三維虛擬城市的自動生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及虛擬城市技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維虛擬城市的自動生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市是一個由多種類型對象構(gòu)成的復雜系統(tǒng)。城市形態(tài)可以表現(xiàn)為不同的土地利 用方式，是城市中人與自然系統(tǒng)交互的結(jié)果。城市規(guī)劃者和決策者希望通過所制定的規(guī)劃 和政策來塑造所期望的城市形態(tài)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，城市的規(guī)劃者可以根據(jù)城市的具體情況設(shè)計不同的城市土地利用模 型。城市土地利用模型可以包括城市中每一區(qū)域的土地類型如工業(yè)用地、商業(yè)用地和民用 地等，還可以包括城市中各個區(qū)域的土地利用強度、容積率等。
[0004] 但是，現(xiàn)有的土地利用模型通常基于二維地圖的表現(xiàn)形式，且僅能反映出土地類 型、土地利用強度等抽象的數(shù)據(jù)，不能全面、直觀地反映城市中街區(qū)道路、建筑物的分布情 況，具有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種三維虛擬城市的自動生成方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中土地利用模 型不能全面準確地反映城市中街區(qū)道路、建筑物的分布情況的技術(shù)問題。
[0006] 本發(fā)明提供一種三維虛擬城市的自動生成方法，包括：
[0007] 根據(jù)土地利用模型中的城市初始道路網(wǎng)絡(luò)及土地利用強度生成主干道；
[0008] 根據(jù)所述主干道以及所述土地利用強度生成街區(qū)道路；
[0009] 根據(jù)所述街區(qū)道路生成三維建筑物；
[0010] 根據(jù)所述主干道、所述街區(qū)道路和所述三維建筑物生成三維虛擬城市。
[0011] 本發(fā)明提供的三維虛擬城市的自動生成方法中，在土地利用模型提供的城市初始 道路網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，根據(jù)土地利用強度生成了主干道，并利用所述主干道以及所述土地利 用強度進一步生成街區(qū)道路及三維建筑物，進而生成與所述土地利用模型相對應的三維虛 擬城市，能夠全面、準確、直觀地反映出城市中道路、建筑物的分布情況，方便規(guī)劃者和公眾 了解不同規(guī)劃下的具體城市形態(tài)。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明實施例一提供的三維虛擬城市的自動生成方法的流程圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明實施例二提供的三維虛擬城市的自動生成方法中生成主干道的流 程圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明實施例三提供的三維虛擬城市的自動生成方法中生成街區(qū)道路的 流程圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明實施例四提供的三維虛擬城市的自動生成方法中生成三維建筑物 的流程圖。
【具體實施方式】
[0016] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0017] 實施例一
[0018] 圖1為本發(fā)明實施例一提供的三維虛擬城市的自動生成方法的流程圖。如圖1所 示，本實施例中的三維虛擬城市的自動生成方法，可以包括：
[0019] 步驟1、根據(jù)土地利用模型中的城市初始道路網(wǎng)絡(luò)及土地利用強度生成主干道。 [0020] 具體地，當規(guī)劃者需要模擬一個全新的城市時，城市初始道路網(wǎng)絡(luò)可以為空，即直 接依據(jù)土地利用強度生成多條主干道；當規(guī)劃者需要在當前已有城區(qū)的基礎(chǔ)上模擬城市擴 展時，城市初始道路網(wǎng)絡(luò)可以包括已有城區(qū)的主干道，在已有城區(qū)主干道所構(gòu)成的初始道 路網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，根據(jù)土地利用強度生成新的主干道。
[0021] 城市道路的設(shè)計是為了滿足人們對交通的需求，因此，主干道的增長應當與相應 區(qū)域的土地利用強度相關(guān)聯(lián)。通常情況下，某一區(qū)域的主干道密度與該區(qū)域的土地利用強 度成正比：區(qū)域的土地利用強度越大，其主干道網(wǎng)絡(luò)越密集，區(qū)域的土地利用強度越小，其 主干道網(wǎng)絡(luò)越稀疏，即主干道網(wǎng)絡(luò)在土地利用強度大的地區(qū)由較短的路段構(gòu)成，在土地利 用強度小的地區(qū)由較長的路段構(gòu)成。
[0022] 因此，根據(jù)所述城市初始道路網(wǎng)絡(luò)以及所述土地利用模型就可以生成多條主干 道，并確定所述主干道的起點、方向、長度和終點等，所述多條主干道一起形成了城市的主 干道網(wǎng)絡(luò)。
[0023] 步驟2、根據(jù)所述主干道以及所述土地利用強度生成街區(qū)道路。
[0024] 城市的道路網(wǎng)絡(luò)具體可以分為主干道和街區(qū)道路，主干道構(gòu)成了城市的骨架，街 區(qū)道路是在主干道的基礎(chǔ)上，進一步將城市空間劃分為多個街區(qū)。在步驟1已經(jīng)生成主干 道的基礎(chǔ)上，根據(jù)所述土地利用強度可以進一步生成多條街區(qū)道路，并確定所述街區(qū)道路 的起點、方向、長度和終點等。與主干道類似，街區(qū)道路的路段長度也與該區(qū)域的土地利用 強度成反比。
[0025] 步驟3、根據(jù)所述街區(qū)道路生成三維建筑物。
[0026] 具體地，根據(jù)街區(qū)道路可以確定街區(qū)，在街區(qū)中，可以根據(jù)土地類型及容積率等， 確定三維建筑物所在的位置及其具體長度、寬度和高度。
[0027] 步驟4、根據(jù)所述主干道、所述街區(qū)道路和所述三維建筑物生成三維虛擬城市。
[0028] 在步驟1至步驟3確定主干道、街區(qū)道路和三維建筑物之后，可以根據(jù)所述主干道 和街區(qū)道路的起點、終點，以及所述三維建筑物的位置、長度、寬度、高度等，生成三維虛擬 城市，其生成方法屬于現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。
[0029] 本實施例中生成的三維虛擬城市與用戶輸入的土地利用模型相對應，可以方便用 戶查看不同土地利用模型對應的三維虛擬城市，便于用戶了解不同規(guī)劃情景下的具體城市 形態(tài)。在實際使用過程中，用戶可以根據(jù)城市具體情況，確定土地利用模型，并根據(jù)本實施 例提供的三維虛擬城市的自動生成方法生成三維虛擬城市，直觀地了解當前規(guī)劃情景下的 城市道路和建筑物的分布情況。
[0030] 本實施例提供的三維虛擬城市的自動生成方法中，在土地利用模型提供的城市初 始道路網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，根據(jù)土地利用強度生成了主干道，并利用所述主干道以及所述土地 利用強度進一步生成街區(qū)道路及三維建筑物，進而生成與所述土地利用模型相對應的三維 虛擬城市，能夠全面、準確、直觀地反映出城市中道路、建筑物的分布情況，方便規(guī)劃者和公 眾了解不同規(guī)劃下的具體城市形態(tài)。
[0031] 實施例二
[0032] 圖2為本發(fā)明實施例二提供的三維虛擬城市的自動生成方法中生成主干道的流 程圖。本實施例是在實施例一提供的三維虛擬城市的自動生成方法的基礎(chǔ)上，給出了步驟 1的【具體實施方式】。本實施例中根據(jù)土地利用模型中的城市初始道路網(wǎng)絡(luò)及土地利用強度 生成主干道，可以具體包括：
[0033] 根據(jù)所述城市初始道路網(wǎng)絡(luò)確定用于延伸主干道的主干道初始點，形成主干道初 始點集合，為每個主干道初始點確定延伸方向，所述延伸方向包括一個主延伸方向及至少 一個次延伸方向，并對所述主干道初始點集合中的每個主干道初始點依次執(zhí)行下述步驟：
[0034] 在所述主干道初始點的每個所述延伸方向上新生成路段，新生成的路段所覆蓋的 土地利用強度滿足第一預設(shè)值；
[0035] 判斷所述新生成路段是否與已有路段相交；
[0036] 若不相交，則將所述新生成路段終點作為主干道初始點放入所述主干道初始點集 合中，并為主延伸點確定一個主延伸方向及至少一個次延伸方向，為次延伸點確定一個次 延伸方向；
[0037] 其中，朝主延伸方向延伸的路段的終點為主延伸點，朝次延伸方向延伸的路段的 終點為次延伸點。
[0038] 下面結(jié)合圖2,詳細說明本實施例中生成主干道的方法。如圖2所示，可以通過如 下步驟生成城市中的主干道：
[0039] 步驟101、確定主干道初始點集合S。
[0040] 在生成城市主干道時，首先要根據(jù)所述城市初始道路網(wǎng)絡(luò)確定用于延伸主干道的 主干道初始點，形成主干道初始點集合S，并且為集合S中的每個主干道初始點確定至少一 個延伸方向。
[0041] 具體地，當城市交通模式為網(wǎng)格模式時，每個主干道初始點有四個延伸方向，其中 一個為主延伸方向，另外三個為次延伸方向；當城市交通模式為發(fā)散模式時，每個主干道初 始點有三個延伸方向，其中一個為主延伸方向，另外兩個為次延伸方向。主干道初始點的主 延伸方向和次延伸方向可以由用戶確定，或者采用默認設(shè)置。
[0042] 步驟102、判斷集合S是否為空？
[0043] 若是，則說明所有的主干道初始點都已經(jīng)被延伸過，全部主干道已經(jīng)生成完畢，可 以開始生成街區(qū)道路。
[0044] 若否，則選擇集合S的隊首點s為新延伸路段的起始點，并將s從集合S中移除。
[0045] 步驟103、判斷s已在所有方向上延伸過？
[0046] 其中，每一個主干道初始點s，都有至少一個延伸方向，若所述主干道初始點s在 所有延伸方向上已全部延伸過，則返回步驟102,處理下一個主干道初始點；若所述主干道 初始點S還有未延伸的方向，則執(zhí)行步驟104。
[0047] 步驟104、選取下一個延伸方向。
[0048] 步驟105、確定新生成路段的延伸距離及終點e。
[0049] 選定延伸方向后，即可以以所述主干道初始點為起點，在所述延伸方向上形成新 生成路段，新生成路段的延伸距離按照如下原則確定：所述新生成的路段所覆蓋的土地利 用強度滿足第一預設(shè)值。其中，用戶輸入的土地利用模型中，包含了每一區(qū)域的土地利用強 度。
[0050] 具體地，可以從起點開始，以步長Δ 1為單位、沿著所述延伸方向逐步延長，直至 新生成路段的所覆蓋的土地利用強度滿足第一預設(shè)值。例如，步長為1，每步長覆蓋有100 個柵格，每一柵格的土地利用強度為〇. 1，第一預設(shè)值為2000,則所述新生成路段的長度為 200(V(100*0. 1) = 20。在確定新生成路段的長度后，可以根據(jù)新生成路段的起點s確定新 生成路段的終點e。
[0051] 所述第一預設(shè)值可以由用戶輸入，也可以采用默認設(shè)置，采用默認設(shè)置時，所述第 一預設(shè)值可以根據(jù)其它城市的土地利用強度與主干道路段長度的比例確定。
[0052] 步驟106、判斷所述新生成路段se是否與障礙