[发明专利]一种基于遗传算法的日照约束下建筑容积率计算方法

摘要

本发明公布了一种基于遗传算法的日照约束下建筑容积率计算方法，该发明为将人工智能的一些方法，应用到实际建筑规划优化设计中，为实现合理的用地设计提供一种有效途径。该方法首先在平面视图下，基于时间切片，采用射线法，从控制窗口出发结合太阳运行轨迹，并与拟建建筑遮挡面相交，形成遮挡宽度，切割遮挡宽度为小柱，构建矩阵，基于小柱棒影矩阵和控制窗口到小柱距离的向量，计算每个窗口累计日照时间；然后，根据窗口最小日照时间的约束，构建拟建建筑高度最佳值的数学模型；最后，基于该数学模型，设计遗传算法相关操作，进行求解。本发明针对特定数学模型，设计更合理的遗传算法的变异操作，并增加了一个评价操作，删除不良个体，降低种群规模，提高算法的效率。与传统手工方式相比，软件的自动化分析计算，更加快速，准确和高效。

主权项

1.一种基于遗传算法的日照约束下建筑容积率计算方法，其特征在于，该方法包括：步骤1.1：基于日照分析的窗口累计日照时间的确定；为了计算控制窗口累计时间，首先在平面视图下，基于时间切片，采用射线法，从控制窗口出发结合太阳运行轨迹，并与拟建建筑遮挡面相交，形成遮挡宽度，切割遮挡宽度为小柱，然后，构建小柱棒影矩阵和控制窗口与小柱距离的向量，最后，基于该矩阵和窗口到小柱距离的向量，计算每个窗口累计日照时间；步骤1.2：日照约束条件下拟建建筑高度的数学模型；设待求拟建建筑的高度为H，记被遮挡建筑最底层的第p个窗口为winp，已知满足《城市规划设计规范》要求的窗口日照时间不得少于Twin；当且仅当，窗口winp日照累计时间Tsump≥Twin时，此时H满足要求，因此，构建的目标函数为：fp(H)＝Tsump‑Twin类似的，m个窗口win1,...,winp,....,winm满足日照要求时，对应的目标函数分别记为：f1(H),...,fp(H),...,fm(H)；为此，建立的数学模型如下：由该数学模型可以看出，如果存在H，使得f1(H),...,fp(H),...,fm(H)同时满足最小值，则H为最优解；步骤1.3:基于遗传算法求解拟建建筑最佳高度；以H作为输入向量，设种群规模为Size；进化个体采用实数编码方式；针对步骤1.2的数学模型，设计遗传算法的选择、变异、评价操作，采用多目标遗传算法优化求解H，从而得到相应的容积率。