[发明专利]面向交通环境污染模拟的城市三维建筑物快速建模方法

说明书

面向交通环境污染模拟的城市三维建筑物快速建模方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1通过数字化城市软件导出模拟区域的建筑物数据；步骤2通过程序语言软件对建筑物数据进行编程读取，并对建筑物外形数据特征进行优化，使其在保证建筑物主要形状特征的前提下，利于获取质量更好的数值计算网格；步骤3根据建筑物外形数据以及计算流动力学模拟的边界条件，设计数值模拟的计算区域；步骤4通过建模软件脚本语言，生成对应的建筑物、计算域的建模脚本；优点是，解决了真实城市场景大气污染扩散模拟过程中快速生成建筑几何模型的难题，提高了城市三维建筑建模的效率和准确度，简化城市大气污染扩散模拟的前处理过程。

技术领域

本发明涉及道路交通与环境领域，具体为面向交通环境污染模拟的城市三维建筑物快速建模方法。

背景技术

我国城市机动车尾气污染问题日益突出，严重影响城市空气质量。随着对工业源和生活源污染控制工作的有效开展，机动车将成为城市完成空气质量考核及改善人居环境的重要治理对象。在城市街道内部产生的交通排放受到城市建筑布局及交通流变化等因素的影响，容易在路边形成高浓度污染，且暴露人群多，时间长，直接危害人们健康。因此，准确评估城市街区内交通排放污染程度、分布范围、演变机理、控制研究是当前交通环境空气领域内的热点和前沿问题。

受交通源移动排放、以及受随机多变复杂的交通路况等因素的影响，相比于其他空气质量模型，计算流体力学方法能精细分辨污染源及建筑几何结构，细致描述街区的气流运动，获得高时空分辨率的浓度分布，更加适用于微尺度大气环境(街区或道路场景)污染扩散问题的研究。

但是目前实际街区交通尾气污染扩散的CFD模拟由于城市建筑的布局复杂、结构不规则，构建场景的几何模型并生成计算网格需要花费大量时间和精力，同时过于复杂的建筑物结构容易导致生成的计算网格质量太差、甚至无法生成网格，最终导致实际街区交通尾气污染扩散的CFD模拟效率低下，计算精度差，容易发散。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种面向交通环境污染模拟的城市三维建筑物快速建模方法，该方法解决了真实城市场景大气污染扩散模拟过程中快速生成建筑几何模型的难题，提高了城市三维建筑建模的效率和准确度，简化城市大气污染扩散模拟的前处理过程。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

面向交通环境污染模拟的城市三维建筑物快速建模方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1通过数字化城市软件导出模拟区域的建筑物数据；

步骤2通过程序语言软件对建筑物数据进行编程读取，并对建筑物外形数据特征进行优化，使其在保证建筑物主要形状特征的前提下，利于获取质量更好的数值计算网格；

步骤3根据建筑物外形数据以及计算流动力学模拟的边界条件，设计数值模拟的计算区域；

步骤4通过建模软件脚本语言，生成对应的建筑物、计算域的建模脚本；

步骤5在建模软件中运行建模脚本，生成建筑几何模型。

作为上述方案的改进，步骤1中所述的数字化城市软件为ArcGIS，其获取模拟区域的建筑物数据的过程是：确定数值模拟区域的范围，根据模拟区域范围从ArcGIS等数字地图软件中选择范围内的建筑物，利用ArcGIS自带工具将经纬度坐标变换为平面坐标，导出选定建筑物的几何数据到文本文件，包括建筑物编号、底面轮廓的坐标点以及建筑物高度等；对数据进行初步处理，设置新的坐标原点：由经纬度直接变换过来的平面坐标需要重新设置坐标原点，因此选定模拟区域底面内一个点作为参考点，并将所有建筑物的底面坐标减去参考点的值，即可得到以参考点为坐标原点的建筑物坐标数据。