CN117290918A - 基于Grasshopper的建筑总平面生成方法、系统、介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计算机辅助设计技术领域，尤其涉及基于Grasshopper的建筑总平面生成方法、系统、介质及设备，包括:获取用地红线，获取用于表示建筑边界的几何图元，通用基本数据预定义，根据预定义模板参数化建筑轮廓图元，数据准备，数据运算，成果输出等步骤。本发明具有操作简便、快速轻量、上手门槛低的优点，适用于绝大部分工程项目前期总体平面设计前期构思阶段的应用场景。

Description

基于Grasshopper的建筑总平面生成方法、系统、介质及设备

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计技术领域，特别涉及基于Grasshopper的建筑总平面生成方法、系统、介质及设备。

背景技术

建筑设计没有唯一“解”，最终被客户采纳的也未必是“最优解”，大部分的建筑设计实质是一种不断探索、不断妥协、不断优化，最终寻找一个各方面合宜的“均衡解”的过程，在求解过程包含了无数似乎没有产生价值、但又无可避免的“试错”过程。如何降低这部分工作的试错成本，采用什么工作流至关重要。

目前绝大部分建筑设计企业采用的主要工作流仍然是传统的二维、三维分离的工作流，即以AutoCAD为基础绘制总平面草图导出至Sketchup或Rhino等三维软件进行建模推敲，再返回AutoCAD进行手动指标计算、日照模拟再反馈到三维模型进行调整，不断循环往复直到方案成形，最后通过Rhino、Sketchup、Illustrator、Photoshop等一系列软件的加工处理，进行方案表达。该工作流优势在于：上手难度低、对人员/硬件的要求都不高，易于任务分解，工作组织。但该工作流各环节之间信息链断裂，互为信息孤岛，极易造成二维图纸、三维模型、经济技术指标之间互相对不上，造成决策偏差甚至产生设计质量问题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了基于Grasshopper的建筑总平面生成方法、系统、介质及设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于Grasshopper的建筑总平面生成方法，包括如下步骤：

S100:获取用地红线；所述用地红线为以米为单位的二维封闭多义线；

S200:获取用于表示建筑边界的几何图元；所述几何图元为以米为单位的二维封闭多义线或三维形体；

S300:获取通用基础数据；

所述通用基础数据包括预定义建筑功能和预定义层高；

所述预定义建筑功能包括，获取功能名称列表，获取标记色列表，将功能名称列表内的每一功能名与所述标记色列表内的每一标记色一一对应绑定；

所述预定义层高包括，生成若干层高子系统，每一层高子系统包括楼层编号列表，楼层编号列表内的每一层楼层编号设有对应的层高参数；

S400：根据通用基础数据参数化建筑轮廓图元，并展现用于采集特征参数的属性面板；

所述特征参数包括：楼栋编号、建筑功能、楼层功能、建筑总层数、架空层数、体量增减、立面形体布尔优先级、功能交错优先级、女儿墙高度、层高系统、绝对标高和立面系统标记；

S500：数据准备；

S600：数据运算；

S700：成果输出；所述成果输出包括模型输出和指标输出。

其中，所述数据准备包括：

数据筛选，判断建筑轮廓图元是否位于用地红线界内；若是，则该建筑轮廓图元作为待处理对象；若否，则建筑轮廓图元作为备选数据，不参与计算；

参数读取和重构，根据所述待处理对象的几何信息，将特征参数重构为适用于程序处理的数据格式备用；

初始形体生成，待处理对象根据重构的特征参数完成形体的初次拉伸形成三维形体；

图元自动分组，判断若干三维形体是否存在交错，将存在交错的三维形体为一组，无交错的三维形体为一组。

其中，所述数据运算包括：

体量增减分类；遍历所有三维形体，按照体量增和体量减将三维形体分为体量减组和体量增组；

体量减形体布尔运算子模块；用于当体量减组不为空集时，嵌套遍历体量减组和体量增组的各个三维形体，与体量减组中的三维形体进行比对，判断是否存在交叉；若存在，再读取增减优先级进行判断，当体量减组的三维形体的优先级高于体量增组的三维形体的优先级，对体量减组的三维形体和体量增组的三维形体采取差集运算，并将结果至对应三维形体的记录数据中；

体量增布尔运算；再次遍历体量增组的三维形体，当存在交叉时，保留优先级高的部分，对低优先级的部分进行差集运算；

层高线获取；从所述特征参数中获取建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高；根据建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高构建逐层轮廓线；

指标计算；计算获取各层面积值、总建筑面积、首层占地面积、建筑密度、容积率、各功能模块面积小计和各功能模块面积占比，并实时展示于屏幕界面。

其中，还包括：

S800：日照计算；所述日照计算通过Grasshopper中用于环境分析的开源插件LadyBug实现。

根据本发明的第二种方面，基于Grasshopper的建筑总平面生成系统，包括

用地红线采集模块，用于采集建筑用地红线；

基本图元获取模块，用于采集表示建筑边界的几何图元；

通用基础数据预定义模块，用于获取预定义建筑功能和预定义层高；

基本图元参数初始化模块，根据通用基础数据参数化建筑轮廓图元。

其中，所述通用基础数据由特征参数的属性面板采集获取；所述特征参数包括：楼栋编号、建筑功能、楼层功能、建筑总层数、架空层数、体量增减、立面形体布尔优先级、功能交错优先级、女儿墙高度、层高系统、绝对标高和立面系统标记。

其中，还包括，数据运算模块；所述数据运算模块包括，

体量增减分类子模块；用于遍历所有三维形体，按照体量增和体量减将三维形体分为体量减组和体量增组；

体量减形体布尔运算子模块；用于当体量减组不为空集时，嵌套遍历体量减组和体量增组的各个三维形体，与体量减组中的三维形体进行比对，判断是否存在交叉；若存在，再读取增减优先级进行判断，当体量减组的三维形体的优先级高于体量增组的三维形体的优先级，对体量减组的三维形体和体量增组的三维形体采取差集运算，并将结果至对应三维形体的记录数据中；

体量增布尔运算子模块；用于再次遍历体量增组的三维形体，当存在交叉时，保留优先级高的部分，对低优先级的部分进行差集运算；

层高线获取子模块；用于从所述特征参数中获取建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高；根据建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高构建逐层轮廓线；

指标计算子模块；用于计算获取各层面积值、总建筑面积、首层占地面积、建筑密度、容积率、各功能模块面积小计和各功能模块面积占比，并实时展示于屏幕界面。

其中，还包括，数据准备模块；所述数据准备模块包括：

数据筛选子模块，用于判断建筑轮廓图元是否位于用地红线界内；若是，则该建筑轮廓图元作为待处理对象；若否，则建筑轮廓图元作为备选数据，不参与计算；

参数读取和重构子模块，用于根据所述待处理对象的几何信息，将特征参数重构为适用于程序处理的数据格式备用；

初始形体生成子模块，用于待处理对象根据重构的特征参数完成形体的初次拉伸形成三维形体；

图元自动分组子模块，用于判断若干三维形体是否存在交错，将存在交错的三维形体为一组，无交错的三维形体为一组。

根据本发明的第三方面，一种非瞬时性计算机可读存储介质，所述非瞬时性计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于Grasshopper的建筑总平面生成方法。

根据本发明的第四方面，一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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基于Grasshopper的建筑总平面生成方法。

本发明具有操作简便、快速轻量、上手门槛低的优点，适用于绝大部分工程项目前期总体平面设计前期构思阶段的应用场景。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

当前比较先进的BIM工作流的优势在于图模一体、信息链连贯，贯通建筑的全生命周期。但主流的BIM类软件(例如Revit)软件体量大，功能大而全，运行复杂项目或群体类项目卡顿明显；学习成本高、人才缺口大。尤其在前期土拓或概念方案阶段，使用大型BIM软件进行工作成本反而高于传统二维工作流。现实情况是大部分设计企业都成立专门的BIM团队，在设计的中、后阶段(尤其是施工图阶段)进行专项的BIM设计，鲜有在概念方案阶段，尤其是多子项的群体性项目全面铺开使用BIM进行工作的案例。

而犀牛Rhino软件对硬件配置要求低，在二维制图层面与建筑师习惯的AutoCAD十分接近，易于上手；拥有非常强大的NURBS曲面建模能力；自带的Grasshopper可视化编程组件更是主流的参数化工具应用；软件接口丰富，后续无论是传统的CAD+Sketchup工作流，还是BIM工作流都有对应的衔接方法。

因而，本发明试图探索一种基于Rhino+Grasshopper平台，既能贴合建筑师思考习惯，操作简便、轻量化、又能发挥BIM信息模型优势的2.5维参数化设计方法。本申请的2.5维是指以简单图元为基础，通过附着于其上的参数为媒介，驱动三维复杂形体生成的方案。

本发明实施例提供了基于Grasshopper的建筑总平面生成方法、系统、介质及设备。

在其中一种实施例中，提供了一种基于Grasshopper的建筑总平面生成方法，包括如下步骤：

S100:获取用地红线；所述用地红线为以米为单位的二维封闭多义线；

其中一种实施方式可以为：在Rhino视口中绘制或导入项目“用地红线”，用地红线为以米为单位的2维封闭多义线，通过定制的用户操作界面拾取进后台程序备用，后续将作为拣选参与计算建筑轮廓生产的范围线，同时后台自动记录用地红线面积，用作计算建筑密度、容积率的分母。

S200:获取用于表示建筑边界的几何图元；所述几何图元为以米为单位的二维封闭多义线或三维形体；

其中一种实施方式可以为：在Rhino中绘制或导入表示建筑边界的几何图元，后续用作承载特征参数的基本载体。以上图元可以是以米为单位的封闭二维多义线，也可以是造型特殊的三维形体，例如：三维斜切形体、双曲面等，用以应对特殊建筑形体的应用场景。

S300:获取通用基础数据；

所述通用基础数据包括预定义建筑功能和预定义层高；

所述预定义建筑功能包括，获取功能名称列表，获取标记色列表，将功能名称列表内的每一功能名与所述标记色列表内的每一标记色一一对应绑定，便于后续指标的分类统计。

所述预定义层高包括，生成若干层高子系统，每一层高子系统包括楼层编号列表，楼层编号列表内的每一层楼层编号设有对应的层高参数；后续用户仅需选取对应的层高子系统，即可快速获取预定义层高参数的建筑。

S400：根据通用基础数据参数化建筑轮廓图元，并展现用于采集特征参数的属性面板；

所述特征参数包括：楼栋编号、建筑功能、楼层功能、建筑总层数、架空层数、体量增减、立面形体布尔优先级、功能交错优先级、女儿墙高度、层高系统、绝对标高和立面系统标记；

楼栋编号用于用户自定义楼组名称，该名称会在视口实时显示，以方便及时检索以及后续指标的分项命名。

楼层功能和建筑功能对应于预定义建筑功能，视口会按对应的标记色显示体量。

建筑总层数采集后，可以根据建筑总层数结合层高子系统换算为相应建筑高度，用于建筑拉伸。

架空层数用于处理底部架空的情况，当有数据输入时，后台将对应扣除架空层数，从相应的上一层开始拉伸。

体量增减决定输入体块是体量减形体和体量增形体，当用户输入为体量减形体时，后台将根据其与其交错的形体自动采取差集布尔运算。

立面形体布尔优先级用于决定群组内超过2个以上形体相互之间布尔的优先级。

功能交错优先级用于当多个形体有相互交错时，为避免形体之间叠加部分的面积被重复计算，需要确定功能形体相互之间的优先级，保留优先级较高的功能形体，相对较低的形体将被布尔掉。当优先级相同时，后台将优先处理被率先读到的功能形体。

女儿墙高度用于指定立面生成的女儿墙高度。

层高系统用于决定当前图元所采取的层高子系统。

绝对标高决定当前图元的起始拉伸标高，以适应场地有竖向高差的应用场景。

立面系统标记用于预留后续参数化立面的系统标记。

S500：数据准备；所述数据准备包括：

数据筛选，判断建筑轮廓图元是否位于用地红线界内；若是，则该建筑轮廓图元作为待处理对象；若否，则建筑轮廓图元作为备选数据，不参与计算；

作为一种实施方式：可以用地红线为界，根据输入图元的几何中心在世界平面的投影是否被包含在界限内为条件，自动筛选当前文件中所有在特定图层且符合后台模板要求的图元，作为待处理对象。

参数读取和重构，根据所述待处理对象的几何信息，将特征参数重构为适用于程序处理的数据格式备用；

初始形体生成，待处理对象根据重构的特征参数完成形体的初次拉伸形成三维形体；

在一种可行的实施方式中：遍历筛选完成的图元及绑定其上的特征参数，根据用户定义的建筑总层数、架空层数、层高系统、绝对标高、女儿墙高度、架空层数，对照功能模块及层高系统自动换算得到二维轮廓形体拉伸所需要的起始标高和拉伸高度数据，完成形体的初次拉伸，并将得到的结果写入对应图元的“键”。

图元自动分组，兼做后续分项指标统计的基础，判断若干三维形体是否存在交错，将存在交错的三维形体为一组，无交错的三维形体为一组。

在一种可行的实施方式中：根据上述图元数据组内记录的三维形体的几何位置两两之间是否存在交错，将红线内的图元自动分为数个组，互有交错的所有图元会被界定为一组，无交错的形体单独为一组，一方面方便按子项进行指标统计，另一方面减少后续图元遍历，两两布尔运算的计算复核。

指标计算：自动分组、逐层梳理轮廓线数据，获取各层面积值，并汇总总建筑面积、首层占地面积、建筑密度、容积率、各功能模块面积小计及其占比，将实时数据反馈在屏幕的左上角。

S600：数据运算；所述数据运算包括：

体量增减分类；遍历所有三维形体，按照体量增和体量减将三维形体分为体量减组和体量增组；

体量减形体布尔运算子模块；用于当体量减组不为空集时，嵌套遍历体量减组和体量增组的各个三维形体，与体量减组中的三维形体进行比对，判断是否存在交叉；若存在，再读取增减优先级进行判断，当体量减组的三维形体的优先级高于体量增组的三维形体的优先级，对体量减组的三维形体和体量增组的三维形体采取差集运算，并将结果至对应三维形体的记录数据中。

体量增布尔运算；再次遍历体量增组的三维形体，当存在交叉时，保留优先级高的部分，对低优先级的部分进行差集运算，以确保后续指标计算时，交错部分不会被重复计算；

层高线获取；从所述特征参数中获取建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高；根据建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高构建逐层轮廓线；具体的：按照图元的层高系统标号，对应换算各层绝对标高，并构建矢量平面对功能形体进行交集运算，获得逐层轮廓线，用以列表的形式写入图元数据集。

指标计算；计算获取各层面积值、总建筑面积、首层占地面积、建筑密度、容积率、各功能模块面积小计和各功能模块面积占比，并实时展示于屏幕界面，也支持数据导出。

S700：成果输出；所述成果输出包括模型输出和指标输出。

模型的输出：点击用户界面的设定按钮，即可一次性将经过处理的三维形体输出至Rhino视口,用于方案功能分析的表达，及后续作为参数化立面生成的基础底模。

指标的输出：选择输出路径后，点击用户界面的设定按钮，可将当前经济技术指标输出至Excel文档。

S800：日照计算；所述日照计算通过Grasshopper中用于环境分析的开源插件LadyBug实现。用户无需在Grasshopper中自行搭建程序模块，也无需选择计算客体、计算范围，后台默认按照按用地红线范围、及程序处理后的三维建筑形体输入LadyBug用作计算条件，用户仅需在定制操作界面“绿碳”选项卡，输入需要计算的时间(冬至日/大寒日)、地点(经纬度)，打开日照计算开关即可在视口中查看相关结果。

在另一种实施例中，本发明还公开了一种基于Grasshopper的建筑总平面生成系统，包括

用地红线采集模块，用于采集建筑用地红线；

基本图元获取模块，用于采集表示建筑边界的几何图元；

通用基础数据预定义模块，用于预定义建筑功能和预定义层高；所述通用基础数据由特征参数的属性面板采集获取；所述特征参数包括：楼栋编号、建筑功能、楼层功能、建筑总层数、架空层数、体量增减、立面形体布尔优先级、功能交错优先级、女儿墙高度、层高系统、绝对标高和立面系统标记。

基本图元参数初始化模块根据通用基础数据参数化建筑轮廓图元。

数据运算模块；所述数据运算模块包括，

体量增减分类子模块；用于遍历所有三维形体，按照体量增和体量减将三维形体分为体量减组和体量增组；

体量减形体布尔运算子模块；用于当体量减组不为空集时，嵌套遍历体量减组和体量增组的各个三维形体，与体量减组中的三维形体进行比对，判断是否存在交叉；若存在，再读取增减优先级进行判断，当体量减组的三维形体的优先级高于体量增组的三维形体的优先级，对体量减组的三维形体和体量增组的三维形体采取差集运算，并将结果至对应三维形体的记录数据中；

体量增布尔运算子模块；用于再次遍历体量增组的三维形体，当存在交叉时，保留优先级高的部分，对低优先级的部分进行差集运算；

层高线获取子模块；用于从所述特征参数中获取建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高；根据建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高构建逐层轮廓线；

指标计算子模块；用于计算获取各层面积值、总建筑面积、首层占地面积、建筑密度、容积率、各功能模块面积小计和各功能模块面积占比，并实时展示于屏幕界面，也支持数据导出。

数据准备模块；所述数据准备模块包括：

数据筛选子模块，用于判断建筑轮廓图元是否位于用地红线界内；若是，则该建筑轮廓图元作为待处理对象；若否，则则建筑轮廓图元作为备选数据，不参与计算；

参数读取和重构子模块，用于根据所述待处理对象的几何信息，将特征参数重构为适用于程序处理的数据格式备用；

初始形体生成子模块，用于待处理对象根据重构的特征参数完成形体的初次拉伸形成三维形体；

图元自动分组子模块，兼做后续分项指标统计的基础，用于判断若干三维形体是否存在交错，将存在交错的三维形体为一组，无交错的三维形体为一组。

本发明的实施例还提供了一种非瞬时性计算机可读存储介质，该存储介质可设置于电子设备之中以保存用于实现方法实施例中一种方法相关的至少一条指令或至少一段程序，该至少一条指令或该至少一段程序由该处理器加载并执行以实现上述实施例提供的方法。

本发明的实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和前述的非瞬时性计算机可读存储介质。

本发明的实施例还提供一种计算机程序产品，其包括程序代码，当程序产品在电子设备上运行时，程序代码用于使该电子设备执行本说明书上述描述的根据本发明各种示例性实施方式的方法中的步骤。

此外，尽管以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种能够实现上述方法的电子设备。

所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

根据本发明的这种实施方式的电子设备。电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

电子设备以通用计算设备的形式表现。电子设备的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器、上述至少一个储存器、连接不同系统组件(包括储存器和处理器)的总线。

其中，储存器存储有程序代码，程序代码可以被处理器执行，使得处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

储存器可以包括易失性储存器形式的可读介质，例如随机存取储存器(RAM)和/或高速缓存储存器，还可以进一步包括只读储存器(ROM)。

储存器还可以包括具有一组(至少一个)程序模块的程序/实用工具，这样的程序模块包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括储存器总线或者储存器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备也可以与一个或多个外部设备(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备交互的设备通信，和/或与使得该电子设备能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口进行。并且，电子设备还可以通过网络适配器与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器通过总线与电子设备的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Python、Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

本发明是一套以简单图元(可以是二维轮廓线或简单三维实体)为媒介,通过绑定在图元上的特征参数,驱动数量不限、层数不同、竖向标高不同和层高不同的建筑三维形体快速生成的2.5维参数化设计方法。它能根据用户定义的优先级,自动对互相交错的图元进行布尔运算,以适应包括：局部架空、悬挑、掏洞、穿插在内的复杂三维形体表达。同时,它能实时生成经济技术指标和查看日照模拟结果的建筑总平面参数化设计方案。当设计方案有调整时，用户仅需修改初始输入图元的几何形状或者附着于其上的参数定义，点击刷新即可快速更新获得最终的成果。

该参数化设计方法既迁就了建筑师对于复杂问题由二维到三维，由浅及深的思考习惯，又能在一定程度发挥BIM类软件信息化的特长，实时反馈前期建筑总平面方案判断所需要的重要决策因子信息(包括经济技术指标、日照模拟结果等)，减少二维、三维软件之间的来回切换，提高建筑师在前期方案阶段的工作效率、降低试错成本。

该发明的实现是以犀牛(Rhino)软件为基础平台，通过Grasshopper整合系列开源参数化插件(具体包括：Human UI(用于用户操作界面的编制)、Elefront(用于图元属性的写入和读取)、Human(用于数据在屏幕上的实时显示)、LunchBox(用于指标数据的整理和导出)、Ladybug(用于气候环境的模拟)插件)，用Python语言编制后台核心处理模块，配合用户操作界面，实现的2.5维参数化设计方法。

本发明具有如下优点：

操作简便、快速轻量；由于该发明不追求面面俱到，选择参数精简扼要，且后台采用了分级梯度、层层递进的参数处理方式，运行相对快速。

上手门槛低；使用人员不需要有大型BIM类软件的使用经验，也不需要懂Grasshopper的程序模块搭接，只需学会在Rhino中进行二维多义线的绘制，而这种绘制方式与AutoCAD几无二致，知晓定制的简单用户操作界面及参数输入方式，就能轻松上手使用。

群体性、实用性、通用性；适用于绝大部分工程项目前期总体平面设计前期构思阶段的应用场景。

实时数据反馈；主要经济技术指标根据参数的改动，实时反馈在屏幕的左上角，并支持导出为Excel格式。

一模多用；兼用于功能形体分析、日照计算模型、用于进一步添加参数化立面细节的底模(另行申报)，一模多用，一改俱改，无需在不同软件内反复切换，反复修改。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.基于Grasshopper的建筑总平面生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100:获取用地红线；所述用地红线为以米为单位的二维封闭多义线；

S200:获取用于表示建筑边界的几何图元；所述几何图元为以米为单位的二维封闭多义线或三维形体；

S300:获取通用基础数据；

所述通用基础数据包括预定义建筑功能和预定义层高；

所述预定义建筑功能包括，获取功能名称列表，获取标记色列表，将功能名称列表内的每一功能名与所述标记色列表内的每一标记色一一对应绑定；

所述预定义层高包括，生成若干层高子系统，每一层高子系统包括楼层编号列表，楼层编号列表内的每一层楼层编号设有对应的层高参数；

S400：根据通用基础数据参数化建筑轮廓图元，并展现用于采集特征参数的属性面板；

所述特征参数包括：楼栋编号、建筑功能、楼层功能、建筑总层数、架空层数、体量增减、立面形体布尔优先级、功能交错优先级、女儿墙高度、层高系统、绝对标高和立面系统标记；

S500：数据准备；

S600：数据运算；

S700：成果输出；所述成果输出包括模型输出和指标输出。

2.如权利要求1所述的基于Grasshopper的建筑总平面生成方法，其特征在于，所述数据准备包括：

数据筛选，判断建筑轮廓图元是否位于用地红线界内；若是，则该建筑轮廓图元作为待处理对象；若否，则建筑轮廓图元作为备选数据，不参与计算；

参数读取和重构，根据所述待处理对象的几何信息，将特征参数重构为适用于程序处理的数据格式备用；

初始形体生成，待处理对象根据重构的特征参数完成形体的初次拉伸形成三维形体；

图元自动分组，判断若干三维形体是否存在交错，将存在交错的三维形体为一组，无交错的三维形体为一组。

3.如权利要求2所述的基于Grasshopper的建筑总平面生成方法，其特征在于，所述数据运算包括：

体量增减分类；遍历所有三维形体，按照体量增和体量减将三维形体分为体量减组和体量增组；

体量减形体布尔运算子模块；用于当体量减组不为空集时，嵌套遍历体量减组和体量增组的各个三维形体，与体量减组中的三维形体进行比对，判断是否存在交叉；若存在，再读取增减优先级进行判断，当体量减组的三维形体的优先级高于体量增组的三维形体的优先级，对体量减组的三维形体和体量增组的三维形体采取差集运算，并将结果至对应三维形体的记录数据中；

体量增布尔运算；再次遍历体量增组的三维形体，当存在交叉时，保留优先级高的部分，对低优先级的部分进行差集运算；

层高线获取；从所述特征参数中获取建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高；根据建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高构建逐层轮廓线；

指标计算；计算获取各层面积值、总建筑面积、首层占地面积、建筑密度、容积率、各功能模块面积小计和各功能模块面积占比，并实时展示于屏幕界面。

4.如权利要求3所述的基于Grasshopper的建筑总平面生成方法，其特征在于，还包括：

S800：日照计算；所述日照计算通过Grasshopper中用于环境分析的开源插件LadyBug实现。

5.基于Grasshopper的建筑总平面生成系统，其特征在于，包括

用地红线采集模块，用于采集建筑用地红线；

基本图元获取模块，用于采集表示建筑边界的几何图元；

通用基础数据预定义模块，用于获取预定义建筑功能和预定义层高；

基本图元参数初始化模块，根据通用基础数据参数化建筑轮廓图元。

6.如权利要求5所述的基于Grasshopper的建筑总平面生成系统，其特征在于，所述通用基础数据由特征参数的属性面板采集获取；所述特征参数包括：楼栋编号、建筑功能、楼层功能、建筑总层数、架空层数、体量增减、立面形体布尔优先级、功能交错优先级、女儿墙高度、层高系统、绝对标高和立面系统标记。

7.如权利要求6所述的基于Grasshopper的建筑总平面生成系统，其特征在于，还包括，数据运算模块；所述数据运算模块包括，

体量增减分类子模块；用于遍历所有三维形体，按照体量增和体量减将三维形体分为体量减组和体量增组；

体量减形体布尔运算子模块；用于当体量减组不为空集时，嵌套遍历体量减组和体量增组的各个三维形体，与体量减组中的三维形体进行比对，判断是否存在交叉；若存在，再读取增减优先级进行判断，当体量减组的三维形体的优先级高于体量增组的三维形体的优先级，对体量减组的三维形体和体量增组的三维形体采取差集运算，并将结果至对应三维形体的记录数据中；

体量增布尔运算子模块；用于再次遍历体量增组的三维形体，当存在交叉时，保留优先级高的部分，对低优先级的部分进行差集运算；

层高线获取子模块；用于从所述特征参数中获取建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高；根据建筑总层数、架空层数、层高系统和绝对标高构建逐层轮廓线；

指标计算子模块；用于计算获取各层面积值、总建筑面积、首层占地面积、建筑密度、容积率、各功能模块面积小计和各功能模块面积占比，并实时展示于屏幕界面。

8.如权利要求7所述的基于Grasshopper的建筑总平面生成系统，其特征在于，还包括，数据准备模块；所述数据准备模块包括：

数据筛选子模块，用于判断建筑轮廓图元是否位于用地红线界内；若是，则该建筑轮廓图元作为待处理对象；若否，则建筑轮廓图元作为备选数据，不参与计算；

参数读取和重构子模块，用于根据所述待处理对象的几何信息，将特征参数重构为适用于程序处理的数据格式备用；

初始形体生成子模块，用于待处理对象根据重构的特征参数完成形体的初次拉伸形成三维形体；

图元自动分组子模块，用于判断若干三维形体是否存在交错，将存在交错的三维形体为一组，无交错的三维形体为一组。

9.一种非瞬时性计算机可读存储介质，所述非瞬时性计算机可读存储介质存储有计算机程序，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4任一项所述的基于Grasshopper的建筑总平面生成方法。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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如权利要求1至4任一项所述的基于Grasshopper的建筑总平面生成方法。