.根据权利要求1所述的一种城市空间规划方法，其特征在于，所述获取城市空间规划方案的数字场景的具体步骤为：
获取所述规划方案的简化模型，所述简化模型包括DLG线划图、规划设计文件、BIM模型；
获取所述规划方案的精细模型，所述精细模型包括实景三维模型、高精度和大比例尺的4D产品设计数据、施工图数据、精细化BIM模型及部件级人工建模成果；
将所述精细化模型与所述简化模型在所述数字孪生的数字场景中进行融合，得到所述规划方案的数字场景。
8.根据权利要求7所述的一种城市空间规划方法，其特征在于，所述进行规划方案调整的步骤具体为：
对所述简化模型和所述精细化模型中的参数进行调整，所述调整的数据来源于设计人员的更新设计图纸和更新设计参数。
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中存储有程序指令，所述程序指令运行时用于执行如权利要求1-8任一项所述的一种城市空间规划方法的步骤。
10.一种城市空间规划系统，其特征在于，包括权利要求9所述的计算机可读存储介质。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310777243.5A CN116756828A (zh) | 2023-06-28 | 2023-06-28 | 一种城市空间规划方法、介质及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310777243.5A CN116756828A (zh) | 2023-06-28 | 2023-06-28 | 一种城市空间规划方法、介质及系统 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN117114245A (zh) * | 2023-10-18 | 2023-11-24 | 长春市联心花信息科技有限公司 | 一种基于数字孪生的城市数据集成方法 |
| CN117854286A (zh) * | 2024-03-08 | 2024-04-09 | 山东金宇信息科技集团有限公司 | 一种基于数字孪生的城市交通规划方法、设备及介质 |
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- 2023-06-28 CN CN202310777243.5A patent/CN116756828A/zh active Pending
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