CN117113514B - 一种基于bim技术的建筑设计布局优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑布局领域，涉及数据分析技术，用于解决现有技术中的建筑设计布局优化系统无法对规划用地的土地特征进行分析的问题，具体是一种基于BIM技术的建筑设计布局优化系统，包括布局优化平台，布局优化平台通信连接有土地分析模块、模式标记模块、深度分析模块以及存储模块；土地分析模块用于对规划用地进行土地城建能力进行监测分析：将规划用地分割为若干个均匀分布的矩形的分析区域；将所有分析区域的土地系数TD发送至布局优化平台；本发明可以对规划用地进行建筑承载能力进行监测分析，通过区域分割的方式获取每一个分析区域中的土地参数，通过土地系数对分析区域的建筑承载能力进行反馈。
Description
技术领域
本发明属于建筑布局领域，涉及数据分析技术，具体是一种基于BIM技术的建筑设计布局优化系统。
背景技术
建筑设计是指建筑物在建造之前，设计者按照建设任务，把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题，事先作好通盘的设想，拟定好解决这些问题的办法、方案，用图纸和文件表达出来；建筑设计布局是将建筑合理的排布和规划在居住区内，合理的建筑布局可以节省建设投资，节约城市用地，满足居民的需求，并美化城市景观。
现有技术中的建筑设计布局优化系统一般是根据规划用地的形状以及建造需求进行布局分析，通常无法对规划用地的土地特征进行分析，也无法根据规划用地的土地特征对建筑设计布局模式进行最优化匹配，导致传统建筑设计布局优化系统仅能够从空间角度进行规划布局，建筑的建造质量以及居住体验无法达到最佳状态。
针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于BIM技术的建筑设计布局优化系统，用于解决现有技术中的建筑设计布局优化系统无法对规划用地的土地特征进行分析的问题；
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对规划用地的土地特征进行分析的基于BIM技术的建筑设计布局优化系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于BIM技术的建筑设计布局优化系统，包括布局优化平台，所述布局优化平台通信连接有土地分析模块、模式标记模块、深度分析模块以及存储模块；
所述土地分析模块用于对规划用地进行土地城建能力进行监测分析：将规划用地分割为若干个均匀分布的矩形的分析区域，获取分析区域的密度数据MD、深度数据SD以及坡度数据PD并进行数值计算得到分析区域的土地系数TD；将所有分析区域的土地系数TD发送至布局优化平台，布局优化平台接收到土地系数TD后将土地系数TD发送至特征标记模块；
所述模式标记模块用于对规划用地的建筑设计布局模式进行标记分析并获取规划用地的适宜系数与均匀系数，通过适宜系数与均匀系数对规划用地是否满足建造标准进行判定；
所述深度分析模块用于对规划用地的建筑设计布局模式进行深度分析。
作为本发明的一种优选实施方式，密度数据MD的获取过程包括：在分析区域内设置若干个采集点，在采集点通过采集终端获取固定体积的土壤并进行称重，将城中得到的重量值与土壤体积值的比值标记为采集点的密度值，对所有采集点的密度值进行求和取平均值得到分析区域的密度数据MD；
深度数据SD为分析区域的土层深度值；
坡度数据PD的获取过程包括：获取分析区域内所有采集点的边坡角度值，通过存储模块获取到边坡角范围，将边坡角范围的最大值与最小值的平均值标记为边坡标准值，将边坡角度值与边坡标准值差值的绝对值标记为采集点的坡度值，将所有采集点的坡度值的最大值标记为坡度数据PD。
作为本发明的一种优选实施方式，规划用地的适宜系数与均匀系数的获取过程包括：通过存储模块获取到土地阈值TDmin，将分析区域的土地系数TD与土地阈值TDmin进行比较：若土地系数TD小于等于土地阈值TDmin，则将对应分析区域的建造特征标记为不适；若土地系数TD大于土地阈值TDmin，则将对应分析区域的建造特征标记为适宜；将建造特征被标记为适宜的分析区域的数量值与分析区域的总数量值的比值标记为规划用地的适宜系数；由所有分析区域的土地系数TD构成土地集合，对土地集合进行方差计算得到规划用地的均匀系数。
作为本发明的一种优选实施方式，对规划用地是否满足建造标准进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到适宜阈值与均匀阈值，将规划用地的适宜系数、均匀系数分别与适宜阈值、均匀阈值进行比较：
若适宜系数大于等于适宜阈值且均匀系数小于均匀阈值，则将规划用地的建筑设计布局模式标记为行列式布局，生成行列布局信号并将行列布局信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到行列布局信号后将行列布局信号发送至管理人员的手机终端；
若适宜系数大于等于适宜阈值且均匀系数大于等于均匀阈值，则生成深度分析信号并将深度分析信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到深度分析信号后将深度分析信号发送至深度分析模块；
若适宜系数小于适宜阈值，则判定规划用地不适宜进行建筑建造，生成规划异常信号并将规划异常信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到规划异常信号后将规划异常信号发送至管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，深度分析模块对规划用地的建筑设计布局模式进行深度分析的具体过程包括：将建造特征被标记为不适的分析区域标记为不适区域，由相互连接的不适区域组建一个不适集群，将不适集群内的不适区域数量与不适区域总数量的比值标记为不适集群的占有系数，将所有不适集群的占有系数的最大值标记为规划用地的占有值，通过存储模块获取到占有阈值，将占有值与占有阈值进行比较并通过比较结果将规划用地的建筑设计布局模式标记为点阵式布局或合围式布局。
作为本发明的一种优选实施方式，将占有值与占有阈值进行比较的具体过程包括：若占有值大于等于占有阈值，则将规划用地的建筑设计布局模式标记为合围式布局，生成合围布局信号并将合围布局信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到合围布局信号后将合围布局信号发送至管理人员的手机终端；若占有值小于占有阈值，则将规划用地的建筑设计布局模式标记为点阵式布局，生成点阵布局信号并将点阵布局信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到点阵布局信号后将点阵布局信号发送至管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，该基于BIM技术的建筑设计布局优化系统的工作过程，包括以下步骤：
步骤一：对规划用地进行土地城建能力进行监测分析：将规划用地分割为若干个均匀分布的矩形的分析区域，获取分析区域的密度数据MD、深度数据SD以及坡度数据PD并进行数值计算得到分析区域的土地系数TD；
步骤二：通过土地系数TD将分析区域的建造特征标记为适宜或不适，通过分析区域的建造特征与土地系数TD获取规划土地的适宜系数与均匀系数，通过适宜系数与均匀系数对规划土地的建筑设计布局模式进行标记；
步骤三：对规划用地的建筑设计布局模式进行深度分析：将建造特征被标记为不适的分析区域标记为不适区域，由相互连接的不适区域组建一个不适集群，通过不适集群的占有系数将规划用地的建筑设计布局模式标记为合围式布局或点阵式布局。
本发明具备下述有益效果：
通过土地分析模块可以对规划用地进行建筑承载能力进行监测分析，通过区域分割的方式获取每一个分析区域中的土地参数，结合多个土地参数进行综合分析与计算得到土地系数，通过土地系数对分析区域的建筑承载能力进行反馈；
通过模式标记模块可以对规划用地的建筑设计布局模式进行标记分析，通过土地系数的数值对分析区域的建造特征进行标记，从而避免承载能力不足的土地被选为建造土地，保证土地的建筑承载能力，同时结合规划用地中所有分析区域的建造特征标记结果对建筑设计布局模式进行标记；
通过深度分析模块可以对规划用地的建筑设计布局模式进行深度分析，将结合模式标记模块将建筑设计布局模式标记为点阵式布局、行列式布局或合围式布局，根据规划用地的不同土地特征为其分配最优化的布局模式，在考虑空间结构以及建造需求的基础上，对规划用地上的建筑承载能力进行优化。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例一的系统框图；
图2为本发明实施例二的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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
如图1所示，一种基于BIM技术的建筑设计布局优化系统，包括布局优化平台，布局优化平台通信连接有土地分析模块、模式标记模块、深度分析模块以及存储模块。
土地分析模块用于对规划用地进行建筑承载能力进行监测分析：将规划用地分割为若干个均匀分布的矩形的分析区域，获取分析区域的密度数据MD、深度数据SD以及坡度数据PD，密度数据MD的获取过程包括：在分析区域内设置若干个采集点，在采集点通过采集终端获取固定体积的土壤并进行称重，将城中得到的重量值与土壤体积值的比值标记为采集点的密度值，对所有采集点的密度值进行求和取平均值得到分析区域的密度数据MD；深度数据SD为分析区域的土层深度值；坡度数据PD的获取过程包括：获取分析区域内所有采集点的边坡角度值，通过存储模块获取到边坡角范围，将边坡角范围的最大值与最小值的平均值标记为边坡标准值，将边坡角度值与边坡标准值差值的绝对值标记为采集点的坡度值，将所有采集点的坡度值的最大值标记为坡度数据PD；通过公式TD=（α1*MD+α2*SD）/（α3*PD）得到分析区域的土地系数TD，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；将所有分析区域的土地系数TD发送至布局优化平台，布局优化平台接收到土地系数TD后将土地系数TD发送至特征标记模块；对规划用地进行建筑承载能力进行监测分析，通过区域分割的方式获取每一个分析区域中的土地参数，结合多个土地参数进行综合分析与计算得到土地系数，通过土地系数对分析区域的建筑承载能力进行反馈。
模式标记模块用于对规划用地的建筑设计布局模式进行标记分析：通过存储模块获取到土地阈值TDmin，将分析区域的土地系数TD与土地阈值TDmin进行比较：若土地系数TD小于等于土地阈值TDmin，则将对应分析区域的建造特征标记为不适；若土地系数TD大于土地阈值TDmin，则将对应分析区域的建造特征标记为适宜；将建造特征被标记为适宜的分析区域的数量值与分析区域的总数量值的比值标记为规划用地的适宜系数；由所有分析区域的土地系数TD构成土地集合，对土地集合进行方差计算得到规划用地的均匀系数。
通过存储模块获取到适宜阈值与均匀阈值，将规划用地的适宜系数、均匀系数分别与适宜阈值、均匀阈值进行比较：
若适宜系数大于等于适宜阈值且均匀系数小于均匀阈值，则将规划用地的建筑设计布局模式标记为行列式布局，生成行列布局信号并将行列布局信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到行列布局信号后将行列布局信号发送至管理人员的手机终端，行列式布局是采用条式单元住宅或联排住宅，按一定的朝向和间距成排布置，将规划用地的土地使用率提高至最大；
若适宜系数大于等于适宜阈值且均匀系数大于等于均匀阈值，则生成深度分析信号并将深度分析信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到深度分析信号后将深度分析信号发送至深度分析模块；
若适宜系数小于适宜阈值，则判定规划用地不满足建造标准，生成规划异常信号并将规划异常信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到规划异常信号后将规划异常信号发送至管理人员的手机终端；对规划用地的建筑设计布局模式进行标记分析，通过土地系数的数值对分析区域的建造特征进行标记，从而避免承载能力不足的土地被选为建造土地，保证土地的建筑承载能力，同时结合规划用地中所有分析区域的建造特征标记结果对建筑设计布局模式进行标记。
深度分析模块用于对规划用地的建筑设计布局模式进行深度分析：将建造特征被标记为不适的分析区域标记为不适区域，由相互连接的不适区域组建一个不适集群，将不适集群内的不适区域数量与不适区域总数量的比值标记为不适集群的占有系数，将所有不适集群的占有系数的最大值标记为规划用地的占有值，通过存储模块获取到占有阈值，将占有值与占有阈值进行比较：
若占有值大于等于占有阈值，则将规划用地的建筑设计布局模式标记为合围式布局，生成合围布局信号并将合围布局信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到合围布局信号后将合围布局信号发送至管理人员的手机终端，建筑布局里面围合式布局，感觉有的拼成了口字，有的拼得像回字，像口字的是单围合式，像回字的是双围合式，通过合围式布局将适宜进行建筑建造的分析区域规划在不适区域的周围，将不适集群包围起来，然后在不适宜进行建筑建造的不适集群内建造花园、公园等生态设施，建筑之间互不遮挡且共享生态设施，居住体验更高；
若占有值小于占有阈值，则将规划用地的建筑设计布局模式标记为点阵式布局，生成点阵布局信号并将点阵布局信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到点阵布局信号后将点阵布局信号发送至管理人员的手机终端，点阵式布局又叫点群式，从平面图看上去是以点状分布形成一个组团，他的排布方式比较自由，可以根据地形地貌或者项目形状进行有规则的布置；对规划用地的建筑设计布局模式进行深度分析，将结合模式标记模块将建筑设计布局模式标记为点阵式布局、行列式布局或合围式布局，根据规划用地的不同土地特征为其分配最优化的布局模式，在考虑空间结构以及建造需求的基础上，对规划用地上的建筑承载能力进行优化。
实施例二
如图2所示，一种基于BIM技术的建筑设计布局优化方法，包括以下步骤：
步骤一：对规划用地进行土地城建能力进行监测分析：将规划用地分割为若干个均匀分布的矩形的分析区域，获取分析区域的密度数据MD、深度数据SD以及坡度数据PD并进行数值计算得到分析区域的土地系数TD；
步骤二：通过土地系数TD将分析区域的建造特征标记为适宜或不适，通过分析区域的建造特征与土地系数TD获取规划土地的适宜系数与均匀系数，通过适宜系数与均匀系数对规划土地的建筑设计布局模式进行标记；
步骤三：对规划用地的建筑设计布局模式进行深度分析：将建造特征被标记为不适的分析区域标记为不适区域，由相互连接的不适区域组建一个不适集群，通过不适集群的占有系数将规划用地的建筑设计布局模式标记为合围式布局或点阵式布局。
一种基于BIM技术的建筑设计布局优化系统，工作时，将规划用地分割为若干个均匀分布的矩形的分析区域，获取分析区域的密度数据MD、深度数据SD以及坡度数据PD并进行数值计算得到分析区域的土地系数TD；通过土地系数TD将分析区域的建造特征标记为适宜或不适，通过分析区域的建造特征与土地系数TD获取规划土地的适宜系数与均匀系数，通过适宜系数与均匀系数对规划土地的建筑设计布局模式进行标记；将建造特征被标记为不适的分析区域标记为不适区域，由相互连接的不适区域组建一个不适集群，通过不适集群的占有系数将规划用地的建筑设计布局模式标记为合围式布局或点阵式布局。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，均应属于本发明的保护范围。
上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式TD=（α1*MD+α2*SD）/（α3*PD）；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的土地系数；将设定的土地系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为5.32、3.54和3.12；
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的土地系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如土地系数与密度数据的数值成正比。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。
Claims (1)
1.一种基于BIM技术的建筑设计布局优化系统，其特征在于，包括布局优化平台，所述布局优化平台通信连接有土地分析模块、模式标记模块、深度分析模块以及存储模块；
所述土地分析模块用于对规划用地进行土地城建能力进行监测分析：将规划用地分割为若干个均匀分布的矩形的分析区域，获取分析区域的密度数据MD、深度数据SD以及坡度数据PD并进行数值计算得到分析区域的土地系数TD；将所有分析区域的土地系数TD发送至布局优化平台，布局优化平台接收到土地系数TD后将土地系数TD发送至特征标记模块；
所述模式标记模块用于对规划用地的建筑设计布局模式进行标记分析并获取规划用地的适宜系数与均匀系数，通过适宜系数与均匀系数对规划用地是否满足建造标准进行判定；
所述深度分析模块用于对规划用地的建筑设计布局模式进行深度分析；
密度数据MD的获取过程包括：在分析区域内设置若干个采集点，在采集点通过采集终端获取固定体积的土壤并进行称重，将城中得到的重量值与土壤体积值的比值标记为采集点的密度值，对所有采集点的密度值进行求和取平均值得到分析区域的密度数据MD；
深度数据SD为分析区域的土层深度值；
坡度数据PD的获取过程包括：获取分析区域内所有采集点的边坡角度值，通过存储模块获取到边坡角范围，将边坡角范围的最大值与最小值的平均值标记为边坡标准值，将边坡角度值与边坡标准值差值的绝对值标记为采集点的坡度值，将所有采集点的坡度值的最大值标记为坡度数据PD；
分析区域的土地系数TD的计算公式为：TD=（α1*MD+α2*SD）/（α3*PD），其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；
规划用地的适宜系数与均匀系数的获取过程包括：通过存储模块获取到土地阈值TDmin，将分析区域的土地系数TD与土地阈值TDmin进行比较：若土地系数TD小于等于土地阈值TDmin，则将对应分析区域的建造特征标记为不适；若土地系数TD大于土地阈值TDmin，则将对应分析区域的建造特征标记为适宜；将建造特征被标记为适宜的分析区域的数量值与分析区域的总数量值的比值标记为规划用地的适宜系数；由所有分析区域的土地系数TD构成土地集合，对土地集合进行方差计算得到规划用地的均匀系数；
对规划用地是否满足建造标准进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到适宜阈值与均匀阈值，将规划用地的适宜系数、均匀系数分别与适宜阈值、均匀阈值进行比较：
若适宜系数大于等于适宜阈值且均匀系数小于均匀阈值，则将规划用地的建筑设计布局模式标记为行列式布局，生成行列布局信号并将行列布局信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到行列布局信号后将行列布局信号发送至管理人员的手机终端；
若适宜系数大于等于适宜阈值且均匀系数大于等于均匀阈值，则生成深度分析信号并将深度分析信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到深度分析信号后将深度分析信号发送至深度分析模块；
若适宜系数小于适宜阈值，则判定规划用地不适宜进行建筑建造，生成规划异常信号并将规划异常信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到规划异常信号后将规划异常信号发送至管理人员的手机终端；
深度分析模块对规划用地的建筑设计布局模式进行深度分析的具体过程包括：将建造特征被标记为不适的分析区域标记为不适区域，由相互连接的不适区域组建一个不适集群，将不适集群内的不适区域数量与不适区域总数量的比值标记为不适集群的占有系数，将所有不适集群的占有系数的最大值标记为规划用地的占有值，通过存储模块获取到占有阈值，将占有值与占有阈值进行比较并通过比较结果将规划用地的建筑设计布局模式标记为点阵式布局或合围式布局；
将占有值与占有阈值进行比较的具体过程包括：若占有值大于等于占有阈值，则将规划用地的建筑设计布局模式标记为合围式布局，生成合围布局信号并将合围布局信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到合围布局信号后将合围布局信号发送至管理人员的手机终端；若占有值小于占有阈值，则将规划用地的建筑设计布局模式标记为点阵式布局，生成点阵布局信号并将点阵布局信号发送至布局优化平台，布局优化平台接收到点阵布局信号后将点阵布局信号发送至管理人员的手机终端。
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