[发明专利]一种街区三维空间形态量化分析方法

说明书

本发明公布了一种街区三维空间形态量化分析方法，适用于城市设计领域。在现有的对于街区形态的量化表述方法如容积率、街区高度、建筑密度等主要用于街区开发建设强度的管控，并不能准确反应街区复杂的三维形态。本发明首先街区形态理解为由街区内建筑物外表面和场地共同构成的褶皱形的表面集合，其次，根据建构的三维形态参数计算公式对街区各形态参数进行统计，最后，通过对街区表面、高度、体积及场地展开的分析对街区形态进行量化分类，建立空间形态与量化指标之间的准确关联。本发明对认知街区形态的三维形态复杂特征提供了一种科学、精确的量化方法。

技术领域

本发明属于城市设计领域，具体涉及一种街区三维空间形态量化分析方法，适用于街区三维空间形态的精确量化表达。

背景技术

中观尺度对城市形态的认知主要从街区角度展开，具有联系大尺度城市结构和微观建筑单体形态的作用。通过量化参数表达建立街区三维空间形态与量化指标之间的关联，有利于引导街区内部建筑形体设计及街区的物理性能管控。目前对于街区形态的量化表达方法主要包括：

1、容积率、建筑密度、建筑高度

现有的城乡规划体系中对于街区管控，主要采用容积率、建筑密度、建筑高度来表达街区内部形态指标，其中容积率指街区内所有建筑面积与街区用地的比值，建筑密度指街区内建筑占地面积与街区面积的比值，建筑高度指街区内最大高度。上述指标能够反应街区内部的建设强度，但并不能精确反应街区的三维空间形态。同样的指标下，存在较大的空间形态差异性。

2、空间矩阵法(space matrix)

荷兰代尔夫特大学的伯特和哈普特建构了空间矩阵方式，通过对上述三项指标以建筑密度为X轴，容积率为Y轴，结合建筑层数为和开敞率可以对不同空间类型的街区进行分类比较。该方法相对于单一指标可以大致区分街区建设模式，但对于街区空间形态的物理性能表达关联性不足。

3、天空可视域

天空可视域(SVF)指街区内测量点可见天空表面面积与无遮挡半球天空表面的比值。该数值常用于表达城市的微气候特征，数值范围在0-1之间，一般情况下，该值越大，街区热岛效应越低。实际应用中常采用平均天空可视域的测算方法，对所测区域应用网格取点，求出各测量点天空可视域值后计算平均值，以表达一个街区的天空可视域特征。该指标已广泛应用到城市微气候研究领域，但在城市设计实践中，很难使用该指标辅助设计工作。

4、空间句法

由比尔·希列尔和朱利安妮·汉森等提出的，在城市设计领域其主要用于研究城市道路的拓扑结构分析，用节点与连线来描述城市形态的空间关系，主要指标包括连接值、深度值、控制值等。该方法主要用于表述城市形态的空间拓补关系，并不能反应具体的三维形态。

在城市设计实践中目前主要采用的是方法一，后三种方法主要应用于研究领域。方法1仅满足建设的量的控制，并不能精确的落实城市设计空间引导意图，方法2对于复杂街区形态的量化表达精确度较弱，且不能联系空间形态与物理性能关系，方法3和4由于计算方式复杂，在实际应用中推广难度较大。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种能精确表达街区三维空间形态的方法，作为理解和认知街区三维形态多样性的一种技术工具，并辅助用于城市设计量化推导。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种街区三维空间形态量化分析方法，具体实施步骤包括：

步骤1、获取基础资料：基础数据包括城市街区边界线矢量文件，街区内部建筑轮廓矢量文件，建筑高度信息，其中矢量文件采用DWG格式，定义各形态值对应内涵，建构三维形态模型；