基于城市地下构筑物的连通路径建立方法

专利名称：基于城市地下构筑物的连通路径建立方法
技术领域：
本发明涉及一种信息技术应用领域，尤指一种可用于地下空间开 发建设范围的基于城市地下构筑物的连通路径建立方法的实现。
背景技术：
随着城市化建设的不断发展，土地资源日益减少，越来越多的城 市将地下空间的建设纳入了开发建设的范围，地下交通、地下商城、 地下车库，地下娱乐设施、地下办公场所， 一切原先建立在地面上的 建筑都可能建在地下。并且，为了提高地下空间的利用效能，越来越 多的地下构筑物采用统一规划的建设方式，互相之间建立了互联的通 道，如地铁车站与地下商场，地下商厦与地下车库。与地面的建筑物 不同，地下设施的通路是人员进出的唯一选择。 一旦发生意外，尤其 是大型的地下综合设施内，人员的逃生和撤离会需要通行的分析和指 引。由此，提出地下构筑物内路径建立的问题。
长久以来，路径的计算主要应用在网络和道路系统上，在此基础上可以进行最短和最有效路径的分析，乞今为止，尚未有将路径分析 引伸至地下构筑物的连通性路径网络分析的内容。

发明内容
为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种在地下 构筑物内部建立连通路径网络的方法，即提出并设计了一种适用地下 空间连通通路分析的路径网络建立以及表达方式，通过将路径分析引 伸至地下构筑物的连通性分析，建立地下构筑物的全路径，即路径网 络；通过基于应用特征对内部空间进行分类划分，先在分类的局部空 间内建立路径网络，再将局部空间路径网络集成为整体路径网络，使 之既适用于单个地下构筑物，也适用于多个相互连接的地下构筑物的 基于城市地下构筑物的连通路径建立方法。
本发明要解决的技术问题是主要解决地下构筑物内路径的组 织建立，其中包括路径的三维空间图形、路径的属性特征规定以及 可用于分析的路径数据库数据等有关技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是地下构筑物内 路径网络的建立对象是地铁车站、地下停车场、地下商场、高层建筑 的地下室，以及其他各类建于地下，可以供人工作、活动场所的构筑 物。
该装置包括地下构筑物的三维空间数据等，还包括地理空间数据库、计算机硬件设备及能支持三维表现和建模的CAD或GIS类软件 环境。
一种基于城市地下构筑物的连通路径建立方法，该方法在网络 和道路系统路径的计算基础上，进行最短和最有效的路径分析；该方 法利用地理信息系统技术、三维地理空间位置，将路径抽象为几何图 形的点和线段，形成三维空间矢量图，针对矢量图形要素加入属性特 征，最终形成路径网络数据；该方法通过基于应用特征对内部空间进 行分类划分，先在分类的局部空间内建立路径网络，再将局部空间路 径网络集成为整体路径网络；该方法在图的概念中，网络是无向完全 图，数据特征具有顶点偶对且带有权的边，记录每个顶点关联的边数， 地下构筑物连通路径网络为建立顶点、边、顶点和边的关系、权值的 工作；该方法将路径分析引伸至地下构筑物的连通性分析，通过内体 类型、路径设计、路径集成、参数设计、路径扩展、路径绘制和路径 分析，实现路径段和路径节点通道设计，并由各个地下构筑物的内部 路径合成连通路径网络；该地下构筑物路径网络建立的具体工作步骤 是
步骤1.内部分类划分
每个地下构筑物内部按结构和用途划分为三个类型的内体
a.终端型内体指地下构筑物的目标使用空间，平面形态以矩形 或近似矩形为主，有门与外界隔离，并处在一个水平层；b.走廊型内体指地下构筑物内起到走廊作用的空间，平面形态 复杂，同时会与连通型内体和多个终端性内体连接，并处在一个水平 层；
C.连通型内体在地下构筑物内起到连通上下层空间的作用，主 要指电梯间、楼梯间以及地下车库的车道； 步骤2.出入口编号
执行完内部分类划分模块后，则进入出入口编号模块，对内体与
内体之间、内体与外部之间的出入口进行唯一编号； 步骤3.内体路径建立的步骤为
执行完出入口编号模块后，则进入内体路径建立模块，该模块主 要包括绘制路径和生成路径节点两部分； A.绘制路径
内部路径存在于内体与外部的连通出口之间，规定路径的起始
和终止点绘制在门的平面投影的中点，路径的平面空间位置与实际一
致，垂直位置与人脚底高度一致，楼梯简化为台阶突出边沿的连线，
矢量路径分为直线和弧线两种；
不同类型内体采用不同方式绘制路径
a.终端型内体路径绘制终端型内体有一个以上与外部连通 的门，规定路径是内体内部门与门之间的直接连接，路径是门与门之 间的连线，采用直线方式绘制路径；当门与门之间的夹角大于等于 165°时，采用弧线方式绘制路径，弧的弦高规定为0. 75m;b. 走廊型内体路径建立走廊型内体是连接各个终端型内体的通 道，有2个以上的门，并且其中必然有一个与连通型内体连接的门，
其余都是与终端型内体连通的门；
如果是走廊，先沿走廊绘制主路径，如果门与走廊路径段互相垂
直，从门绘制支路径至主路径；当走廊两边有门或宽度小于等于1.5 米时，主路径段绘制在中间，当走廊仅一边有门并宽度大于1. 5米时， 主路径绘制在有门一侧距离门0. 75米处；
如果是车库，沿车库车行道中心线绘制主路径，再绘制连接门与 主路径的支路径；
走廊型内体的内部路径是路径段的不同组合；
c. 连通型内体路径建立连通型内体起到地下构筑物不同水平层 之间内体的连接作用，其路径会跨越多个水平层；
如果是连通型内体中的楼梯或车道，按其坡度沿楼梯或车道的中 心线绘制主路径，在每个楼层的门或出入口绘制连接门中点的支路 径；
如果是连通型内体中的垂直型电梯，沿电梯中心垂向绘制主路 径，在每个楼层绘制与电梯门中点连接的支路径； B.生成路径节点
a.在所有内体路径的端点和分支处建立路径节点路径节点依据 路径的端点和分段分支处坐标值生成，路径节点分为内门节点、外门 节点和普通节点三种位于连通地下建筑物内部的门的相交节点规定为内门节点，与连通地下建筑物外部的门的相交节点规定为外门节 点，其余为普通节点；
b.对每个节点进行编号内门节点、外门节点采用门编号，普通 节点自行进行唯一编号； 步骤4.特征属性组织
执行完内体路径建立模块后，则进入特征属性组织模块，路径特 征属性有两部分， 一部分是网络特征属性， 一部分是应用辅助属性， 两者一一对应和关联；
路径段和路径节点是路径数据的基本组成单元，网络属性特征和 应用辅助属性分别按路径段和路径节点关联；
a. 网络特征属性
网络特征属性从路径图中获取，主要包括路径段的代码、路 径段的长度、每个路径段的两端路径节点、路径节点的代码和每个路 径节点相关的路径段；
b. 应用辅助属性 应用辅助属性根据实际情况给出，主要包括路径段所属内体、
路径段连通类型、路径节点的类型、路径节点的通行状况和路径的通 行能力；
步骤5.路径合成的步骤为
执行完特征属性组织模块后，则进入路径合成模块，路径段、路 径节点的图形和属性数据共同记录在制定的数据库中，路径合成是将每一个独立制作内体路径合成为一个地下构筑物的内部路径集，路径 合成实质是门节点的合并，在路径建立过程中，每个门节点都可能会 被相邻的内体记录两次，门间相邻的两个内体都有路径集中在门上， 此时，将两个门节点合并为一个节点；通过这个节点的合并，就将各 个内体里的路径集成为一个整体，从而形成整个地下构筑物的内部路 径；
A. 单个地下构筑物的路径合成工作步骤是
a. 将单个地下构筑物所有路径段数据合并在一个数据集中；
b. 将单个地下构筑物所有节点数据合并在一个数据集中，此时， 所有内门节点中，同一个编号的会有两个，表明两个所属内体之间的 连接关系，它们实际指向的应是同一个节点；
将两个相同编号的节点数据合并为一个选择一个节点，在节点 属性中将另一个记录的相关路段信息，增加到本节点上；
B. 多个地下构筑物的路径合成工作步骤是
a. 将多个地下构筑物路径段数据合并在一个数据集中；
b. 将多个地下构筑物所有节点数据合并在一个数据集中，此时， 所有外门节点中，会出现部分节点两个共一个编号，表明两个所属地 下构筑物之间的连接关系，它们实际指向的应是同一个节点；
将两个相同编号的节点数据合并为一个，在节点属性中将另一个 记录的相关路段信息，增加到本节点上，直到路径数据完成。所述的基于城市地下构筑物的连通路径建立方法的终端型内体
包括n扇门，根据组合，内部则有n(n-l)/2条路径， 一门进出的内 体内部路径为0。
所述的基于城市地下构筑物的连通路径建立方法的路径段包括 类型为终端或走廊或电梯或楼梯或车道；编号为路径的唯一编号；长 度为该段路径的空间长度；所述的路径节点包括类型为门节点或中 间结点；编号为节点的唯一编号；通行能力为仅针对门节点秒/人； 使用状态为仅针对门节点通行或关闭和截面积。
本发明的有益效果是地下构筑物路径建立方法满足对地下构筑 物建立连通路径的应用要求，对于地下构筑物路径建立具备客观性和 普遍适用性，可以由此建立城市地下构筑物内部或相互间的连通关 系；本发明中的路径既适用单个地下构筑物，也适用多个相互连接的 地下构筑物，并将网络建立分解在各个局部，使得路径网络的建立工 作变得有效且灵活；路径建立基于实际的地理位置和长度，所产生的 路径数据既可满足连通性的分析需求，也可满足路径可视化的应用要 求。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 附图1是本发明路径建立工作流程方框图； 附图2是本发明终端型内体建立路径示意图之一；附图3是本发明终端型内体建立路径示意图之二； 附图4是本发明走廊型内体建立路径示意图； 附图5是本发明连通型内体-楼梯间之一建立路径示意图； 附图6是本发明连通型内体-楼梯间之二建立路径示意图； 附图7是本发明连通型内体-电梯建立路径示意图； 附图8是本发明某地下构筑物地下一层建立路径与节点示意图； 附图9是本发明某地下构筑物地下二层建立路径与节点示意图； 附图10是本发明某地下构筑物楼梯间A建立路径与节点示意 附图11是本发明某地下构筑物楼梯间B建立路径与节点示意 附图12是本发明某地下构筑物电梯立体建立路径与节点示意
附图中标号说明:
l一内部分类划分;
126—门0;
2—出入口编号;
127—门P;
3—内体路径建立;
21—地下一层;
4一特征属性组织;
22—地下二层;
路径合成;
30—电梯;
10—门;
40—楼梯间;111_门A;
112— 门B;
113— 门C;
114— 门D;
115— 门E;
116— 门F;
117— 门G;
118— 门H;
119— 门I; 121 —门J;
122— 门K;
123— 门L;
124— 门M;
125— 门N;
41一楼梯间A;
42—楼梯间B;
50— 路径段；
51— 路径节点；
60— 终端型内体；
61— 终端型内体A
62— 终端型内体B
63— 终端型内体C
64— 终端型内体D
65— 终端型内体E
70— 走廊型内体；
71— 走廊型内体A;
72— 走廊型内体B;
80—连通型内体；
具体实施例方式
请参阅附图1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12所示，本
发明的硬件系统包括地下构筑物的三维空间数据等，还包括地理空
间数据库、计算机硬件设备及能支持三维表现和建模的CAD或GIS类 软件环境。
一种基于城市地下构筑物连通路径的建立方法，该方法利用地理信息系统技术、三维地理空间位置，将路径抽象为几何图形的点和 线段，形成三维空间矢量图，针对矢量图形要素加入属性特征，最终 形成路径网络数据。
一种基于城市地下构筑物路径网络的建立方法，该方法的设计 思路是，基于应用特征对内部空间进行分类划分，先在分类的局部空 间内建立路径网络，再将局部空间路径网络集成为整体路径网络。由 于将网络建立分解在各个局部，使得路径网络的建立工作变得有效且 灵活。
在图的概念中，网络是无向完全图，数据特征是具有顶点偶
对且带有权的边，记录每个顶点关联的边数；如果有n个顶点，e条 边，则边数e二n(n-l)/2。由此，地下构筑物连通路径网络，也可以 视作建立顶点、边、顶点和边的关系、权值的工作。
网络的数据存储结构可以用邻接矩阵，也可以用邻接表。本发 明的工作目标是完成可以用于存储的数据，不涉及具体的数据存储结 构。
请参阅附图1所示，地下构筑物路径网络建立的具体工作步骤
是
步骤1.地下构筑物内部分类划分1
将每个地下构筑物内部按结构和用途划分为三个类型的内体
&终端型内体60:指地下构筑物的目标使用空间，平面形态以 矩形或近似矩形为主， 一般有门可以与外界隔离；b.走廊型内体70:指地下构筑物内起到走廊作用的空间，平面 形态比较复杂， 一般同时会与连通型内体和多个终端性内体连接。
C.连通型内体80:以上两类内体一般处在某一个水平层，而连 通型内体在地下构筑物内起到连通上下层空间的作用， 一般主要指电 梯间、楼梯间以及地下车库的车道。
步骤2.出入口编号2
对内体与内体之间、内体与外部之间的出入口 (无论实际有门或 无门的)进行唯一编号。 步骤3.内体路径建立3步骤
在可以支持三维表现和建模的CAD或GIS类软件环境中进行以下
工作
A.绘制路径
内部路径存在于内体与外部的连通出口 (包括实际有门或无门 的，以下简单统称"门")之间。规定路径的起始和终止点绘制在门 的平面投影的中点，路径的平面空间位置与实际一致，垂直位置与人 脚底高度一致，楼梯简化为台阶突出边沿的连线。
基于路径可视化需求，同时要考虑到常规和视觉的美观性，矢量 路径分为直线和弧线两种。
不同类型内体采用不同方式绘制路径
a.终端型内体60路径绘制终端型内体有一至多个与外部连通
的门，规定路径是内体内部门与门之间的连接。请参阅附图2、 3所示，假设内体存在n扇门，根据组合，内部 则有n(n-l)/2条路径。由公式可以算出， 一门进出的内体内部路径 为0;图2内体有3个门10，存在3条路径a、 b、 c，图3内体有4 个门，存在6条路径a、 b、 c、 d、 e、 f。
终端型内体中，路径是门与门之间的连线， 一般采用直线方式绘 制路径；当门与门之间的夹角大于等于165。时，采用弧线方式绘制路 径(参见附图3)，弧的弦高规定为0. 75m;个别内体形态比较复杂时， 可参考走廊型内体路径建立方法分段建立路径。
b.走廊型内体70路径建立走廊型内体是连接各个终端型内体 的通道，从平面的几何形态看比终端型内体要复杂， 一般有2个以上 的门，并且其中必然有一个与连通型内体连接的门，其余都是与终端 型内体连通的门(参见附图4)。
如果是走廊，先沿走廊绘制主路径，如果门与走廊路径段互相垂 直，从门绘制支路径至主路径。当走廊两边有门或宽度小于1. 5米时， 主路径段绘制在中间，当走廊仅一边有门并宽度大于1.5米时，主路 径绘制在有门一侧距离门0. 75米处。
如果是车库，沿车库车行道中心线绘制主路径，再绘制连接门与 主路径的支路径。
请参阅附图4所示，图4中设有终端型内体60，在楼梯间B42 的一侧为终端型内体A61，另一侧为终端型内体B62;在终端型内体 B62的对角位置上设有楼梯间40;走廊型内体70的内部路径是路径段的不同组合。如附图4所示，分别设有门J121、门K122、门L123、 门M124、门N125、门0126和门P127，其中门J121和门P127之 间的路径为a+b+c+d;门J121和门0126之间的路径为a+b+c+c';门 J121和门M124之间的路径为a+b+e+f 。
b.连通型内体80路径建立连通型内体一般起到地下构筑物不 同水平层之间内体的连接作用。因此，连通型内体的路径会跨越多个 水平层。
请参阅附图5、 6所示，如果是连通型内体中的楼梯间(包括楼 梯型电梯)或车道，按的坡度沿楼梯或车道的中心线绘制主路径，在 每个楼层的门或出入口绘制连接门中点的支路径；附图5为楼梯间 A41路径示意，附图6为楼梯间B42路径示意。
请参阅附图7所示，如果是连通型内体中的垂直型电梯，沿电梯 30中心垂向绘制主路径，路径a为距地下一层21的主路径，路径b 为距地下二层22的主路径，在每个楼层绘制与电梯门中点连接的支 路径。 B.生成路径节点
a.在所有内体路径的端点和分支处建立路径节点。路径节点依 据路径的端点和分段分支处坐标值生成。路径节点分为内门节点、外 门节点和普通节点三种，位于连通地下建筑物内部的门的相交节点规 定为内门节点，与连通地下建筑物外部的门的相交节点规定为外门节 点，其余为普通节点。b.对每个节点进行编号。内门节点、外门节点采用门编号。普通 节点自行进行唯一编号。
步骤4.路径特征属性组织4
路径特征属性有两部分， 一部分是网络特征属性， 一部分是应用 辅助属性，两者一一对应和关联。
路径段和路径节点是路径数据的基本组成单元。网络属性特征和 应用辅助属性分别按路径段和路径节点关联。 a.网络特征属性
网络特征属性可以从路径图中获取，主要包括
1) 路径段的代码
2) 路径段的长度(根据绘制的路径段获取)
3) 每个路径段的两端路径节点(记录路径节点代码)
4) 路径节点的代码
5) 每个路径节点相关的路径段(记录数量和路径段代码) b.应用辅助属性
应用辅助特征根据实际情况给出。主要包括
1) 路径段所属内体。记录所属内体的类型终端型、走廊型、连 通型；
2) 路径段连通类型。仅记录路径段所属连通型内体的类别楼梯、 车道、垂直电梯、楼梯型电梯等；
3) 路径节点的类型。记录路径节点的类型外门节点、内门节点、普通节点；
4) 路径节点的通行状况。主要针对内、外门节点，表示该门节点 代表的门当前是否可以通行。
5) 路径的通行能力。记录该路径节点的通过能力，如每分钟可通
行多少人。
步骤5.路径合成5
路径段、路径节点的图形和属性数据共同记录在制定的数据库 中。路径合成是将每一个独立制作内体路径合成为一个地下构筑物的 内部路径集，如果需要还可以将几个相通的地下构筑物的路径合成为
一个路径集。
请参阅附图8、 9、 10、 11、 12所示，路径合成实质是门节点的 合并，在路径建立过程中，每个门节点都可能会被相邻的内体记录两 次，门间相邻的两个内体都有路径集中在门上。此时，可以将两个门 节点合并为一个节点。通过这个节点的合并，就可将各个内体里的路 径集成为一个整体，从而形成整个地下构筑物的内部路径。同理，还 可以扩展建立多个相通的地下构筑的路径。附图8、 9、 10、 11、 12是 某个地下构筑物建立路径与节点的图示，其中
附图8地下一层21中设有路径段50和路径节点51，在楼梯间 B42的一侧为终端型内体C63，另一侧依次为终端型内体D64和终端 型内体E65。如附图8所示，分别设有门Alll、门B112、门C113、 门D114、门E115、门F116、门G117、 门H118和门I119;走廊型内体A71的内部路径是路径段的不同组合；
附图9地下二层22中也设有路径段和路径节点，在楼梯间B42 的一侧为终端型内体A61，另一侧为终端型内体B62，走廊型内体B72
的内部路径是路径段的不同组合。
A. 单个地下构筑物的路径合成工作步骤是
a. 将单个地下构筑物所有路径段数据合并在一个数据集中。 如一个地下构筑物有五个各种类型的内体，分别有0、 3、 15、 8、
0个路径段，合并后，这个地下构筑物有26个路径段。
b. 将单个地下构筑物所有节点数据合并在一个数据集中，此时， 所有内门节点中，同一个编号的会有两个，表明两个所属内体之间的 连接关系，它们实际指向的应是同一个节点。
将两个相同编号的节点数据合并为一个选择一个节点，在节点 属性中将另一个记录的相关路段信息，增加到本节点上。如，有内门 节点A和内门节点B具有相同的编号，内门节点A的相关路段是001 ， 内门节点B的相关路段是002、 003，合并以后为内门节点C，相关路 段是OOl、 002、 003。
B. 多个地下构筑物的路径合成工作步骤是
a. 将多个地下构筑物路径段数据合并在一个数据集中。 如三个地下构筑物分别有78、 55、 32个路径段，合并后，这个
地下构筑物有165个路径段。
b. 将多个地下构筑物所有节点数据合并在一个数据集中，此时，所有外门节点中，会出现部分节点两个共一个编号，表明两个所属地 下构筑物之间的连接关系，它们实际指向的应是同一个节点。
将两个相同编号的节点数据合并为一个，在节点属性中将另一个 记录的相关路段信息，增加到本节点上。如，有外门节点A和外门节
点B具有相同的编号，外门节点A的相关路段是001，外门节点B的 相关路段是002、 003，合并以后为外门节点C，相关路段是001、 002、 003。
直到路径数据完成。
本发明最终可产生三种可用于网络路径分析的数据
1) 基于路径节点的图形和属性数据
2) 基于路径的图形和属性数据
3) 基于表格数据的非图形路径分析数据 本发明的部分概念说明及相关技术特征如下
地下构筑物的路径包括两种
1 ) 在构筑物内部人移动和行走的通道；
2) 在构筑物内部气体类物质扩散的途径。
以上两者就路径概念而言是一致的，就路径的特征而言是有一定 区别的。路径的分析和计算对于地下构筑物日常管理和发生意外时的 应急处置具有十分重要的意义。本文就人行路径进行分析研究。
为便于理解，本发明中使用的名词解释说明如下路径段——边 路径节点——顶点 通行能力——边的权值
a. 基本设想
为了在地下构筑面模型中表达连通性，我们采用设置连通面的方
式。但是仅就连通面的方式来搜索全路径，运算和可视化效果均不是 很理想。为了加快路径运算和搜索的速度，拟建立地下构筑物空间路 径的概念。
概念1.将地下构筑物内部按结构和用途划分为几个类型的空间， 这些空间简称"内体"；
概念2.地下构筑物的路径是无向路径；
概念3.将路径问题分解到地下构筑物的各个内体中来研究。在各 个内体中分别设定路径，最终再合成整体路经；
概念4.几个相通地下构筑物之间的路径可以由各个地下构筑物
的内部路径合成。
b. 路径设计
规定内部路径存在于内体与外部连通出口 (包括实际有门或无
门的，以下简单统称"门")，之间。路径的平面空间位置与实际一致， 垂直位置与人脚站立的高度一致，楼梯简化为斜向直线。C.路径集成
实际上每个门会被使用到两次，门间相邻的两个内体都有路径集 中在门上。此时可以将门视为路径的一个节点，通过这个节点的连接， 各个内体里的路径，可以集成为一个整体，从而形成整个地下构筑物 的内部路径。同理，还可以扩展建立多个相通的地下构筑的路径。
d.参数设计
以上设计说明了地下构筑物路径的设置，但是这仅说明了通达的 可能性，在实际生活中，这些路径首先会有通行能力的约束，其次， 这种通行能力会随客观环境的变异而发生变化。如，门被锁死，该条 路径消失，走廊堆有物品，通行能力降低，发生火灾，电梯停用等。 因此，需要有一些参数对路径进行描述。参数设置对象单元路径段和 节点。
路径段类型:终端/走廊/电梯/楼梯/车道； 编号:路径的唯一编号；
长度:该段路径的空间长度； 路径节点:类型门节点/中间结点；
编号:节点的唯一编号；
通行能力:秒/人(仅针对门节点)
使用状态:通行/关闭(仅针对门节点)；截面积。e. 路径绘制
路径的绘制是可视化需求的一部分，同时要考虑到常规和视觉的 美观性，规定利用软件工具加手工干预进行。
路径绘制分为直路径和曲路径两种。
终端型内体中， 一般门与门的路径采用直线方式绘制路径(直路
径)，当门与门之间的角度大于165°时，采用弧线方式绘制路径(曲
路径)。
走廊型内体中，当走廊两边有门或宽度小于1.5米时，路径绘制 在中间，当走廊仅一边有门并宽度大于等于1.5米时，路径绘制在有 门一侧距离门0.75米处。
f. 路径分析
当按照上述方式建立地下构筑物的路径后，结合属性特征就可以
象道路一样进行路径的分析计算。分析内容
1) A内体与B内体(或地面)间的最短路径；
2) A内体与B内体(或地面)间的最省时路径；
3) A地下构筑物与B地下构筑物是否连通，连通路径；
4) 关闭哪几扇门可以切断A到B的连通。
其中，应可以改变节点的连通条件进行反复计算，以达到应用目标。
权利要求
1. 一种基于城市地下构筑物的连通路径构建装置，该装置包括地下构筑物的三维空间数据，其特征在于还包括地理空间数据库、计算机硬件设备及能支持三维表现和建模的CAD或GIS类软件环境。
2. —种基于城市地下构筑物的连通路径建立方法，该方法在网 络和道路系统路径的计算基础上，进行最短和最有效的路径分析，其特征在于该方法利用地理信息系统技术、三维地理空间位置，将路 径抽象为几何图形的点和线段，形成三维空间矢量图，针对矢量图形 要素加入属性特征，最终形成路径网络数据；该方法通过基于应用特 征对内部空间进行分类划分，先在分类的局部空间内建立路径网络， 再将局部空间路径网络集成为整体路径网络；该方法在图的概念中， 网络是无向完全图，数据特征具有顶点偶对且带有权的边，记录每个 顶点关联的边数，地下构筑物连通路径网络为建立顶点、边、顶点和 边的关系、权值的工作；该方法将路径分析引伸至地下构筑物的连通 性分析，通过内体类型、路径设计、路径集成、参数设计、路径扩展、 路径绘制和路径分析，实现路径段和路径节点通道设计，并由各个地 下构筑物的内部路径合成连通路径网络；该地下构筑物路径网络建立 的具体工作步骤是 步骤l.内部分类划分(1)每个地下构筑物内部按结构和用途划分为三个类型的内体a. 终端型内体(60):指地下构筑物的目标使用空间，平面形态 以矩形或近似矩形为主，有门与外界隔离，并处在一个水平层；b. 走廊型内体(70):指地下构筑物内起到走廊作用的空间，平面形态复杂，同时会与连通型内体和多个终端性内体连接，并处在一个水平层；C.连通型内体(80):在地下构筑物内起到连通上下层空间的作 用，主要指电梯间、楼梯间以及地下车库的车道； 步骤2.出入口编号(2)执行完内部分类划分(1)模块后，贝'j进入出入口编号(2)模±央， 对内体与内体之间、内体与外部之间的出入口进行唯一编号； 步骤3.内体路径建立(3)的步骤为执行完出入口编号(2)模块后，则进入内体路径建立(3)模块， 该模块主要包括绘制路径和生成路径节点两部分； A.绘制路径内部路径存在于内体与外部的连通出口之间，规定路径的起始 和终止点绘制在门的平面投影的中点，路径的平面空间位置与实际一 致，垂直位置与人脚底高度一致，楼梯简化为台阶突出边沿的连线， 矢量路径分为直线和弧线两种；不同类型内体采用不同方式绘制路径 a.终端型内体(60)路径绘制终端型内体有一个以上与外部连通的门，规定路径是内体内部门与门之间的直接连接，路径是门与门之间的连线，采用直线方式绘制路径；当门与门之间的夹角大于等于 165°时，采用弧线方式绘制路径，弧的弦高规定为0. 75m;b. 走廊型内体(70)路径建立走廊型内体是连接各个终端型内 体的通道，有2个以上的门，并且其中必然有一个与连通型内体(80) 连接的门，其余都是与终端型内体连通的门；如果是走廊，先沿走廊绘制主路径，如果门与走廊路径段互相垂 直，从门绘制支路径至主路径；当走廊两边有门或宽度小于等于1.5 米时，主路径段绘制在中间，当走廊仅一边有门并宽度大于1. 5米时， 主路径绘制在有门一侧距离门0. 75米处；如果是车库，沿车库车行道中心线绘制主路径，再绘制连接门与 主路径的支路径；走廊型内体的内部路径是路径段的不同组合；c. 连通型内体(80)路径建立连通型内体起到地下构筑物不同 水平层之间内体的连接作用，其路径会跨越多个水平层；如果是连通型内体中的楼梯或车道，按其坡度沿楼梯或车道的中 心线绘制主路径，在每个楼层的门或出入口绘制连接门中点的支路 径；如果是连通型内体中的垂直型电梯，沿电梯中心垂向绘制主路 径，在每个楼层绘制与电梯门中点连接的支路径； B.生成路径节点a.在所有内体路径的端点和分支处建立路径节点路径节点依据 路径的端点和分段分支处坐标值生成，路径节点分为内门节点、外门 节点和普通节点三种位于连通地下建筑物内部的门的相交节点规定 为内门节点，与连通地下建筑物外部的门的相交节点规定为外门节 点，其余为普通节点；b.对每个节点进行编号内门节点、外门节点采用门编号，普通 节点自行进行唯一编号； 步骤4.特征属性组织(4)执行完内体路径建立(3)模块后，则进入特征属性组织(4)模 块，路径特征属性有两部分， 一部分是网络特征属性， 一部分是应用 辅助属性，两者一一对应和关联；路径段和路径节点是路径数据的基本组成单元，网络属性特征和 应用辅助属性分别按路径段和路径节点关联；a. 网络特征属性网络特征属性从路径图中获取，主要包括路径段的代码、路 径段的长度、每个路径段的两端路径节点、路径节点的代码和每个路 径节点相关的路径段；b. 应用辅助属性 应用辅助属性根据实际情况给出，主要包括路径段所属内体、路径段连通类型、路径节点的类型、路径节点的通行状况和路径的通 行能力；步骤5.路径合成(5)的步骤为执行完特征属性组织(4)模块后，则进入路径合成(5)模块， 路径段、路径节点的图形和属性数据共同记录在制定的数据库中，路 径合成是将每一个独立制作内体路径合成为 一个地下构筑物的内部 路径集，路径合成实质是门节点的合并，在路径建立过程中，每个门 节点都可能会被相邻的内体记录两次，门间相邻的两个内体都有路径 集中在门上，此时，将两个门节点合并为一个节点；通过这个节点的 合并，就将各个内体里的路径集成为一个整体，从而形成整个地下构 筑物的内部路径；A. 单个地下构筑物的路径合成工作步骤是a. 将单个地下构筑物所有路径段数据合并在一个数据集中；b. 将单个地下构筑物所有节点数据合并在一个数据集中，此时， 所有内门节点中，同一个编号的会有两个，表明两个所属内体之间的 连接关系，它们实际指向的应是同一个节点；将两个相同编号的节点数据合并为一个选择一个节点，在节点 属性中将另一个记录的相关路段信息，增加到本节点上；B. 多个地下构筑物的路径合成工作步骤是a. 将多个地下构筑物路径段数据合并在一个数据集中；b. 将多个地下构筑物所有节点数据合并在一个数据集中，此时， 所有外门节点中，会出现部分节点两个共一个编号，表明两个所属地 下构筑物之间的连接关系，它们实际指向的应是同一个节点；将两个相同编号的节点数据合并为一个，在节点属性中将另一个 记录的相关路段信息，增加到本节点上，直到路径数据完成。
3. 根据权利要求2所述的基于城市地下构筑物的连通路径建立 方法，其特征在于所述的终端型内体包括n扇门，根据组合，内部 则有n (n-l) /2条路径， 一 门进出的内体内部路径为0。
4. 根据权利要求2所述的基于城市地下构筑物的连通路径建立方法，其特征在于所述的路径段包括类型为终端或走廊或电梯或 楼梯或车道；编号为路径的唯一编号；长度为该段路径的空间长度； 所述的路径节点包括类型为门节点或中间结点；编号为节点的唯一 编号；通行能力为仅针对门节点秒/人；使用状态为仅针对门节点通 行或关闭和截面积。
全文摘要
一种涉及信息技术应用领域，尤指一种可用于地下空间开发建设范围的基于城市地下构筑物的连通路径建立方法。该装置有地下构筑物的三维空间数据、地理空间数据库、计算机硬件设备及能支持和建模的CAD或GIS类软件环境。该方法将路径分析引伸至地下构筑物的连通性分析，通过内体类型、路径集成、参数设计和路径绘制等，实现路径段和路径节点通道设计；主要解决地下构筑物内路径的组织建立等有关技术问题。本发明的优点对于地下构筑物路径建立具备客观性和普遍适用性，可以由此建立城市地下构筑物内部或相互间的连通关系，使得路径网络的建立工作变得有效且灵活，所产生的路径数据既可满足连通性的分析需求，也可满足路径可视化的应用要求。
文档编号G06F17/30GK101441675SQ20081020722
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者倪丽萍, 欣 蒋, 郭亨波 申请人:上海城市发展信息研究中心;上海博坤信息技术有限公司