一种复杂建成环境中大量城市建筑表面阴影高效计算方法技术

本发明专利技术涉及建筑技术领域，公开了一种复杂建成环境中大量城市建筑表面阴影高效计算方法，所述方法包括两个核心发明专利技术点，首先提出“邻域建筑面”的概念，以精准筛选出可能在目标建筑上会产生阴影的建筑面，将不可能在目标面上产生阴影的面过滤掉，以省去这些无关表面的坐标变换以及阴影求并求交运算。其次提出“反向求交”的阴影计算方法，通过判断由目标面细分出的网格所在重心点发出的太阳矢量反方向射线是否会与邻域建筑面相交来进行阴影计算，省去正向投影时复杂的坐标变换和阴影求并求交运算，大大简化计算步骤，从而提高复杂建成环境中大量城市建筑表面阴影计算效率。境中大量城市建筑表面阴影计算效率。境中大量城市建筑表面阴影计算效率。

An efficient method for calculating the surface shadow of a large number of urban buildings in a complex built environment

【技术实现步骤摘要】
一种复杂建成环境中大量城市建筑表面阴影高效计算方法


[0001]本专利技术涉及建筑
，具体的是一种复杂建成环境中大量城市建筑表面 阴影高效计算方法。

技术介绍

[0002]高密度是城市的典型特征，由此带来的许多问题是规划和建筑学科学术研究 和科技发展的重点，其中环境和能源是两大突出问题。在此背景下，“城市建筑 能耗模型”(UBEM)应运而生。通过UBEM，可以为城市规划设计中实现低碳 节能的目标提供基础性的科学计算手段，为“韧性城市”中实现能源安全提供分 析的保障，为城市电力系统规划、区域能源站建设等提供负荷需求数据，为城市 能源政策制定提供科学依据等。
[0003]UBEM主要有自上而下和自下而上两类，自上而下法是采用宏观统计数据对 城市能耗进行估计，但此方法无法与城市物质空间形态结合，精确度较低。自下 而上法是通过统计学模型或物理模型对城市建筑进行能耗模拟的方法，由于基于 物理模型的城市建筑能耗建模方法可以很好地与城市物质空间形态结合用于城 市设计和规划，是目前国际上大多数UBEM软件如CitySim、CityBES、umi等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂建成环境中大量城市建筑表面阴影高效计算方法，所述方法包括以下步骤：S1、建立建筑基底中心点坐标；S2、计算建筑的基底半径R；S3、计算每两栋建筑之间的修正欧几里得距离；S4、筛选出目标建筑的邻域建筑：S41、筛选出基底中心点到目标建筑基底中心点修正欧几里得距离小于等于H
max
/tan(h)的建筑，其中H
max
为输入建筑中最高建筑的高度，h为太阳高度角；S42、对S41中筛选出的建筑进一步筛选出基底中心点到目标建筑基底中心点修正欧几里得距离小于等于自身建筑高度1/tan(h)的建筑；S43、对S42中筛选出的建筑进一步筛选出太阳光线矢量方向所在象限建筑；S5、对S4中求出的目标建筑的邻域建筑继续进行邻域面的筛选；S6、筛选出目标建筑的向阳面；S7、按照输入的网格类型和尺寸对目标建筑的向阳面进行网格划分；S8、以每个网格的重心为起点，再以太阳光线矢量反方向为射线方向建立射线方程；S9、将S8中建立的射线方程与S5中筛选出的目标建筑邻域建筑面进行求交判断，若相交则所在网格为阴影。2.根据权利要求1所述的一种复杂建成环境中大量城市建筑表面阴影高效计算方法，其特征在于，所述S1建立建筑基底中心点坐标方法如下：不同形状建筑基底中心坐标(Centerx,Centery,0)采用最小外接矩形中心点的坐标，即Centerx＝(x
min
+x
max
)/2，Centery＝(y
min
+y
max
)/2，其中x
min
、x
max
分别为建筑基底所有顶点横坐标最小值和最大值，y
min
、y
max
分别为建筑基底所有顶点纵坐标最小值和最大值。3.根据权利要求1所述的一种复杂建成环境中大量城市建筑表面阴影高效计算方法，其特征在于，所述S2建筑的基底半径R等于S1中求出的建筑基底中心点到各顶点距离的最大值。4.根据权利要求1所述的一种复杂建成环境中大量城市建筑表面阴影高效计算方法，其特征在于，所述S3每两栋建筑之间的修正欧几里得距离等于S1求出的两栋建筑对应的基底中心点之间的距离减去S2求出的对应两栋建筑的基底半径。5.根据权利要求1所述的一种复杂建成环境中大量城市建筑表面阴影高效计算方法，其特征在于，所述S43筛选太阳光线矢量方向所在象限建筑方法如下：如果x
sun
<0且y
sun
<0(x
sun
、y
sun
分别为太阳矢量方向的横坐标和纵坐标)：对于某一建筑基底所有顶点，只要x
max
>(x
target
)
min
且y
max
>(y
target
)
min
(x
target
、y
target
分为目标建筑基底顶点横坐标和纵坐标)，则该建筑就是目标建筑的邻域建筑；如果x
sun
<0且y
sun
>0：对于某一建筑基底所有顶点，只要x
max

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓宇，石邢，张新开，杜思宏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：