[发明专利]一种城市三维空间圈层结构计算方法

权利要求书

1.一种城市三维空间圈层结构计算方法，其特征在于，包括：

S100.获取城市要素数据中的建筑物数据；

S200.基于建筑物数据，通过改进径向分布函数，构建城市三维空间圈层结构模型；

S200具体方法为：选定球心C，并且为建筑物与地平面的交点，由球心向外每隔δr的距离形成一个三维半球体圈层，并在每个圈层中计算一次g(ri)，其中，g(ri)表示的是建筑物在距离球心C距离为r处的球面上出现的概率密度；

g(ri)计算公式如下：

其中，g(ri)表示建筑物在距离球心C第i层处的球面上出现的概率密度，ρ_ri表示在半径为r_i的球体范围内包括的建筑物体密度，ρδ_r(i,i+1)表示在r_i处建筑物的线密度，即为在厚度为δr的球壳内部的建筑物密度；V_δr(i，i+1)表示厚度为δr的球壳总体积，v_δr(i，i+1)表示第i层厚度为δr的球壳内的所有建筑物体积总和；

v_δr(i，i+1)计算方法为：

获取到研究区域内的所有建筑物数据，进行预处理，计算建筑轮廓面积以及建筑物中心轴线的坐标；

确定圈层函数，设球心C坐标为C(x₀，y₀，z₀)则圈层函数为：

(x-x₀)³+(y-y₀)³+(z-z₀)³＝r_i³，其中，x，y，z为坐标轴，r_i为第i层半径长度；

确定建筑物高度，设建筑物顶点：H_ij1(x_k,y_k,h₁),H_ij2(x_k,y_k,h₂)，根据建筑物“直线”函数x＝x_k,y＝y_k,z∈[h₁,h₂]，则建筑物高度为h_ij＝|H_ij1H_ij2|，其中h_ij为圈层i中第j个建筑物的实际高度；

计算建筑物与圈层的交点，设交点为：A_ij(x_k,y_k,z_k)，则

根据建筑物高度h_ij和圈层交点A_ij(x_k,y_k,z_k)，得到第i层厚度为δr的球壳内的所有建筑物体积总和v_δr(i，i+1)；

当建筑物在圈层内时，

其中，v_Δr(i，i+1)表示第i层厚度为Δr的球壳内的所有建筑物体积总和，S_ij表示圈层i中第j个建筑物的轮廓面积，h_ij为圈层i中第j个建筑物的实际高度；

当建筑物与圈层有交点时，其中，v_Δr(i，i+1)表示第i层厚度为Δr的球壳内的所有建筑物体积总和，S_ij表示圈层i中第j个建筑物的轮廓面积，|A_ijH_ij1|为圈层i中第j个建筑物的中心轴线与圈层i相交的部分，|H_ij1H_ij2|表示圈层中第j个建筑物的实际高度；

S300.根据城市三维空间圈层结构模型，提取出建筑物在三维空间上的纹理特征；

S400.根据三维空间圈层结构模型提取的纹理特征，对建筑物在城市三维空间的分布形态进行量化描述。

2.如权利要求1的一种城市三维空间圈层结构计算方法，其特征在于，S300中，纹理特征包括：纹理数据指标和纹理曲线指标。

3.如权利要求1的一种城市三维空间圈层结构计算方法，其特征在于，纹理数据指标包括：变异系数、B统计和香农熵。