用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的建筑平均高度計(jì)算與地貌類別判定方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及了用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的建筑平均高度計(jì)算與地貌類別判定方法。方法包括利用航空遙感測(cè)繪獲得待評(píng)估區(qū)域內(nèi)所有建筑的高度和建筑輪廓點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)建筑平面進(jìn)行四邊形正則化切分處理以獲得初始面域，將待評(píng)估區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分成網(wǎng)格單元，并將初始面域?qū)?yīng)的高度賦值給網(wǎng)格單元的高度，在待評(píng)估區(qū)域內(nèi)部取扇形的風(fēng)向影響區(qū)域，利用風(fēng)向影響區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格單元的高度獲得建筑平均高度，通過建筑平均高度獲得待評(píng)估區(qū)域的地面粗糙度類別。本發(fā)明專利技術(shù)提出定量判斷地貌粗糙度類別的方法，該方法適用于建筑高度不均、場(chǎng)地類別各異的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的地貌粗糙度判斷，彌補(bǔ)了荷載規(guī)范中對(duì)地貌粗糙度類別采用定性方法描述導(dǎo)致難以判斷的不足。類別采用定性方法描述導(dǎo)致難以判斷的不足。類別采用定性方法描述導(dǎo)致難以判斷的不足。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的建筑平均高度計(jì)算與地貌類別判定方法


[0001]本專利技術(shù)屬于風(fēng)工程領(lǐng)域的地貌類別判定方法，尤其是涉及了一種用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的建筑平均高度計(jì)算與地貌類別判定方法。

技術(shù)介紹

[0002]建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載取決于多種因素，其中地貌粗糙度類型起著很重要的作用。在《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009
?
2012上將地面粗糙度分為A、B、C、D四類，分類的適用對(duì)象分別為：A類(近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū))、B類(田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn))、C類(有密集建筑群的城市市區(qū))、D類(有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū))，從而可據(jù)此進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗風(fēng)分析。但由于采用了定性的文字描述，因此在確定地貌粗糙度類別時(shí)，容易出現(xiàn)模棱兩可情況，缺乏定量的判斷方法。同時(shí)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009
?
2012附錄中還提出了地貌粗糙度與平均高度的近似關(guān)系，在迎風(fēng)半圓2km范圍內(nèi)建筑物的平均高度小于9m為B類，當(dāng)平均高度大于9m但小于18m是C類，大于18m為D類。同樣該表達(dá)由于無(wú)法準(zhǔn)確去計(jì)算平均高度而導(dǎo)致無(wú)法判定，同時(shí)不同風(fēng)向容易存在不同的地貌特征。
[0003]對(duì)于地面粗糙度系數(shù)，以往的研究通常都是基于均勻布置的房屋，對(duì)于當(dāng)前復(fù)雜建筑環(huán)境的適用性有一定的局限。現(xiàn)有技術(shù)中，美國(guó)ASCE規(guī)范采用形態(tài)測(cè)量法對(duì)地貌類別進(jìn)行研究，盡管這是國(guó)際上最受廣泛認(rèn)可的方法，但該方法是基于均勻布置房屋的結(jié)果。
[0004]但是實(shí)際情況中的房屋分布情況錯(cuò)綜復(fù)雜，一般有超高層、高層、平房、綠地和水系等，以上的形態(tài)測(cè)量法就不再適用。即目前國(guó)內(nèi)外城市和鄉(xiāng)村的地貌情況復(fù)雜，通常為多種地貌和多種建筑類別的組合，導(dǎo)致地貌類別較難判斷。現(xiàn)有技術(shù)缺少一種新的定量判斷地貌粗糙度類別的方法，用于判斷現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地地貌情況，如建筑高度何場(chǎng)地類別復(fù)雜變化的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0005]為了解決
技術(shù)介紹
中存在的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的建筑平均高度計(jì)算與地貌類別判定方法，為基于遙感技術(shù)結(jié)合城市地圖計(jì)算建筑物平均高度的方法，該方法適用于建筑高度不均、場(chǎng)地類別各異的現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的地貌粗糙度判斷，彌補(bǔ)了荷載規(guī)范中對(duì)地貌粗糙度類別采用定性方法描述導(dǎo)致難以判斷的不足。
[0006]本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：
[0007]用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的建筑平均高度計(jì)算與地貌類別判定方法，包括以下步驟：
[0008]步驟1：首先利用航空遙感測(cè)繪獲得待評(píng)估區(qū)域內(nèi)所有建筑的基本信息，然后通過每個(gè)建筑的基本信息獲得該建筑的建筑平面，將建筑平面進(jìn)行四邊形正則化切分處理以得到每個(gè)建筑的初始面域，并確定每個(gè)初始面域?qū)?yīng)的建筑高度；
[0009]步驟2：根據(jù)預(yù)設(shè)的網(wǎng)格單元的尺寸將待評(píng)估區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以形成若干個(gè)網(wǎng)格單元，每個(gè)網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)一個(gè)高度，將每個(gè)初始面域?qū)?yīng)的高度賦值給位于該初始面域
內(nèi)部的網(wǎng)格單位對(duì)應(yīng)的高度，初始面域之外的網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)的高度為零；
[0010]步驟3：對(duì)網(wǎng)格單位的高度進(jìn)行修正：將初始面域以自身高度為延伸距離在初始面域上向外延伸以形成新的面域并作為模擬面域，每個(gè)模擬面域?qū)?yīng)的高度為未向外延伸之前的初始面域?qū)?yīng)的高度，然后利用每個(gè)模擬面域?qū)?yīng)的高度對(duì)各個(gè)網(wǎng)格單位對(duì)應(yīng)的高度進(jìn)行重新賦值；
[0011]步驟4：以預(yù)設(shè)的圓心角在待評(píng)估區(qū)域內(nèi)取任意位置的扇形作為風(fēng)向影響區(qū)域，所述的風(fēng)向影響區(qū)域的頂點(diǎn)和半徑分別為待評(píng)估區(qū)域的圓心和半徑，風(fēng)向影響區(qū)域的風(fēng)向與風(fēng)向影響區(qū)域圓弧的外切線垂直，取風(fēng)向影響區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格單位高度的平均值作為該風(fēng)向影響區(qū)域?qū)?yīng)風(fēng)向下的建筑平均高度；
[0012]步驟5：重復(fù)多次步驟4，獲得不同風(fēng)向下的建筑平均高度，基于所有風(fēng)向下建筑平均高度的最小值判定待評(píng)估區(qū)域的地面粗糙度類別，地面粗糙度類別為A類地面粗糙度類別、B類地面粗糙度類別、C類地面粗糙度類別或D類地面粗糙度類別，并利用不同的地面粗糙度類別計(jì)算建筑的風(fēng)荷載，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)荷載的定量計(jì)算；
[0013]地面粗糙度類別根據(jù)待評(píng)估區(qū)域的建筑密集程度和建筑高度來(lái)判定，D類地面粗糙度類別表征了待評(píng)估區(qū)域的建筑分布較密集且建筑高度較高，A類地面粗糙度類別表征了待評(píng)估區(qū)域的建筑分布較為稀疏且建筑高度較低。
[0014]所述的步驟1具體為：首先利用航空遙感測(cè)繪拍攝出待評(píng)估區(qū)域的衛(wèi)星遙感圖，同時(shí)通過航空遙感測(cè)繪獲取待評(píng)估區(qū)域范圍內(nèi)所有建筑的基本信息，每個(gè)建筑的基本信息包括建筑高度和建筑外輪廓線上若干個(gè)輪廓點(diǎn)的水平坐標(biāo)，利用輪廓點(diǎn)的水平坐標(biāo)定位在待評(píng)估區(qū)域內(nèi)的每個(gè)建筑的位置，由建筑的所有輪廓點(diǎn)圍成該建筑的建筑平面，然后對(duì)每個(gè)建筑平面進(jìn)行四邊形正則化切分處理以得到每個(gè)建筑的初始面域，每個(gè)初始面域?qū)?yīng)一個(gè)高度，將每個(gè)建筑的建筑高度賦值給該建筑的初始面域?qū)?yīng)的高度；
[0015]取各個(gè)初始面域的頂點(diǎn)作為數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制出待評(píng)估區(qū)域的熱點(diǎn)圖，將衛(wèi)星遙感圖和熱點(diǎn)圖進(jìn)行對(duì)比，復(fù)查初始面域的準(zhǔn)確性：
[0016]若熱點(diǎn)圖上各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置和衛(wèi)星遙感圖相匹配，則初始面域準(zhǔn)確，利用初始面域進(jìn)行下一步處理；
[0017]若熱點(diǎn)圖上各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置和衛(wèi)星遙感圖不匹配，則初始面域不準(zhǔn)確，自步驟1重新利用航空遙感測(cè)繪進(jìn)行下一次建筑基礎(chǔ)信息的獲取。
[0018]所述步驟1中的四邊形正則化切分處理具體為：首先將建筑的建筑平面切分成若干個(gè)平面單元，然后用每個(gè)平面單元的最小外接矩形替代原有的平面單元，將形成的新的矩形的各個(gè)平面單元的并集作為該建筑在建筑平面上的初始面域；
[0019]所述的平面單元選自矩形、三角形、圓和其他規(guī)則形狀。
[0020]所述的步驟3中，利用每個(gè)模擬面域?qū)?yīng)的高度對(duì)各個(gè)網(wǎng)格單位對(duì)應(yīng)的高度進(jìn)行重新賦值的具體操作為：
[0021]若不同高度的模擬面域未出現(xiàn)相重疊的情況時(shí)，將每個(gè)模擬面域的高度賦值給位于該模擬面域內(nèi)部的網(wǎng)格單位對(duì)應(yīng)的高度；
[0022]若不同高度的模擬面域出現(xiàn)相重疊的情況時(shí)，重疊區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)的高度為被重疊的若干個(gè)模擬面域?qū)?yīng)的高度最大值。
[0023]所述的步驟5中，基于所有風(fēng)向下建筑平均高度的最小值判斷定待評(píng)估區(qū)域的地
面粗糙度類別，具體判斷方法為：
[0024]當(dāng)建筑平均高度的最小值為9m～18m時(shí)，則待評(píng)估區(qū)域的地面粗糙度類別判斷為C類地面粗糙度類別；
[0025]若建筑平均高度的最小值小于9m時(shí)，則待評(píng)估區(qū)域的地面粗糙度類別判斷為A類地面粗糙度類別或B類地面粗糙度類別；且在建筑平均高度的最小值小于9m的情況下：
[0026]當(dāng)待評(píng)估區(qū)域?yàn)楹用妗⒑Ｃ妗⒑妗⑸衬畷r(shí)，待評(píng)估區(qū)域的地面粗糙度類別判斷為A類地面粗糙度類別；
[0027]否則，均判斷為B類地面粗糙度類別。
[0028]所述待評(píng)估區(qū)域的半徑為待評(píng)估區(qū)域內(nèi)最大建筑高度的20倍和2km之間的較大值。
[0029]所述的風(fēng)向影響區(qū)域的中心角為180
°
、30
°
或45
°
...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的建筑平均高度計(jì)算與地貌類別判定方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：首先利用航空遙感測(cè)繪獲得待評(píng)估區(qū)域內(nèi)所有建筑的基本信息，然后通過每個(gè)建筑的基本信息獲得該建筑的建筑平面，將建筑平面進(jìn)行四邊形正則化切分處理以得到每個(gè)建筑的初始面域，并確定每個(gè)初始面域?qū)?yīng)的建筑高度；步驟2：根據(jù)預(yù)設(shè)的網(wǎng)格單元的尺寸將待評(píng)估區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以形成若干個(gè)網(wǎng)格單元，每個(gè)網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)一個(gè)高度，將每個(gè)初始面域?qū)?yīng)的高度賦值給位于該初始面域內(nèi)部的網(wǎng)格單位對(duì)應(yīng)的高度，初始面域之外的網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)的高度為零；步驟3：對(duì)網(wǎng)格單位的高度進(jìn)行修正：將初始面域以自身高度為延伸距離在初始面域上向外延伸以形成新的面域并作為模擬面域，每個(gè)模擬面域?qū)?yīng)的高度為未向外延伸之前的初始面域?qū)?yīng)的高度，然后利用每個(gè)模擬面域?qū)?yīng)的高度對(duì)各個(gè)網(wǎng)格單位對(duì)應(yīng)的高度進(jìn)行重新賦值；步驟4：以預(yù)設(shè)的圓心角在待評(píng)估區(qū)域內(nèi)取任意位置的扇形作為風(fēng)向影響區(qū)域，所述的風(fēng)向影響區(qū)域的頂點(diǎn)和半徑分別為待評(píng)估區(qū)域的圓心和半徑，風(fēng)向影響區(qū)域的風(fēng)向與風(fēng)向影響區(qū)域圓弧的外切線垂直，取風(fēng)向影響區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格單位高度的平均值作為該風(fēng)向影響區(qū)域?qū)?yīng)風(fēng)向下的建筑平均高度；步驟5：重復(fù)多次步驟4，獲得不同風(fēng)向下的建筑平均高度，基于所有風(fēng)向下建筑平均高度的最小值判定待評(píng)估區(qū)域的地面粗糙度類別，地面粗糙度類別為A類地面粗糙度類別、B類地面粗糙度類別、C類地面粗糙度類別或D類地面粗糙度類別，并利用不同的地面粗糙度類別計(jì)算建筑的風(fēng)荷載，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)風(fēng)荷載的定量計(jì)算；地面粗糙度類別根據(jù)待評(píng)估區(qū)域的建筑密集程度和建筑高度來(lái)判定，D類地面粗糙度類別表征了待評(píng)估區(qū)域的建筑分布較密集且建筑高度較高，A類地面粗糙度類別表征了待評(píng)估區(qū)域的建筑分布較為稀疏且建筑高度較低。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的建筑平均高度計(jì)算與地貌類別判定方法，其特征在于：所述的步驟1具體為：首先利用航空遙感測(cè)繪拍攝出待評(píng)估區(qū)域的衛(wèi)星遙感圖，同時(shí)通過航空遙感測(cè)繪獲取待評(píng)估區(qū)域范圍內(nèi)所有建筑的基本信息，每個(gè)建筑的基本信息包括建筑高度和建筑外輪廓線上若干個(gè)輪廓點(diǎn)的水平坐標(biāo)，利用輪廓點(diǎn)的水平坐標(biāo)定位在待評(píng)估區(qū)域內(nèi)的每個(gè)建筑的位置，由建筑的所有輪廓點(diǎn)圍成該建筑的建筑平面，然后對(duì)每個(gè)建筑平面進(jìn)行四邊形正則化切分處理以得到每個(gè)建筑的初始面域，每個(gè)初始面域?qū)?yīng)一個(gè)高度，將每個(gè)建筑的建筑高度賦值給該建筑的初始面域?qū)?yīng)的高度；取各個(gè)初始面域的頂點(diǎn)作為數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制出待評(píng)估區(qū)域的熱點(diǎn)圖，將衛(wèi)星遙感圖和熱點(diǎn)圖進(jìn)行...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈國(guó)輝，姜詠涵，闕凌輝，鄭世雄，陳勇，韓康輝，李懿鵬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：