模块化建筑布局生成方法、系统及计算机可读存储介质

本技术涉及计算机软件，尤其涉及模块化建筑布局生成方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快和人们生活水平的提高，对建筑空间设计的要求越来越高。传统的建筑空间设计方法主要依赖设计师的经验和直觉，往往难以在短时间内产生大量高质量的设计方案，也难以同时满足日照、邻近关系、流线等多个设计目标。

2、目前，市场上已有一些计算机辅助设计软件，如autocad、revit等，能够帮助设计师进行建筑绘图和建模。但这些软件主要侧重于图形绘制和可视化，缺乏智能化的空间布局生成和多维度评估功能。此外，一些研究者提出了基于遗传算法、蚁群算法等的建筑空间布局优化方法。但这些方法通常只考虑单一或少数几个优化目标，难以全面评估设计方案的质量，而且生成的方案不够精确，难以实用。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种模块化建筑布局生成方法、系统及计算机可读存储介质，旨在建筑布局生成精确度不足的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提出一种模块化建筑布局生成方法，包括：

3、获取外部输入的建筑数据，其中，建筑数据包括功能模块数据，设计约束条件，设计目标数据，建筑空间数据，功能模块数据包括几何信息和属性信息，设计约束条件包括总建筑面积限制，层高要求，特定模块的位置限制和模块间的相对位置要求，设计目标数据包括空间利用率最大化，日照条件优化，流线合理性和邻近关系满足度，建筑空间数据包括建筑外轮廓和楼层划分数据；

4、利用多线程或分布式工具，根据预设的模块放置算法在建筑空间中放置功能模块，生成多个空间布局方案，当空间布局方案的数量满足预设的方案数量阈值时，对所有空间布局方案进行功能模块微调和未使用空间的填充，得到多个第一空间布局方案，检查调整后的第一空间布局方案是否满足所有设计约束条件，其中，建筑空间是根据建筑空间数据确定得到的虚拟空间，功能模块是根据功能模块数据确定的模块，且放置在预设的设计空间中；

5、若所有第一空间布局方案满足所有设计约束条件，则对所有第一空间布局方案进行多维度评分，基于多维度评分使用多目标优化算法对第一空间布局方案进行优化和筛选，得到最优方案集，获取外部从最优方案集中选取的目标方案，将目标方案确定为最优布局方案，其中，多维度评分包括日照评分、邻近关系评分、流线评分和综合评分。

6、在一实施例中，根据预设的模块放置算法在建筑空间中放置功能模块，生成多个空间布局方案的步骤包括：

7、根据模块放置算法，随机选择或指定选择一个设计空间中的功能模块作为第一功能模块；

8、在建筑空间内随机选择或指定选择第一功能模块的放置位置，若放置位置与建筑空间中已有功能模块的放置位置存在空间冲突，则依据存在空间冲突的放置位置，返回执行在建筑空间内随机选择或指定选择第一功能模块的放置位置的步骤；

9、若放置位置与建筑空间中已有功能模块的放置位置不存在空间冲突，则将第一功能模块移动至建筑空间中不存在空间冲突的放置位置；

10、判断设计空间中的所有功能模块是否全部移动至建筑空间，若设计空间中存在功能模块未移动至建筑空间，则返回执行随机选择或指定选择一个设计空间中的功能模块的步骤，若设计空间中的所有功能模块已全部移动至建筑空间，则确定放置完成后的建筑空间的布局为空间布局方案。

11、在一实施例中，对所有第一空间布局方案进行多维度评分的步骤包括：

12、计算第一空间布局方案中每个功能模块的日照面积，并将日照面积与预设的日照需求进行比较，得出日照评分，其中，日照需求与功能模块的模块属性相关；

13、计算第一空间布局方案中每个功能模块之间的实际邻近程度，并将实际邻近程度与预设的理想邻近需求进行比较，得出邻近关系评分；

14、构建所述第一空间布局方案的连通图，根据所述连通图确定连通组件评分和流线效率评分，根据预设权重对所述连通组件评分和所述流线效率评分进行加权计算，根据计算结果确定流线评分，其中，所述连通组件是所述建筑空间通过直接或间接通道相互连接的所有所述功能模块的集合；

15、根据日照评分、邻近关系评分、流线评分三个维度的评分，确定多维度评分。

16、在一实施例中，计算第一空间布局方案中每个功能模块的日照面积，并将日照面积与预设的日照需求进行比较，得出日照评分的步骤包括：

17、针对第一空间布局方案中每个功能模块，识别功能模块中朝向外部的表面，计算表面的总面积，将总面积作为日照面积；

18、确定日照面积与日照需求中需求面积的比值，根据比值确定模块日照评分；

19、计算第一空间布局方案中所有功能模块的模块日照评分的平均值，得到日照评分。

20、在一实施例中，计算第一空间布局方案中每个功能模块之间的实际邻近程度，并将实际邻近程度与预设的理想邻近需求进行比较，得出邻近关系评分的步骤包括：

21、根据所述第一空间布局方案中每个所述功能模块的相对位置，使用距离度量算法计算得到实际邻近程度；

22、计算实际邻近程度与预设的理想邻近程度的差异，根据差异结果和预设的差异评分映射表确定模块邻近关系评分，其中，理想邻近程度由理想邻近关系矩阵表示；

23、对所有所述功能模块对应的模块邻近关系评分进行平均值计算，并将计算得到的平均值作为邻近关系评分。

24、在一实施例中，所述构建所述第一空间布局方案的连通图，根据所述连通图确定连通组件评分和流线效率评分的步骤包括：

25、根据所述第一空间布局方案中相邻的所述功能模块之间的直接通道，构建所述连通图；

26、使用预设的图论算法找出所述连通图中所有连通组件，根据所述连通组件的数量和大小确定连通组件评分；

27、根据所述连通图分析连通路径，根据所述连通路径确定流线效率评分，其中，根据所述连通图分析连通路径包括计算最长路径长度，分析是否存在环形路径和检查是否有不必要的绕行。

28、在一实施例中，基于多维度评分使用多目标优化算法对第一空间布局方案进行优化和筛选，得到最优方案集的步骤包括：

29、设置多目标优化算法的参数，并根据多维度评分设置多目标优化算法的目标函数；

30、设置多目标优化算法的约束条件，对第一空间布局方案执行多目标优化算法得到帕累托最优解集，将帕累托最优解集确定为最优方案集。

31、在一实施例中，得到多个第一空间布局方案的步骤之后包括：

32、根据第一空间布局方案生成三维模型，在交互界面展示三维模型，其中，交互界面提供三维模型的缩放、旋转功能。

33、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种模块化建筑布局生成系统，模块化建筑布局生成系统包括：

34、数据输入模块，获取外部输入的建筑数据，其中，建筑数据包括功能模块数据，设计约束条件，设计目标数据，建筑空间数据，功能模块数据包括几何信息和属性信息，设计约束条件包括总建筑面积限制，层高要求，特定模块的位置限制和模块间的相对位置要求，设计目标数据包括空间利用率最大化，日照条件优化，流线合理性和邻近关系满足度，建筑空间数据包括建筑外轮廓和楼层划分数据；

35、方案生成模块，利用多线程或分布式工具，根据预设的模块放置算法在建筑空间中放置功能模块，生成多个空间布局方案，当空间布局方案的数量满足预设的方案数量阈值时，对所有空间布局方案进行功能模块微调和未使用空间的填充，得到多个第一空间布局方案，检查调整后的第一空间布局方案是否满足所有设计约束条件，其中，建筑空间是根据建筑空间数据确定得到的虚拟空间，功能模块是根据功能模块数据确定的模块，且放置在预设的设计空间中；

36、评分优化模块，若所有第一空间布局方案满足所有设计约束条件，则对所有第一空间布局方案进行多维度评分，基于多维度评分使用多目标优化算法对第一空间布局方案进行优化和筛选，得到最优方案集，获取外部从最优方案集中选取的目标方案，将目标方案确定为最优布局方案，其中，多维度评分包括日照评分、邻近关系评分、流线评分和综合评分。

37、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种计算机可读存储介质，介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文的模块化建筑布局生成方法的步骤。

38、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文的模块化建筑布局生成方法的步骤。

39、本技术提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

40、本技术获取外部输入的建筑数据，其中，建筑数据包括功能模块数据，设计约束条件，设计目标数据，建筑空间数据，功能模块数据包括几何信息和属性信息，设计约束条件包括总建筑面积限制，层高要求，特定模块的位置限制和模块间的相对位置要求，设计目标数据包括空间利用率最大化，日照条件优化，流线合理性和邻近关系满足度，建筑空间数据包括建筑外轮廓和楼层划分数据，通过模块化以及输入数据的形式增强了设计的灵活性和个性化，使设计易于扩展和维护，同时确保了设计方案的精确性，合规性和资源的高效利用；利用多线程或分布式工具，根据预设的模块放置算法在建筑空间中放置功能模块，生成多个空间布局方案，当空间布局方案的数量满足预设的方案数量阈值时，对所有空间布局方案进行功能模块微调和未使用空间的填充，得到多个第一空间布局方案，检查调整后的第一空间布局方案是否满足所有设计约束条件，其中，建筑空间是根据建筑空间数据确定得到的虚拟空间，功能模块是根据功能模块数据确定的模块，且放置在预设的设计空间中，加速了设计迭代过程，提高了设计效率，同时保证了设计方案的准确性和合规性；若所有第一空间布局方案满足所有设计约束条件，则对所有第一空间布局方案进行多维度评分，基于多维度评分使用多目标优化算法对第一空间布局方案进行优化和筛选，得到最优方案集，获取外部从最优方案集中选取的目标方案，将目标方案确定为最优布局方案，其中，多维度评分包括日照评分、邻近关系评分、流线评分和综合评分，通过多维度评分和多目标优化算法，实现了设计方案在多个关键性能指标上的最优平衡，提高了设计方案的整体质量和满意度。