一种立体紧凑型数字化城市设计方法、装置和计算机设备与流程

1.本发明涉及城市建设领域，尤其涉及一种立体紧凑型数字化城市设计方法、装置和计算机设备。


背景技术：

2.传统的以公共交通为导向的开发(transit-oriented development，tod)理论主要是基于二维空间结构，由于中国城市人口的高度集聚，其tod发展具有更强的立体性，中心型轨道站点核心区的土地利用、空间形态、交通网络均呈现出三维空间结构特征。如何基于立体化tod模式建设现代化城市，是目前亟需解决的首要问题。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本发明提出一种立体紧凑型数字化城市设计方法、装置和计算机设备。
4.本技术提出一种立体紧凑型数字化城市设计方法，所述方法包括：
5.获取待设计城市的空间基础数据；
6.根据所述空间基础数据确定所述待设计城市的各个三维城市特征指标；
7.确定各个三维城市特征指标是否在对应的阈值范围内；
8.若在对应的阈值范围内，则在对应的阈值范围内三维城市特征指标合格；
9.若不在对应的阈值范围内，则根据对应的阈值范围优化不在对应的阈值范围内的三维城市特征指标。
10.本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法，所述空间基础数据包括所述待设计城市的居民数量、政府机关工作数量、公共服务业工作数量、零售业工作数量、商业部门工作数量、不同用地性质总数以及每一种用地性质对应的用地面积；所述三维城市特征指标包括空间供需平衡指标；
11.利用以下公式确定所述空间供需平衡指标：
[0012][0013]
f1表示所述空间供需平衡指标，α1表示预设的用地混合度系数，β1表示预设的土地利用系数，x1表示所述待设计城市的居民数量，x2表示所述政府机关工作数量，x3表示所述公共服务业工作数量，x4表示所述零售业工作数量，x5表示所述商业部门工作数量，i为不同用地性质总数，ai表示第i种用地性质对应的用地面积。
[0014]
本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法，所述空间基础数据包括所述待设计城市的总面积、所述待设计城市的居民数量、所述待设计城市的标的物数量、所述待设计城市中标准小地块的总数、各个标准小地块的面积、各个标准小地块的居民数量以及各个标准小地块的标的物数量；所述三维城市特征指标包括空间异质性指标；
[0015]
利用以下公式确定所述空间异质性指标：
[0016][0017]
f2表示所述空间异质性指标，α2表示预设的空间异质性系数，β2表示预设的空间相对熵系数，xj表示第j个标准小地块的面积占所述待设计城市的总面积的比例，yj表示第j个标准小地块的居民数量占所述待设计城市的居民数量的比例，j表示所述待设计城市中标准小地块的总数，pj表示第j个标准小地块的标的物数量占所述待设计城市的标的物数量的比例。
[0018]
本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法，所述空间基础数据包括所述待设计城市的总面积、所述待设计城市的水域面积、所述待设计城市的绿地面积、所述待设计城市的广场面积、所述待设计城市的地上道路和地下道路的道路面积、所述待设计城市的地上办公建筑和地下办公建筑的占地面积、所述待设计城市的地上住宅建筑和地下住宅建筑的占地面积、所述待设计城市的地上商业建筑和地下商业建筑的占地面积、所述待设计城市的地上停车场和地下停车场的占地面积、所述待设计城市的地上停其他建筑和地下其他建筑的占地面积；所述三维城市特征指标包括土地利用特征指标；
[0019]
利用以下公式确定所述土地利用特征指标：
[0020][0021]
f3表示所述土地利用特征指标，e()是用于计算香农-维纳多样性指数的函数，ε表示所述待设计城市的水域面积占所述待设计城市的总面积的比例，η表示所述待设计城市的绿地面积占所述待设计城市的总面积的比例，δ表示所述待设计城市的广场面积占所述待设计城市的总面积的比例，v表示所述待设计城市的地上道路和地下道路的道路面积占所述待设计城市的总面积的比例，u表示所述待设计城市的地上办公建筑和地下办公建筑的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，κ表示所述待设计城市的地上住宅建筑和地下住宅建筑的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，w表示所述待设计城市的地上商业建筑和地下商业建筑的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，表示所述待设计城市的地上停车场和地下停车场的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，χ表示所述待设计城市的地上其他建筑和地下其他建筑的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，e表示预设的其他建筑对应的活力指标参数，f表示预设的道路对应的活力指标参数，g表示预设的办公建筑对应的活力指标参数，o表示预设的住宅建筑对应的活力指标参数，p表示预设的商业建筑对应的活力指标参数，q表示预设的停车场对应的活力指标参数。
[0022]
本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法，所述空间基础数据包括所述待设计城市的各个住宅用地上人均用地面积、所述待设计城市的各个住宅用地上人均日出行次数、所述待设计城市的各个住宅用地上居民出行使用轨道交通的比例、所述待设计城市的各个住宅用地上人均居住的建筑面积、所述待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位用地面积、所述待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位日出行次数、所述待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位人员出行使用轨道交通的比例、所述待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位占用的建筑面积；所述三维城市特征指标包括开发强度与交通关系指
标；
[0023]
利用以下公式确定所述开发强度与交通关系指标：
[0024][0025]
f4表示所述开发强度与交通关系指标，sn表示所述待设计城市的第n个住宅用地上人均用地面积，tn表示所述待设计城市的第n个住宅用地上人均日出行次数，kn表示所述待设计城市的第n个住宅用地上居民出行使用轨道交通的比例，hn表示所述待设计城市的第n个住宅用地上人均居住的建筑面积，sm表示所述待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位用地面积，tm表示所述待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位人员日出行次数，km表示所述待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位人员出行使用轨道交通的比例，hm所述待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位占用的建筑面积，z表示轨道交通站点合理客流量，r表示为轨道站点核心区预定半径范围内客流占站点总客流的比例。
[0026]
本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法，所述空间基础数据包括所述待设计城市对应网络的各个网络节点之间的距离和所述待设计城市对应网络的网络节点总数；所述三维城市特征指标包括可达性指标；
[0027]
利用以下公式确定所述可达性指标：
[0028][0029]
f5表示所述可达性指标，c表示所述待设计城市对应网络的网络节点总数，d
ci,cj
表示第ci个网络节点和第cj个网络节点之间的距离。
[0030]
本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法，所述空间基础数据包括所述待设计城市中标准小地块的总数和各个标准小地块之间的可达度；所述三维城市特征指标包括空间紧凑度指标；
[0031]
利用以下公式确定所述空间紧凑度指标：
[0032][0033]
f6表示所述空间紧凑度指标，λ(li,lj)表示第li个标准小地块与第lj个标准小地块之间的可达度，j表示所述待设计城市中标准小地块的总数。
[0034]
本技术提出一种立体紧凑型数字化城市设计装置，所述装置包括：
[0035]
获取模块，用于获取待设计城市的空间基础数据；
[0036]
确定模块，用于根据所述空间基础数据确定所述待设计城市的各个三维城市特征指标；
[0037]
判断模块，用于确定各个三维城市特征指标是否在对应的阈值范围内；
[0038]
优化模块，用于若在对应的阈值范围内，则在对应的阈值范围内三维城市特征指标合格；若不在对应的阈值范围内，则根据对应的阈值范围优化不在对应的阈值范围内的三维城市特征指标。
[0039]
本技术提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法。
[0040]
本技术提出一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法。
[0041]
本技术公开的立体紧凑型数字化城市设计方法与传统定性分析及二维平面分析不同，本技术将待设计城市的视为一个三维空间进行量化研究，通过确定各个三维城市特征指标以及各个三维城市特征指标对应的阈值范围，并利用对应优化方法优化不在对应阈值范围内的三维城市特征，以使各个三维城市特征指标均在对应的阈值范围内。实现基于立体化tod模式建设现代化城市，使得城市建设更为立体化，进而提高城市活力。
附图说明
[0042]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
[0043]
图1示出了本技术实施例提出的一种立体紧凑型数字化城市设计方法的流程示意图；
[0044]
图2示出了本技术实施例提出的一种立体紧凑型数字化城市设计装置的结构示意图。
[0045]
主要元件符号说明：
[0046]
10-立体紧凑型数字化城市设计装置；11-获取模块；12-确定模块；13-判断模块；14-优化模块。
具体实施方式
[0047]
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0048]
通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
[0050]
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0051]
除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
[0052]
本技术重点研究立体tod模式。对平面二维空间tod分析方法进行拓展，以确定数字立体化tod模式，并基于数字立体化tod模式建设现代化城市。数字化立体tod模式方法基于待设计城市的多个三维城市特征指标(即立体tod测度指标)，运用gis空间分析技术及ai技术确定各个三维城市特征指标以及各个三维城市特征指标对应的阈值范围，并利用对应优化方法优化不在对应阈值范围内的三维城市特征，以使各个三维城市特征指标均在对应的阈值范围内。
[0053]
与传统定性分析及二维平面分析不同，本技术将待设计城市的视为一个三维空间进行量化研究，运用大数据技术、3d gis技术建立数据库，并进行3d gis空间分析及数据模型分析，为立体tod模式的空间(土地立体利用、立体交通网络、立体空间形态)机制、指标及设计提供了科学支撑。并基于ai技术，高效地抽提样本城市的tod模式(空间数据化)应用于目标区域，以实现低碳城市、数字城市及智慧城市的规划和建设。
[0054]
实施例1
[0055]
本技术的一个实施例，如图1所示，提出一种立体紧凑型数字化城市设计方法包括以下步骤：
[0056]
s100：获取待设计城市的空间基础数据。
[0057]
采集待设计城市的空间基础数据，例如，与交通、土地、建筑、景观、公共设施、地下通道、地下街、城市地下空间等相关的空间基础数据，以及与人口、经济、人口流量、行业分布等相关的空间基础数据。可以将空间基础数据通过gis、空间句法等技术进行处理，建立以城市中心型轨道站点为核心区的立体空间综合数据库。立体空间综合数据库包括3d gis空间数据、ai空间分析数据、城市空间动态数据。
[0058]
立体空间综合数据库如下表所示。
[0059][0060]
进一步的，基于立体空间综合数据库可以获取待设计城市的空间基础数据。
[0061]
s200：根据所述空间基础数据确定所述待设计城市的各个三维城市特征指标。
[0062]
可以从城市形态发展的土地利用、空间形态、交通效率三个方面研究立体tod城市设计，以确定立体tod测度模型。进一步的，基于立体tod测度模型研究立体tod城市设计所涉及的各个指标之间的关系，可以根据城市的空间供需平衡发展、空间功能混合性、土地利用多样性、业态分布、开发强度与交通条件耦合关系、立体步行可达性、空间紧凑性、立体绿化和空间形态要素探索立体tod空间的各个三维城市特征指标，例如，空间供需平衡指标、空间异质性指标、土地利用特征指标、开发强度与交通关系指标、可达性指标、空间紧凑度
指标和立体绿化特征指标等。
[0063]
s300：确定各个三维城市特征指标是否在对应的阈值范围内。
[0064]
每一个三维城市特征指标对应一个阈值范围，通过判断各个三维城市特征指标是否在对应的阈值范围内，确定如何设计城市以及针对城市的哪一个特征指标进行优化。可以理解，若某一指标在对应的阈值范围内，则执行步骤s400；若某一指标不在对应的阈值范围内，则执行步骤s500。
[0065]
s400：确定在对应的阈值范围内三维城市特征指标合格。
[0066]
s500：根据对应的阈值范围优化不在对应的阈值范围内的三维城市特征指标。
[0067]
示范性的，若空间供需平衡指标不在对应的阈值范围内，可以合理设计待设计城市的各个行业的工作数量，使得各个行业的工作数量与待设计城市的居民数量相对平衡，以使空间供需平衡指标在对应的阈值范围内；若空间异质性指标不在对应的阈值范围内，可以合理设计各个标准小地块(指人为标定的、具有一定面积的地块，一般指1平米的地块)的居民数量，以使空间异质性指标平衡，以使空间异质性指标在对应的阈值范围内；若土地利用特征指标不在对应的阈值范围内，可以合理设计待设计城市的各个功能区域的占地面积，以使待设计城市的土地被合理利用，进而保证土地利用特征指标在对应的阈值范围内；若开发强度与交通关系指标不在对应的阈值范围内，可以通过提高站点周边的人口密度、就业岗位数、居民使用轨道交通的出行比例等因素促进开发强度与轨道交通的深度耦合，以使开发强度与交通关系指标在对应的阈值范围内；若可达性指标不在对应的阈值范围内，可以通过增加待设计城市的人行通道、过街天桥及地下通道的数量，提高该区域的空间可达性，以使可达性指标在对应的阈值范围内；若空间紧凑度指标不在对应的阈值范围内，可以通过适当增加建筑总面积并采用“小街区、密路网”的布局模式提高待设计城市内的空间紧凑度，以使空间紧凑度指标在对应的阈值范围内；若立体绿化特征指标不在对应的阈值范围内，可以通过引入立体绿化，以使立体绿化特征指标在对应的阈值范围内，进而营造优质的城市景观环境。
[0068]
本技术弥补研究现状的缺陷，在城市设计过程中，充分考虑城市的“地上 地下 空中”建设，以立体化tod模式为依据，确定待设计城市的各个三维城市特征指标，基于各个三维城市特征指标建设立体紧凑型数字化城市。实现基于立体化tod模式建设现代化城市，充分考虑城市的“地上 地下 空中”建设，使得城市建设更为立体化，更为紧凑，进而提高城市活力。
[0069]
实施例2
[0070]
三维城市特征指标包括空间供需平衡指标。空间供需平衡指标可以反应“城市空间供需平衡”，“城市空间供需平衡”指城市空间具有集居住服务(商业消费、文化娱乐等)、生产服务(商务中介、会展、科研等)以及交通出行系统(轨道交通、快速公交系统(bus rapid transit，brt))于一体的特征，强化产业的关联度，实现站点核心区城市功能的高度混合和城市形态的立体化，满足市民出行、工作和生活需求。
[0071]
空间供需平衡指标可以根据待设计城市的居民数量、政府机关工作数量、公共服务业工作数量、零售业工作数量、商业部门工作数量、不同用地性质总数以及每一种用地性质对应的用地面积确定，进一步的，可以利用以下公式确定所述空间供需平衡指标：
[0072][0073]
其中，f1表示所述空间供需平衡指标，α1表示预设的用地混合度系数，β1表示预设的土地利用系数，x1表示所述待设计城市的居民数量，x2表示所述政府机关工作数量，x3表示所述公共服务业工作数量，x4表示所述零售业工作数量，x5表示所述商业部门工作数量，i为不同用地性质总数，ai表示第i种用地性质对应的用地面积。
[0074]
工作是人民居住生活的一部分，工作岗位的合理设置有利于提高居民的居住体验，保证空间供需平衡指标在合理范围内，可以使得待设计城市的居民数量与政府机关工作数量、公共服务业工作数量、零售业工作数量、商业部门工作数量相平衡。
[0075]
三维城市特征指标包括空间异质性指标。“空间异质性”指一定区域内各组成要素及其综合体在空间上存在差异，随着空间位置变化，要素间的关系随之发生变化，这种变化发展总是遵循一定规律，但空间上表现出非平稳性。
[0076]
空间异质性指标可以根据待设计城市的总面积、所述待设计城市的居民数量、所述待设计城市的标的物数量、所述待设计城市中标准小地块的总数、各个标准小地块的面积、各个标准小地块的居民数量以及各个标准小地块的标的物数量确定，进一步的，可以利用以下公式确定所述空间异质性指标：
[0077][0078]
其中，f2表示所述空间异质性指标，α2表示预设的空间异质性系数，β2表示预设的空间相对熵系数，xj表示第j个标准小地块的面积占所述待设计城市的总面积的比例，yj表示第j个标准小地块的居民数量占所述待设计城市的居民数量的比例，j表示所述待设计城市中标准小地块的总数，pj表示第j个标准小地块的标的物数量占所述待设计城市的标的物数量的比例。
[0079]
三维城市特征指标包括土地利用特征指标。土地利用特征指标可以反应土地利用多样性，土地利用多样性是根据站点核心区3d空间各类用地所占比例，运用土地利用特征指标公式实现目标及样本区域各站点土地利用特征量化，以此分析样本/目标区域土地利用特征，探寻其内在规律。
[0080]
土地利用特征指标可以根据待设计城市的总面积、所述待设计城市的水域面积、所述待设计城市的绿地面积、所述待设计城市的广场面积、所述待设计城市的地上道路和地下道路的道路面积、所述待设计城市的地上办公建筑和地下办公建筑的占地面积、所述待设计城市的地上住宅建筑和地下住宅建筑的占地面积、所述待设计城市的地上商业建筑和地下商业建筑的占地面积、所述待设计城市的地上停车场和地下停车场的占地面积、所述待设计城市的地上停其他建筑和地下其他建筑的占地面积确定；进一步的，可以利用以下公式确定所述土地利用特征指标：
[0081][0082]
其中，f3表示所述土地利用特征指标，e()是用于计算香农-维纳多样性指数的函数，ε表示所述待设计城市的水域面积占所述待设计城市的总面积的比例，η表示所述待设计城市的绿地面积占所述待设计城市的总面积的比例，δ表示所述待设计城市的广场面积
占所述待设计城市的总面积的比例，v表示所述待设计城市的地上道路和地下道路的道路面积占所述待设计城市的总面积的比例，u表示所述待设计城市的地上办公建筑和地下办公建筑的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，κ表示所述待设计城市的地上住宅建筑和地下住宅建筑的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，w表示所述待设计城市的地上商业建筑和地下商业建筑的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，表示所述待设计城市的地上停车场和地下停车场的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，χ表示所述待设计城市的地上其他建筑和地下其他建筑的占地面积占所述待设计城市的总面积的比例，e表示预设的其他建筑对应的活力指标参数，f表示预设的道路对应的活力指标参数，g表示预设的办公建筑对应的活力指标参数，o表示预设的住宅建筑对应的活力指标参数，p表示预设的商业建筑对应的活力指标参数，q表示预设的停车场对应的活力指标参数。
[0083]
三维城市特征指标包括开发强度与交通关系指标。轨道交通的发展不仅能够优化该地区的交通状况，带动沿线土地开发，而且为待设计城市提供了更好的居住和就业环境。可以运用站点合理客流模型，通过分析开发强度与站点客流的互动规律，探索土地利用与站点交通条件耦合机制。
[0084]
开发强度与交通关系指标可以根据以下空间基础数据确定：待设计城市的各个住宅用地上人均用地面积、所述待设计城市的各个住宅用地上人均日出行次数、所述待设计城市的各个住宅用地上居民出行使用轨道交通的比例、所述待设计城市的各个住宅用地上人均居住的建筑面积、所述待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位用地面积、所述待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位日出行次数、所述待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位人员出行使用轨道交通的比例、所述待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位占用的建筑面积。进一步的，可以利用以下公式确定所述开发强度与交通关系指标：
[0085][0086]
其中，f4表示所述开发强度与交通关系指标，sn表示所述待设计城市的第n个住宅用地上人均用地面积，tn表示所述待设计城市的第n个住宅用地上人均日出行次数，kn表示所述待设计城市的第n个住宅用地上居民出行使用轨道交通的比例，hn表示所述待设计城市的第n个住宅用地上人均居住的建筑面积，sm表示所述待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位用地面积，tm表示所述待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位人员日出行次数，km表示所述待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位人员出行使用轨道交通的比例，hm所述待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位占用的建筑面积，z表示轨道交通站点合理客流量，r表示为轨道站点核心区预定半径范围内客流占站点总客流的比例。
[0087]
三维城市特征指标包括可达性指标。可以运用累计分析法，以gis中的可达性分析方法分析轨道交通站点步行可达性影响因素。将轨道站点核心区内独立的建筑地块、广场或公园定义为一个个节点，节点与节点的步行路径作为通道，在一定的距离或时间内可以获得步行路径的数量越大，可达性就越高；可以通过单一变量的变化(如地下通道、人行天桥、地面人行道等)，分析上述影响因素对区域步行系统可达性的影响程度。
[0088]
示范性的，可达性指标可以根据待设计城市对应网络的各个网络节点之间的距离和所述待设计城市对应网络的网络节点总数确定。进一步的，可以利用以下公式确定所述
可达性指标：
[0089][0090]
其中，f5表示所述可达性指标，c表示所述待设计城市对应网络的网络节点总数，d
ci,cj
表示第ci个网络节点和第cj个网络节点之间的距离。
[0091]
示范性的，还可以运用gis和空间句法软件axwoman，根据样本区域路网绘制句法轴线模型，采用轴线分析法计算每条轴线的句法参数，生成站点核心区整体集成度轴线图；将空间句法分析结果与实地调研相结合，得出详细到每条道路、每个节点的步行可达性空间分布状态，探索步行可达性机制。
[0092]
三维城市特征指标包括空间紧凑度指标。可以通过探索空间自相关机制研究站点核心区紧凑性。依靠gis光栅分析万有引力模型的方法测度站点核心区内各个地块与地下空间的空间自相关度。将每个地块两两组合，计算得出每两个地块之间的可达a，进而计算得出这个区域内的空间自相关度t值。通过对比样本区域与目标区域t值大小，分析其空间立体紧凑性。
[0093]
示范性的，空间紧凑度指标可以根据待设计城市中标准小地块的总数和各个标准小地块之间的可达度确定。进一步的，可以利用以下公式确定所述空间紧凑度指标：
[0094][0095]
其中，f6表示所述空间紧凑度指标，λ(li,lj)表示第li个标准小地块与第lj个标准小地块之间的可达度，j表示所述待设计城市中标准小地块的总数。
[0096]
三维城市特征指标包括业态分布特征指标，可以通过爬取大众点评、微博签到等多种网页的poi数据(一般作为point of interest的缩写，也有point of information的说法，通常称作兴趣点，泛指互联网电子地图中的点类数据，基本包含名称、地址、坐标、类别四个属性)，并对其进行预处理后，输入arcgis中，对此多种poi数据进行空间分析并进行最终业态分布规律的可视化呈现。期望通过此手段对待设计城市的站点核心区的业态分布规律进行模式提取，以构建立体tod的业态分布模型。
[0097]
三维城市特征指标包括立体绿化特征指标。可以通过引入立体绿化，在保证待设计城市的站点核心区高强度开发的同时，营造优质的城市景观环境。
[0098]
体绿化特征指标的绿地率可以通过以下公式计算：
[0099]
l10＝l5/l9
×
100％
[0100]
l5＝g1 g2
×
a g3
×
b g4
×c[0101]
其中，l10表示绿地率，l5为总绿地面积，l9为总用地面积，g1为地面绿化面积，g2为屋顶绿化面积，g3为垂直绿化面积，g4为架空层绿化面积，a表示预设的第一比例系数，b表示预设的第二比例系数，c表示预设的第三比例系数。
[0102]
体绿化特征指标的绿化储碳量利用以下公式计算：
[0103]
inc＝1.063
×
(l5/l9)
[0104]
outc＝(p
×
pi
×
ei
×
ci)-1.063*(l5/l9)
[0105]
其中，inc表示绿化储碳量，outc代表总的二氧化碳排放量，p为地区人口数，pi代表人均地区生产总值，ei为能源消耗强度，ci代表单位能源碳强度，这里ci＝2.45。
[0106]
三维城市特征指标包括空间形态要素特征指标。抓取足量的百度街景数据，运用cnn(convolutional neural networks，卷积神经网络)图像判别模型算法对足量的街景数据进行机器学习，从而对待设计城市的空间形态分布规律及模型进行提取，以确定待设计城市的空间形态要素特征指标。进而可以根据待设计城市的空间形态要素特征指标进一步合理设计城市，使得城市的空间形态分布更为合理，提高市民的居住体验。
[0107]
实施例3
[0108]
本技术的一个实施例，如图2所示，示出了一种立体紧凑型数字化城市设计装置10包括：获取模块11、确定模块12、判断模块13和优化模块14。
[0109]
获取模块11，用于获取待设计城市的空间基础数据；确定模块12，用于根据所述空间基础数据确定所述待设计城市的各个三维城市特征指标；判断模块13，用于确定各个三维城市特征指标是否在对应的阈值范围内；优化模块14，用于若在对应的阈值范围内，则在对应的阈值范围内三维城市特征指标合格；若不在对应的阈值范围内，则根据对应的阈值范围优化不在对应的阈值范围内的三维城市特征指标。
[0110]
进一步的，空间基础数据包括待设计城市的居民数量、政府机关工作数量、公共服务业工作数量、零售业工作数量、商业部门工作数量、不同用地性质总数以及每一种用地性质对应的用地面积；三维城市特征指标包括空间供需平衡指标；
[0111]
利用以下公式确定空间供需平衡指标：
[0112][0113]
f1表示空间供需平衡指标，α1表示预设的用地混合度系数，β1表示预设的土地利用系数，x1表示待设计城市的居民数量，x2表示政府机关工作数量，x3表示公共服务业工作数量，x4表示零售业工作数量，x5表示商业部门工作数量，i为不同用地性质总数，ai表示第i种用地性质对应的用地面积。
[0114]
进一步的，空间基础数据包括待设计城市的总面积、待设计城市的居民数量、待设计城市的标的物数量、待设计城市中标准小地块的总数、各个标准小地块的面积、各个标准小地块的居民数量以及各个标准小地块的标的物数量；三维城市特征指标包括空间异质性指标；
[0115]
利用以下公式确定空间异质性指标：
[0116][0117]
f2表示空间异质性指标，α2表示预设的空间异质性系数，β2表示预设的空间相对熵系数，xj表示第j个标准小地块的面积占待设计城市的总面积的比例，yj表示第j个标准小地块的居民数量占待设计城市的居民数量的比例，j表示待设计城市中标准小地块的总数，pj表示第j个标准小地块的标的物数量占待设计城市的标的物数量的比例。
[0118]
进一步的，空间基础数据包括待设计城市的总面积、待设计城市的水域面积、待设计城市的绿地面积、待设计城市的广场面积、待设计城市的地上道路和地下道路的道路面积、待设计城市的地上办公建筑和地下办公建筑的占地面积、待设计城市的地上住宅建筑和地下住宅建筑的占地面积、待设计城市的地上商业建筑和地下商业建筑的占地面积、待
设计城市的地上停车场和地下停车场的占地面积、待设计城市的地上停其他建筑和地下其他建筑的占地面积；三维城市特征指标包括土地利用特征指标；
[0119]
利用以下公式确定土地利用特征指标：
[0120][0121]
f3表示土地利用特征指标，e()是用于计算香农-维纳多样性指数的函数，ε表示待设计城市的水域面积占待设计城市的总面积的比例，η表示待设计城市的绿地面积占待设计城市的总面积的比例，δ表示待设计城市的广场面积占待设计城市的总面积的比例，v表示待设计城市的地上道路和地下道路的道路面积占待设计城市的总面积的比例，u表示待设计城市的地上办公建筑和地下办公建筑的占地面积占待设计城市的总面积的比例，κ表示待设计城市的地上住宅建筑和地下住宅建筑的占地面积占待设计城市的总面积的比例，w表示待设计城市的地上商业建筑和地下商业建筑的占地面积占待设计城市的总面积的比例，表示待设计城市的地上停车场和地下停车场的占地面积占待设计城市的总面积的比例，χ表示待设计城市的地上其他建筑和地下其他建筑的占地面积占待设计城市的总面积的比例，e表示预设的其他建筑对应的活力指标参数，f表示预设的道路对应的活力指标参数，g表示预设的办公建筑对应的活力指标参数，o表示预设的住宅建筑对应的活力指标参数，p表示预设的商业建筑对应的活力指标参数，q表示预设的停车场对应的活力指标参数。
[0122]
进一步的，空间基础数据包括待设计城市的各个住宅用地上人均用地面积、待设计城市的各个住宅用地上人均日出行次数、待设计城市的各个住宅用地上居民出行使用轨道交通的比例、待设计城市的各个住宅用地上人均居住的建筑面积、待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位用地面积、待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位日出行次数、待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位人员出行使用轨道交通的比例、待设计城市的各个公共设施用地上每一岗位占用的建筑面积；三维城市特征指标包括开发强度与交通关系指标；
[0123]
利用以下公式确定开发强度与交通关系指标：
[0124][0125]
f4表示开发强度与交通关系指标，sn表示待设计城市的第n个住宅用地上人均用地面积，tn表示待设计城市的第n个住宅用地上人均日出行次数，kn表示待设计城市的第n个住宅用地上居民出行使用轨道交通的比例，hn表示待设计城市的第n个住宅用地上人均居住的建筑面积，sm表示待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位用地面积，tm表示待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位人员日出行次数，km表示待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位人员出行使用轨道交通的比例，hm待设计城市的第m个公共设施用地上每一岗位占用的建筑面积，z表示轨道交通站点合理客流量，r表示为轨道站点核心区预定半径范围内客流占站点总客流的比例。
[0126]
进一步的，空间基础数据包括待设计城市对应网络的各个网络节点之间的距离和待设计城市对应网络的网络节点总数；三维城市特征指标包括可达性指标；
[0127]
利用以下公式确定可达性指标：
[0128][0129]
f5表示可达性指标，c表示待设计城市对应网络的网络节点总数，d
ci,cj
表示第ci个网络节点和第cj个网络节点之间的距离。
[0130]
进一步的，空间基础数据包括待设计城市中标准小地块的总数和各个标准小地块之间的可达度；三维城市特征指标包括空间紧凑度指标；
[0131]
利用以下公式确定空间紧凑度指标：
[0132][0133]
f6表示空间紧凑度指标，λ(li,lj)表示第li个标准小地块与第lj个标准小地块之间的可达度，j表示待设计城市中标准小地块的总数。
[0134]
本实施例公开的立体紧凑型数字化城市设计装置10通过获取模块11、确定模块12、判断模块13和优化模块14的配合使用，用于执行上述实施例所述的立体紧凑型数字化城市设计方法，上述实施例所涉及的实施方案以及有益效果在本实施例中同样适用，在此不再赘述。
[0135]
进一步的，本技术提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法。
[0136]
进一步的，本技术提出一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行进一步的，本技术所述的立体紧凑型数字化城市设计方法。
[0137]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0138]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
[0139]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的
介质。
[0140]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。