一种基于空间熵的城市三维数字地图生成方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于空间熵的城市三维数字地图生成方法及系统，涉及人工智能城市设计领域。该城市三维数字地图生成方法，包括构建以用地功能地块为单位的三维空间数字地图，对地块单元的空间熵进行测度并进行显示，采集人群活力与公众情绪数据，二次判定待更新预警地块并进行显示，对空间熵进行调整和审查后反馈更新，将调整后的城市三维数字地图进行拼合，并打印输出以供规划设计和管理人员参考，关注基于空间熵的大尺度城市三维数字地图图像制作和显示技术，实现了面广量大的大尺度城市风貌特征的精准表达，实现了全域城市风貌特征的即时显示和基本规律的快速揭示，提高了判定城市风貌特征工作的效率和精准度。市风貌特征工作的效率和精准度。市风貌特征工作的效率和精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间熵的城市三维数字地图生成方法及系统


[0001]本专利技术涉及人工智能城市设计
，具体为一种基于空间熵的城市三维数字地图生成方法及系统。

技术介绍

[0002]城市风貌对树立城市形象、提升城市品质和优化城市空间环境具有指导性作用，目前关于城市风貌的研究与实践集中在两个方面，一是分析和归纳城市风貌的构成内容和组成要素，用以指导城市规划建设和建筑设计；二是研究城市风貌建设的具体实践经验。空间熵作为表征城市空间复杂程度的重要变量，可以被引入系统、准确测度地块单元多维城市风貌特征指标，并引导高效筛选城市风貌整治单元，以图实现城市风貌特征识别和整治单元筛选的实践突破。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于空间熵的城市三维数字地图生成方法及系统，基于空间熵的城市风貌更新提供一种自动化，智能化的图像制作和显示技术，实现了面广量大的大尺度城市风貌特征的精准表达，提高了判定城市风貌特征工作的效率和精准度。
[0005](二)技术方案
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空间熵的城市三维数字地图生成方法，其特征在于，包括：获取目标城市的三维倾斜摄影数据，转译得到地理信息矢量数据一并录入地理信息平台；完成数据校验后进行数据的叠合处理，构建城市三维数字地图基础沙盘；并通过POI数据识别地块单元类型，将目标城市划分为以用地功能地块为单位的地理空间单元；构建空间熵测度方法，对不同类型用地地块单元的建筑体量尺度熵、建筑结构形式熵、建筑立面表皮熵进行测度；采用自然间断点法得到不同类型地块单元的空间熵值类型，并建立不同类型空间熵数字地图熵值结果图层和熵值类型图层，根据数字图层的功能参数设定以显示目标城市三维数字地图的影像结果；采集目标地区地块级详细城市设计方案并进行矢量化处理，构建空间熵样本库，根据地块单元空间属性自动匹配空间熵样本库内样本，计算样本的六类空间熵值，将样本空间熵值范围作为空间熵阈值判断标准，将不满足空间熵阈值的城市地块标注为可能待更新地块并分级显示，采集目标地区人群活力数据与公众情绪数据作为更新地块的二次判定条件，判定待更新预警地块并添加标签进行显示；搭建城市三维数字地图传感器，识别用户语音和动作，构建空间熵调整指令库，对建筑高度、建筑面积、建筑色彩进行调整，并通过目标城市设计风貌相关规范条件审查调整内容是否满足规范，并将调整后空间熵在三维数字地图中进行反馈更新；将调整空间熵后的城市三维数字地图进行拼合并打印输出，包含预警地块单元各类空间熵调整前后熵值、三维数字地图更新前后鸟瞰图、预警地块单元超出阈值的空间熵调整后空间熵值与鸟瞰图，供规划设计和管理人员进行参考。2.根据权利要求1所述的一种基于空间熵的城市三维数字地图生成方法，其特征在于：所述获取目标城市的三维倾斜摄影数据，转译得到地理信息矢量数据一并录入地理信息平台；完成数据校验后进行数据的叠合处理，构建城市三维数字地图基础沙盘；并通过POI数据识别地块单元类型，将目标城市划分为以用地功能地块为单位的地理空间单元，具体包括：地理信息基础数据采集，使用激光雷达点云数据采集系统的测绘无人机获取目标城市的三维倾斜摄影数据，并加载数字地图的深度学习数字解译接口将三维倾斜摄影数据转译得到的地理信息矢量数据一并录入地理信息平台；城市三维数字地图构建，对地理信息进行校验，将目标城市的三维倾斜摄影数据与完成数据校验的地理信息矢量数据转换至统一的CGCS2000坐标系统，根据地理坐标进行数据的叠合处理，依托地理信息平台，制成城市三维数字地图；地块单元类型划定，通过加载数字地图的POI数据采集与用地识别接口,采集目标城市POI数据，并对不同类型POI数据赋予不同POI参考用地面积值，按地块单元类型对POI类型进行归类，以地块单元中相应POI类型面积总和占比最大的主导地块类型为该地块单元用地功能，具体计算公式如下：其中，i表示POI所代表的类型，Fi表示地块单元内第i种类型POI的个数，S
i
表示所赋予的POI参考用地面积值，m代表地块单元内的POI总类型数，n代表地块单元相应类型下的POI
总类型数，通过比较不同类型的C值最终确定地块单元用地功能。3.根据权利要求2所述的一种基于空间熵的城市三维数字地图生成方法，其特征在于：所述构建空间熵测度方法，对不同类型用地地块单元的建筑体量尺度熵、建筑结构形式熵、建筑立面表皮熵进行测度；采用自然间断点法得到不同类型地块单元的空间熵值类型，并建立不同类型空间熵数字地图熵值结果图层和熵值类型图层，根据数字图层的功能参数设定以显示目标城市三维数字地图的影像结果，具体包括：空间熵指标测度，对建筑体量尺度熵、建筑结构形式熵、建筑立面表皮熵三类与建筑风貌关系密切的空间熵指标进行测度，通过加载指标计算模块对目标城市各地块单元进行测算；所述建筑体量尺度熵包含建筑高度熵和建筑基底面积熵，建筑结构形式熵包含建筑主体结构形式熵和建筑屋顶形式熵，建筑立面表皮熵包含建筑立面色彩熵和建筑立面材质熵；所述空间熵指标体系的基本公式为：其中，H(X)表示测算对象空间熵测度的结果，n表示相应测度标准的类型总数，P
i
表示X取i时对应分类下的概率；空间熵类型识别与显示，对测算得到的不同类型空间熵值，采用自然间断点法将地块单元分为“高熵”、“中熵”、“低熵”三类；在数字地图中加载空间熵数据库接口，根据地理坐标建立目标城市地理信息矢量数据和空间熵数据的空间匹配，建立不同类型空间熵数字地图熵值结果图层和熵值类型图层，根据数字图层的功能参数设定以显示目标城市三维数字地图的影像结果；所述数字图层的功能参数设定包含，通过数字地图图层的显示设置功能可以将数字地图图层分层显示或叠加显示，通过数字地图图层的超链接功能可以链接查看同结果或同类型熵值单元，通过数字地图图层的图表统计功能可以记录某一类型的熵值结果统计特征图表结果，通过数字地图图层的现实场景重溯功能可以在查看不同类型空间熵图层时漫游至具体地块单元查看三维倾斜摄影实景影像下对应的类型特征。4.根据权利要求3所述的一种基于空间熵的城市三维数字地图生成方法，其特征在于：所述采集目标地区地块级详细城市设计方案并进行矢量化处理，构建空间熵样本库，根据地块单元空间属性自动匹配空间熵样本库内样本，计算样本的六类空间熵值，将样本空间熵值范围作为空间熵阈值判断标准，将不满足空间熵阈值的城市地块标注为可能待更新地块并分级显示，采集目标地区人群活力数据与公众情绪数据作为更新地块的二次判定条件，判定待更新预警地块并添加标签进行显示，具体包括：空间熵样本库构建，采集目标地区地块级详细城市设计方案，并将设计方案内容智能转译为三维矢量数据，录入三维数字地图中，构建目标地区空间熵样本库，计算所有地块的用地功能以及归一化后的边界形状指数、周长、面积三大空间属性值，并以标签形式标注；空间熵阈值匹配与判定，计算目标地块单元的三大空间属性值，自动匹配空间熵样本库中用地功能相同，且空间属性差值最小的唯一样本数据，之后根据权利要求2所述的空间
熵测度方法，计算匹配样本的六类空间熵值，将该样本六类空间熵值的最大值和最小值分别作为目标地块单元六类空间熵阈值的判定标准，其中，所述空间属性差值公式如下，其中Cn、Ln、Sn分别为样本...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊宴，陈代俊，邵典，史宜，曹悦，崔澳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：