(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210206862.4 (22)申请日 2022.03.04 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 金欣　王建国　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 沈廉 (51)Int.Cl. G06V 20/10(2022.01) G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 一种基于城市三维空间形态的对景特征数 据化处理方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于城市三维空间形态 的对景特征数据化处理方法及系统， 该系统包括 如下模块： 环境模型构建模块， 采集并构建城市 现状的三维空间形态的数据库场景； 对景信息提 取模块， 获取视点处视野范围内与对 景框范围内 建筑轮廓线的矢量数据； 对景体量特征计算模 块， 根据矢量数据计算视野中对 景框中建筑面积 与视野中其他建筑面积， 计算获得对 景体量特征 信息； 对景高度特征计算模块， 通过比较对景框 中建筑与视野中其他建筑的高度与位置关系， 计 算获得对景高度特征信息； 数据输出模块， 量化 并输出对景特征数据。 本发明克服了既有的方法 在视点选择上的局限性， 并具有科学性、 普适性 与可重复性， 为城市空间布局控制与优化提供决 策依据和科 学支撑。 权利要求书4页 说明书8页 附图3页 CN 114581775 A 2022.06.03 CN 114581775 A 1.一种基于城市三维空间形态的对景特征数据化处理方法， 其特征在于， 该方法包括 如下步骤： 步骤1， 采集城市现状的三维空间形态基础信息， 构建城市空间形态数据库场景； 步骤2， 提取视野中建筑轮廓的矢量数据， 并获取对景信息； 步骤3， 根据视野中对景框内建筑面积与其他建筑面积关系， 获得对景体量特征数据化 处理结果； 步骤4， 根据对景框内建筑与视野中其他建筑的高度与位置关系， 获得对景高度 特征数 据化处理结果信息； 步骤5， 根据对景体量特征与高度特征相互关系， 依次完成对景特征数据化处理并输出 全部结果信息 。 2.根据权利要求1所述的一种基于城市三维空间形态的对景特征数据化处理方法， 其 特征在于， 所述的步骤1包括以下步骤： 步骤1.1， 根据开源数据信息采集城市基础地理信息数据， 构建城市数字地形模型， 以 及城市建筑模型多面体图层， 导入地理信息系统软件A rcGIS， 并统一各模型图层坐标系； 步骤1.2， 对城市数字地形模型中设定的观测区域表面整体栅格化， 选取每个栅格的几 何中心点作为代表该栅格的视点， 并生成三维点要素， 形成三维视点集合OP{(loni， lati， hi)， i∈N}； 其中l oni， lati表示第i个视点的坐标， hi为该视点高度， N 为视点个数； 步骤1.3， 针对三维视点集合OP{(loni， lati， hi)， i∈N}中的视点P， 根据 视线方向SD， 确 定视点P的视野范围[AZl， AZu]， 方法如下 所示， AZl＝SD‑Lview/2， AZu＝SD+Lview/2， 其中AZl表示视野范围下边界， AZu表示视野范围上边 界， Lview为视野宽度， 通常认定为120 °。 3.根据权利要求1所述的一种基于城市三维空间形态的对景特征数据化处理方法， 其 特征在于， 所述 步骤2包括以下步骤： 步骤2.1， 针对视点P， 通过Arcgis中天际线Skyline与天际线图Skyline  Graph工具生 成视点P到轮廓线 要素中每一个折 点的方位角X和垂直角Y的矢量数据； 步骤2.2， 根据视野范围[AZl， AZu]提取该视点处视野范围内建筑轮廓信息， 形成矢量数 据集D{(xi， yi)}， 以方位角为横轴， 垂直角为纵轴， 在二维视野面中生成视野中建筑轮廓； 步骤2.3， 根据黄金分割比例， 设定视野范围横坐标38.2％至61.8％的空间范围为对景 框区域[OFl， OFu]； 对景框上 下边界OFl、 OFu通过下式获取 OFl＝AZl+(AZu‑AZl)*0.382， OFu＝AZl+(AZu‑AZl)*0.618； 步骤2.4， 进一步提取矢量数据集D{(xi， yi)}中在对景框范围内的矢量数据点信息， 构 成对景建筑轮廓矢量 数据集Do{(x ′j， y′j)}； 若数据集为空， 即 则对景框中不存在对 景建筑， 对景 特征数据化处 理结果为0。 4.根据权利要求1所述的一种基于城市三维空间形态的对景特征数据化处理方法， 其 特征在于， 所述 步骤3具体如下： 对景体量特征VS反映对景框中建筑体量在视野中的相 对凸显程度， 具体方法为计算对 景框中建筑面积SO与视野中建筑面积SB的比值， 如下 所示： VS＝So/SB； 视野中建筑面积SB和对景框中建筑面积SO通过下式分别获得：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114581775 A 2其中xi， yi表示该视点视野范围内建筑轮廓信息矢量数据集D{(xi， yi)}中对应的点坐标 信息， x′j， y′j表示该视点对景建筑轮廓矢量数据集D o{(x′j， y′j)}中对应的点坐标信息， 建 筑面积表示 为相邻数据点与X轴构成的各梯形面积的总和。 5.根据权利要求1所述的一种基于城市三维空间形态的对景特征数据化处理方法， 其 特征在于， 所述 步骤4具体如下： 高度特征反映对景框中建筑高度在视野中的相对凸显程度， 综合对景框 中建筑轮廓信 息， 若对景框中存在整个视野中最高点建筑， 则对景高度特征Vh数据化处理为： Vh＝(HOF‑ HSS)/Lview， 其中HOF＝max{yi∈Do}表示对景框中最高建筑轮廓矢量点数据的高度值， HSS＝max{yn∈ (D‑Do)}表示除对景框建筑外， 视野中最高建筑矢量点 数据的高度值； Lview则表示视野 宽度； 公式中高度值均指建筑物在视野中的投影高度， 而非 实际的建筑高度； 若对景框中仅存在视野中次高点建筑， 同时与最高点建筑在视野中横轴距离大于1/2 的视野范围， 则高度特 征Vh数据化处 理为： Vh＝(HOS‑HSHO)/Lview 其中HOS表示视野中最高建筑矢量点数据的高度值， HSHO表示除视野中最高建筑外的次 高建筑矢量 点数据高度值； 其 他情况认为对景建筑高度不显著， Vh值为0。 6.根据权利要求1所述的一种基于城市三维空间形态的对景特征数据化处理方法， 其 特征在于， 所述 步骤5包括以下步骤： 步骤5.1， 结合体量特征Vs与高度特征Vh， 通过下式进行加权融合， 获得对景特征数据化 处理结果V， 如下 所示： V＝α·Vs+(1‑α )·Vh， 其中α 表示两者信息要素之间的可调整权 重关系； 步骤5.2， 判断是否完成全部视点处对景特征的数据化处理， 如果否， 则通过Python软 件编程循环重复步骤2、 步骤3、 步骤4、 步骤5.1过程， 对三维视点集合OP中各视点依次进行 处理， 直至完成全部 视点对景 特征数据化处 理， 输出各视点对应的处 理结果。 7.一种基于城市三维空间形态的对景特征数据化处理系统， 其特征在于， 该系统包括 环境模型构建模块、 对景信息提取模块、 对景体量特征数据化处理模块、 对景高度特征数据 化处理模块、 对景 特征数据化处 理结果输出模块： 系统各模块之间相互关联， 环境模型构建模块生成城市三维空间形态场景和三维视点 集合， 并确定视点处的视野范围； 对景信息提取模块基于城市三维空间形态场景、 视点位 置、 视野范围， 生成视点处视野 范围内建筑轮廓矢量数据集， 并根据对景框区域提取对景建 筑轮廓矢量数据集； 对景体量特征数据化处理模块基于矢量数据集， 完成对景体量特征 的 数据化处理， 获得对景体量特征信息； 对景高度特征数据化处理模块根据对景框中建筑与 视野中其他建筑的高度与位置关系， 完成对景高度特征 的数据化处理， 获得对景高度特征权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114581775 A 3