[发明专利]一种可视化的建筑玻璃幕墙光反射影响分析方法

说明书

本发明公开了一种可视化的建筑玻璃幕墙光反射影响分析方法，该方法首先对建筑群监理三维模型；然后在三维模型内选中待分析的玻璃立面，对于选中的玻璃立面分别对太阳高度角和太阳方位角划分区间，计算造成玻璃立面入射光线被遮挡的建筑物和造成玻璃立面反射光线被遮挡的潜在遮挡建筑，之后利用玻璃立面作为切割面切分其所在建筑物计算建筑物的自遮挡部分；最后将太阳光线以入射光线方向投影到玻璃立面，并将玻璃立面未被遮挡的区域以反射光线方向投影到水平面上，玻璃立面投影形成的区域减去对反射光线造成遮挡的建筑物投影形成的区域即为玻璃立面的实际光反射影响图。本发明对城市规划和建筑提供巨大的辅助作用，因此具有实际的应用价值。

技术领域

本发明涉及计算机仿真领域，特别是涉及一种可视化的建筑玻璃幕墙光反射影响分析方法。

背景技术

近年来，随着城市的建设和发展，越来越多的摩天楼采用玻璃幕墙作为建筑的外体装饰，这使得大楼更加美观，但也在一定程度上给城市带来了一系列新的问题，例如光污染，玻璃幕墙对光的反射可能会威胁到人们的日常生活。在建造楼宇的过程中，人们常常不恰当地使用玻璃幕墙，忽略了其产生的不良影响。这是由于目前在建筑的设计过程中，缺少有效的检测反射光影响的工具，建筑设计者无法有效预测当前建筑的反射光对于周围住宅、公用设施等敏感建筑的影响。

现实生活中的大楼外形往往丰富多样，不仅仅是常规的立方体结构，不规则建筑体(如“U”型构造)本身会存在不同部分之间的光线遮挡，且相邻的建筑体之间存在相互影响，这就对玻璃幕墙光反射的分析带来了问题。现有的一些反射光检测技术通常将带有玻璃幕墙的建筑体模型进行简化，看作是由若干个立方体的组合，没有考虑整个建筑的细节，并且忽略了玻璃立面被其他建筑遮挡的可能以及建筑本身是否存在自遮挡的问题。另外现有的工具可视化效果不理想，难以投入到实际应用中。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点和局限性，针对实际应用场景特点，提供一种高效、便捷的可视化的建筑玻璃幕墙光反射影响分析方法，支持处理玻璃幕墙为曲面的情况，支持处理其他建筑对待分析玻璃立面的遮挡以及不规则建筑的自遮挡效应，实现自动生成玻璃幕墙光反射影响图。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种可视化的建筑玻璃幕墙光反射影响分析方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：对建筑物和道路构建三维模型，建筑物和道路构成光反射影响分析场景；

步骤2：在光反射分析场景中，选取待分析的建筑物玻璃立面作为分析对象；

步骤3：将全年太阳高度角和方位角划分区间，计算出场景中，全年时间段内对待分析玻璃立面的入射光线和反射光线造成遮挡的所有潜在遮挡建筑；

步骤4：计算建筑物自身造成玻璃立面的入射光线和反射光线被遮挡的部分；

步骤5：生成某日期太阳光线照射在玻璃立面上的反射光线形成的光反射影响图。

所述建筑物三维模型含有各个方位玻璃幕墙，玻璃幕墙分曲面和非曲面，非曲面玻璃幕墙含多块玻璃立面，整块非曲面玻璃幕墙为外立面，其包含的每块玻璃立面为内立面；曲面玻璃幕墙由一块玻璃立面构成，只有外立面。

所述步骤2具体包括：

1)区分曲面玻璃幕墙和非曲面玻璃幕墙；

2)曲面玻璃幕墙只含一块玻璃立面，只需获取整个外立面的顶点坐标，反光系数和法线向量；

3)非曲面玻璃幕墙外立面包含数个内立面且内外立面的法线相同，玻璃立面的选取是先获取玻璃幕墙外立面的法线，然后获取选中的内立面顶点坐标和对应的反光系数。

步骤3所述将全年太阳高度角划分区间，计算出场景中，全年时间段内对待分析玻璃立面入射光线造成遮挡的所有潜在遮挡建筑，具体包括：