本发明专利技术公开了一种自影响机制下的城市空间密度预测方法。首先从城市建筑空间分布现状中提取有效空间信息，划分空间单元并将建筑物抽象为空间容量质点。然后利用复杂网络理论中的小世界模型对容量质点间的相互作用进行计算，得到容量质点的容量变化趋势。再利用空间滤波模型对空间单元整体的容量变化进行计算，从而得到对城市空间密度变化的预测。本发明专利技术基于建筑学、城市形态学、复杂网络研究的相关理论建构数学模型，对于业已建设完成并进入更新发展阶段的城市空间密度可进行有效的预测。发展阶段的城市空间密度可进行有效的预测。发展阶段的城市空间密度可进行有效的预测。
【技术实现步骤摘要】
一种自影响机制下的城市空间密度预测方法
[0001]本专利技术属于城市空间密度测算的领域，涉及一种自影响机制下的城市空间密度预测方法。可以计算城市中建筑空间容量在一定范围内的相互影响，并将该影响转化为对城市空间密度变化趋势的预测。
技术介绍
[0002]城市空间密度的变化受诸多因素影响，且影响机制复杂多元。对于已建成的城市区域，未来将进入相对缓慢的更新发展阶段。这一阶段城市空间的建设变化更接近于自然生长的状态，受到社会经济发展水平、城市规划设计方法和城市管理法规政策等的复杂融合影响。在自然生长状态下，城市空间形态的密度特征不只是一个结果性的表征，更是可以引发容量变化的动因。按照建筑使用功能的不同，公共空间会吸引更多的空间容量集聚，而私密空间则排斥空间容量的进一步增加。同时，这种影响并不直接作用于建筑单体本身，而是体现在相邻的一定区域范围内的空间密度变化上。本专利技术基于以上原理，通过建立数学模型来对城市现有建筑空间容量分布之间的相互影响进行计算，并对未来一定时期内该区域空间密度的变化趋势进行预测。预测结果可以为城市未来空间发展的相关规划政策制定提供科学依据。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是提出一种自影响机制下的城市空间密度预测方法，计算不同功能的建筑空间容量在一定范围内的相互影响，并将该影响转化为对城市空间密度变化趋势的预测。
[0004]基于以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种自影响机制下的城市空间密度预测方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、确定参与密度测算的城市空间范围，从该范围的建筑分布现状图中，获取空间信息，包括每个独立体量的建筑单体的空间定位和总建筑面积；
[0007]步骤2、沿城市空间坐标系用正交网格将城市空间划分成边长为L的正方形空间单元；
[0008]步骤3、将目标空间单元(x,y)内每个建筑单体抽象为容量质点，质点坐标为原建筑单体基底外轮廓的重心坐标(u,v)，并将质点的变量w定义为原建筑单体的总建筑面积；
[0009]步骤4、用小世界模型，对容量质点的建筑面积变化量Δw进行计算；
[0010]步骤5、将目标空间单元内所有容量质点的Δw值进行求和得到Δw(x,y)，再利用空间滤波方法得到目标单元的空间容量变化值F(x,y)；
[0011]步骤6、计算预定城市空间范围内每个空间单元的容积率变化值R(x,y)。
[0012]进一步地，所述步骤3中，将建筑单体抽象为容量质点时，按建筑空间的使用功能分为以下两类：
[0013]S01，吸引容量质点，包括：使用功能为商业、行政服务、医疗、教育、文化的建筑；
[0014]S02，排斥容量质点，包括：使用功能为居住、商务办公、酒店、工业、市政设置等建筑；
[0015]对于复合功能的建筑物，则按不同功能抽象为多个独立的容量质点。
[0016]进一步地，所述步骤4中,目标空间单元内单个容量质点的建筑面积变化值Δw的计算方法为：
[0017][0018]其中a是目标质点横坐标u与影响范围的总和，b是目标质点纵坐标v与影响范围的总和，A(u,v)为吸引作用，R(u,v)为排斥作用，k(u,v)为对单个质点产生影响的所有建筑物数量。
[0019]进一步地，所述步骤5中，空间容量变化值F(x,y)的计算方法为：
[0020][0021]其中s是目标质点横坐标x与影响范围的总和，t是目标质点纵坐标y与影响范围的总和，f(x+s,y+t)是以(x,y)坐标点为中心，(x+s,y+t)为距离范围的平均分布函数。
[0022]进一步地，所述步骤6中，每个空间单元容积率变化值的计算方法为：
[0023][0024]其中，L为正方形空间单元的边长值。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026](1)既有的空间密度测算技术往往需要首先确立新的空间结构或者空间分类，再通过强度分区或者类比研究得到新的密度结果。这样的技术方法在城市快速增长(新建)阶段是有效的。但进入缓慢发展(更新)阶段的城市在短期内并不会发生空间结构或者空间分类的显著变化，因此既有的测算技术并不适用。本专利技术是基于城市在自然生长状态下空间密度的自影响机制，并不依赖宏观层面的空间结构或者空间分类变化，可以有效地对进入缓慢更新阶段的城市空间密度进行测算。当前我国已进入城市精细化发展的阶段，本专利技术具有广阔的应用前景。
[0027](2)本专利技术将建筑单体按不同的使用功能抽象为两种不同的空间容量质点，并使用小世界模型对容量质点间的相互影响进行计算。即本专利技术最小的测算因子控制在建筑单体层面，原始空间数据使用的地图比例为1：3000左右。与既有的空间密度测算技术相比，有着更高的测算精度。
[0028](3)本专利技术将小世界模型引入城市空间形态研究领域，构建城市空间密度自影响机制，具有一定的理论创新。该专利技术技术的研究思路还可以扩展到城市研究的其它相关领域，例如城市中某些商业设施的网点布局、城市公共服务空间的合理分布测算等。
附图说明
[0029]图1为本专利技术方法的流程示意图。
[0030]图2为空间单元网格建构及抽象容量质点示意图。
[0031]图3为测算空间单元内单个容量质点的建筑面积变化值示意图。
[0032]图4为利用空间滤波方法测算空间密度变化情况示意图。
[0033]图5为影响范围为500m时各建筑影响力分布图。
[0034]图6为影响范围为500m时单元网格影响力分布图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图，对本专利技术的具体实施例作进一步的说明。
[0036]如图1所示，本专利技术旨在提出一种自影响机制下的城市空间密度预测方法，首先从城市建筑空间分布现状中提取有效空间信息，划分空间单元并将建筑物抽象为空间容量质点。然后利用复杂网络理论中的小世界模型对容量质点间的相互作用进行计算，得到容量质点的容量变化趋势。再利用空间滤波模型对空间单元整体的容量变化进行计算，从而得到对城市空间密度变化的预测。
[0037]本专利技术中自影响机制下的城市空间密度预测方法包括以下实现步骤：
[0038]步骤1、确定参与密度测算的城市空间范围，从该范围的建筑分布现状图中，获取空间信息，包括每个独立体量的建筑单体的空间定位和总建筑面积；
[0039]步骤2、沿城市空间坐标系用正交网格将城市空间划分成边长为L的正方形空间单元；
[0040]步骤3、将目标空间单元(x,y)内每个建筑单体抽象为容量质点，质点坐标为原建筑单体基底外轮廓的重心坐标(u,v)，并将质点的变量w定义为原建筑单体的总建筑面积；
[0041]步骤4、用小世界模型，对容量质点的建筑面积变化量Δw进行计算；
[0042]步骤5、将目标空间单元内所有容量质点的Δw值进行求和得到Δw(x,y)，再利用空间滤波方法得到目标单元的空间容量变化值F(x,y)；
[0043]步骤6本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自影响机制下的城市空间密度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定参与密度测算的城市空间范围，从该范围的建筑分布现状图中，获取空间信息，包括每个独立体量的建筑单体的空间定位和总建筑面积；步骤2、沿城市空间坐标系用正交网格将城市空间划分成边长为L的正方形空间单元；步骤3、将目标空间单元(x，y)内每个建筑单体抽象为容量质点，质点坐标为原建筑单体基底外轮廓的重心坐标(u，v)，并将质点的变量w定义为原建筑单体的总建筑面积；步骤4、用小世界模型，对容量质点的建筑面积变化量Δw进行计算；步骤5、将目标空间单元内所有容量质点的Δw值进行求和得到Δw(x，y)，再利用空间滤波方法得到目标单元的空间容量变化值F(x，y)；步骤6、计算预定城市空间范围内每个空间单元的容积率变化值R(x，y)。2.如权利要求1所述的一种自影响机制下的城市空间密度预测方法，其特征在于，所述步骤3中，将建筑单体抽象为容量质点时，按建筑空间的使用功能分为以下两类：S01，吸引容量质点，包括：使用功能为商业、行政服务、医疗、教育、文化的建筑；S02，排斥...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘坤，王健嘉，朱浩然，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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