基于python算法的园林造景三维工艺深化方法

本发明涉及自动化辅助设计及数字化建造领域，特别涉及基于python算法的园林造景三维工艺深化方法。

背景技术：

1、目前虽国内建筑类工程借助数字化技术深化异形建构筑物技术已有不少实践，3d打印与建筑机器人技术亦有一系列的研究及实践；但在园林景观行业内，研究及实践较少，并由于园林造景存在较多艺术化构思、非参数化、非数据逻辑化、异形化、深化难度极高的构筑物或园建单体，但国内较少相关园林设计平台及施工工艺机构，从事“自概念方案到施工落地全流程”的实践，因此急需借助更多计算机便捷算法达到优化造型数据，形成可深化、易调整三维模型的目的。

2、由于前期方案的“高艺术化构思”与后期施工的“高落地性优化”，导致目前园林行业内存在非参数化异形造景的概念方案设计与施工端口严重脱节现象：一方面从事园林异形造景的概念设计师不具备数字化处理及自动化出图技术，难以在确保艺术造型的同时，可较好衔接深化及施工落地；另一方面，衔接施工端口的工程师不具备艺术造型思维，在模数合理化及结构合理化过程中，易大量损失异形造景建构筑物其艺术造型的美观程度，因此在不引入二次深化顾问的前提下，设计方对设计落地把控难以到位。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供基于python算法的园林造景三维工艺深化方法。

2、本发明的目的通过以下的技术方案实现：

3、基于python算法的园林造景三维工艺深化方法，包括以下顺序的步骤：

4、s1、对异形假山的概念模型进行分析，确定深化控制要素；所述控制要素分为图形类的原始数据和数据类的原始数据；其中，图形类的原始数据包括山体模型、山体立面轮廓线、山地立面底边线、切割控制线、内部结构体、排版图展开点；数据类的原始数据包括山体高度、山体长度、山体单向深度、荒料长度、荒料高度、荒料深度；

5、s2、在荒料立面的行、列数均确认的前提下，结合异形假山的概念模型核心参数，生成切割立面，并构建grasshopper参数化深化框架；所述异形假山的概念模型核心参数包括山体立面轮廓线、山地立面底边线、切割控制线、排版图展开点；

6、s3、输入调整后的切割立面图，对山体模型刨除内部结构体后，再利用python算法，进行异形假山模块的数据整合与形体优化；

7、s4、利用python算法与grasshopper实现自动化导出深化模型及出图；

8、s5、利用python算法与软件制作插件，封装步骤s2至s4所涉及到的grasshopper工具组件以及过程逻辑，整体打包为数据可视化插件；

9、s6、利用自动化出图材料，结合后续正向建模软件，配合厂家工艺进行打样制作。

10、步骤s1中，所述异形假山概念模型的深化控制要素为：期望采用控制线将异形假山的竖向分缝线尽量隐藏在山谷之中，并期望利用python编程算法及参数化设计平台，实现仅手动输入切割控制线，便可自动化检测其合理性、实现碎数规整的目的，并最终输出一系列自动化出图图纸和制作可修改度较高的三维模型。

11、步骤s2中，所述grasshopper参数化深化是指运用建模软件rhino中的grasshopper插件(一款可视化编程插件)，进行形体细化的工作。

12、步骤s2中，所述构建grasshopper参数化深化框架是指：在此插件界面中，以官方封装好的语法块为工具，先进行节点连接(建议的可视化编程)，把建模步骤拆解为若干步(类似于面向对象的程序设计中，先设计好类对象间的关系框架，再封装好方法和定义好接口，最后再把参数确定及输入运行)；当节点连接的框架在grasshopper中完成后，最后再把异形假山的概念模型核心参数输入参数化设计框架中，初始化深化设计。

13、所述步骤s3具体为：确定输控制要素后，在参数化设计框架制定过程中利用python算法，对其中的3大核心数据群组，进行了优化：

14、(1)第1类核心数据群组为竖向分缝控制点：利用python算法对单块切块的竖向分缝控制点的横坐标进行随机偏离进行随机偏移；

15、(2)第2类核心数据群组为横向分缝控制点：对于随机偏移错位后的单块切块的竖向分缝控制点的横坐标，若相邻的两个的竖向分缝控制点的横坐标之间的长度(即单块切块的长度)不是整数，则借助python算法对单块切块的竖向分缝控制点的横坐标进行自动校正，最终对横向荒料长度进行50mm及100mm两种规格的自动化规整；

16、此处操作是为了增加切块在竖向间的视觉错动感，保证足够错动之后，步骤(2)是为了保证单块切块自身的长度是整数，这样就算后期不用机器全自动生成，也能便于工人手动加工。

17、(3)第3类核心数据群组为刨除结构体后的各构件数据集成(包括重量、尺寸)：

18、在引入控制线并完成初步切割(单立面)后，在考虑内部钢筋混凝土结构(白色体块)的刨除以及反馈各部分荷载提供结构工程师进行复核计算时，同样利用python算法进行数据解析；

19、利用下述代码及根据石材体积，计算各分块重量以及总体重量，并对其数据进行可视化渲染(不同色为不同石材重量分块，计算结果见最终插件界面)。

20、所述利用python算法对单块切块的竖向分缝控制点的横坐标进行随机偏移，是在rhino自带编译器中实现，具体为：遍历切割立面图的所有行数；遍历每行中的每个竖向分缝控制点；定义随机横向偏移值dex，y为偏移上限；提取竖向控制点的横坐标ix，并将其与偏移值dex进行相加；分缝点的横坐标与偏移随机值相加后，封装好每行每列的竖向分缝控制点，并以此新封装好的列表，替换原来的分缝控制点列表。

21、所述借助python算法对单块切块的竖向分缝控制点的横坐标进行自动校正，具体为：遍历切割立面图的所有行数；遍历每行中的每个竖向分缝控制点，判断此点是否为行中的首、末点：若否，则将其与其上一个控制点的横坐标差值dex(即单块切块的长度)，基于最小模数y(50mm)进行规整去除余数；规整后重调两点横坐标；分缝点的横坐标规整后，封装好每行每列的竖向分缝控制点，并以此新封装好的列表，替换原来的分缝控制点列表。

22、所述步骤s4具体为：利用python代码封装方法与遍历物件的先天优势，预先将“形体切割”、“钢筋混凝土内腔结构切除”、“各切割体的体积、重量统计”、“各切割体排版及尺寸图”4大自动化导出模型及出图步骤，预先以代码方法的方式进行编写，以实现计算和自动化出图。

23、步骤s5中，所述软件制作插件为humanuiide。

24、步骤s6中，所述正向建模软件包括solidworks、pro-e、catia、sketchup、openscad、rhino、maya、zbrush、tinkercad、culptris、autocad、3dmax。

25、同时，本发明提供：

26、一种服务器，所述服务器包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一段程序，所述程序由所述处理器加载并执行以实现上述基于python算法的园林造景三维工艺深化方法。

27、一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述程序由处理器加载并执行以实现上述基于python算法的园林造景三维工艺深化方法。

28、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

29、1、本发明能够实现非参数化、复杂异形定制园林构筑物或园建单体，完成从设计到施工全流程数字化控制，具备操作简易化、高度可视化、及模数自动化处理等优点。

30、2、本发明基于python计算机语言的数据优化处理，以及可视化软件封装，为复杂园林造景建构筑物设计师提供操作简易的造景造型深化的软件环境：使用python算法优化数据的同时，大幅度可视化精确管理造景单体深化过程中的各种数据，并利用编程知识，制作成为一款可复制、可量化、易修改造型形态及数据的插件，成为可供不同环节的设计师(包括园林主创方案设计师、园林施工图深化设计师、结构工程师、厂家工艺制作师等等)共同使用及深化出图的高效工具。