三维虚拟城市的自动生成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及虚拟城市技术领域，尤其涉及一种三维虚拟城市的自动生成方法。
【背景技术】
[0002] 城市是一个由多种类型对象构成的复杂系统。城市形态可以表现为不同的土地利 用方式，是城市中人与自然系统交互的结果。城市规划者和决策者希望通过所制定的规划 和政策来塑造所期望的城市形态。
[0003] 现有技术中，城市的规划者可以根据城市的具体情况设计不同的城市土地利用模 型。城市土地利用模型可以包括城市中每一区域的土地类型如工业用地、商业用地和民用 地等，还可以包括城市中各个区域的土地利用强度、容积率等。
[0004] 但是，现有的土地利用模型通常基于二维地图的表现形式，且仅能反映出土地类 型、土地利用强度等抽象的数据，不能全面、直观地反映城市中街区道路、建筑物的分布情 况，具有一定的局限性。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种三维虚拟城市的自动生成方法，用以解决现有技术中土地利用模 型不能全面准确地反映城市中街区道路、建筑物的分布情况的技术问题。
[0006] 本发明提供一种三维虚拟城市的自动生成方法，包括：
[0007] 根据土地利用模型中的城市初始道路网络及土地利用强度生成主干道；
[0008] 根据所述主干道以及所述土地利用强度生成街区道路；
[0009] 根据所述街区道路生成三维建筑物；
[0010] 根据所述主干道、所述街区道路和所述三维建筑物生成三维虚拟城市。
[0011] 本发明提供的三维虚拟城市的自动生成方法中，在土地利用模型提供的城市初始 道路网络的基础上，根据土地利用强度生成了主干道，并利用所述主干道以及所述土地利 用强度进一步生成街区道路及三维建筑物，进而生成与所述土地利用模型相对应的三维虚 拟城市，能够全面、准确、直观地反映出城市中道路、建筑物的分布情况，方便规划者和公众 了解不同规划下的具体城市形态。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明实施例一提供的三维虚拟城市的自动生成方法的流程图；
[0013] 图2为本发明实施例二提供的三维虚拟城市的自动生成方法中生成主干道的流 程图；
[0014] 图3为本发明实施例三提供的三维虚拟城市的自动生成方法中生成街区道路的 流程图；
[0015] 图4为本发明实施例四提供的三维虚拟城市的自动生成方法中生成三维建筑物 的流程图。
【具体实施方式】
[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017] 实施例一
[0018] 图1为本发明实施例一提供的三维虚拟城市的自动生成方法的流程图。如图1所 示，本实施例中的三维虚拟城市的自动生成方法，可以包括：
[0019] 步骤1、根据土地利用模型中的城市初始道路网络及土地利用强度生成主干道。 [0020] 具体地，当规划者需要模拟一个全新的城市时，城市初始道路网络可以为空，即直 接依据土地利用强度生成多条主干道；当规划者需要在当前已有城区的基础上模拟城市扩 展时，城市初始道路网络可以包括已有城区的主干道，在已有城区主干道所构成的初始道 路网络的基础上，根据土地利用强度生成新的主干道。
[0021] 城市道路的设计是为了满足人们对交通的需求，因此，主干道的增长应当与相应 区域的土地利用强度相关联。通常情况下，某一区域的主干道密度与该区域的土地利用强 度成正比：区域的土地利用强度越大，其主干道网络越密集，区域的土地利用强度越小，其 主干道网络越稀疏，即主干道网络在土地利用强度大的地区由较短的路段构成，在土地利 用强度小的地区由较长的路段构成。
[0022] 因此，根据所述城市初始道路网络以及所述土地利用模型就可以生成多条主干 道，并确定所述主干道的起点、方向、长度和终点等，所述多条主干道一起形成了城市的主 干道网络。
[0023] 步骤2、根据所述主干道以及所述土地利用强度生成街区道路。
[0024] 城市的道路网络具体可以分为主干道和街区道路，主干道构成了城市的骨架，街 区道路是在主干道的基础上，进一步将城市空间划分为多个街区。在步骤1已经生成主干 道的基础上，根据所述土地利用强度可以进一步生成多条街区道路，并确定所述街区道路 的起点、方向、长度和终点等。与主干道类似，街区道路的路段长度也与该区域的土地利用 强度成反比。
[0025] 步骤3、根据所述街区道路生成三维建筑物。
[0026] 具体地，根据街区道路可以确定街区，在街区中，可以根据土地类型及容积率等， 确定三维建筑物所在的位置及其具体长度、宽度和高度。
[0027] 步骤4、根据所述主干道、所述街区道路和所述三维建筑物生成三维虚拟城市。
[0028] 在步骤1至步骤3确定主干道、街区道路和三维建筑物之后，可以根据所述主干道 和街区道路的起点、终点，以及所述三维建筑物的位置、长度、宽度、高度等，生成三维虚拟 城市，其生成方法属于现有技术，此处不再赘述。
[0029] 本实施例中生成的三维虚拟城市与用户输入的土地利用模型相对应，可以方便用 户查看不同土地利用模型对应的三维虚拟城市，便于用户了解不同规划情景下的具体城市 形态。在实际使用过程中，用户可以根据城市具体情况，确定土地利用模型，并根据本实施 例提供的三维虚拟城市的自动生成方法生成三维虚拟城市，直观地了解当前规划情景下的 城市道路和建筑物的分布情况。
[0030] 本实施例提供的三维虚拟城市的自动生成方法中，在土地利用模型提供的城市初 始道路网络的基础上，根据土地利用强度生成了主干道，并利用所述主干道以及所述土地 利用强度进一步生成街区道路及三维建筑物，进而生成与所述土地利用模型相对应的三维 虚拟城市，能够全面、准确、直观地反映出城市中道路、建筑物的分布情况，方便规划者和公 众了解不同规划下的具体城市形态。
[0031] 实施例二
[0032] 图2为本发明实施例二提供的三维虚拟城市的自动生成方法中生成主干道的流 程图。本实施例是在实施例一提供的三维虚拟城市的自动生成方法的基础上，给出了步骤 1的【具体实施方式】。本实施例中根据土地利用模型中的城市初始道路网络及土地利用强度 生成主干道，可以具体包括：
[0033] 根据所述城市初始道路网络确定用于延伸主干道的主干道初始点，形成主干道初 始点集合，为每个主干道初始点确定延伸方向，所述延伸方向包括一个主延伸方向及至少 一个次延伸方向，并对所述主干道初始点集合中的每个主干道初始点依次执行下述步骤：
[0034] 在所述主干道初始点的每个所述延伸方向上新生成路段，新生成的路段所覆盖的 土地利用强度满足第一预设值；
[0035] 判断所述新生成路段是否与已有路段相交；
[0036] 若不相交，则将所述新生成路段终点作为主干道初始点放入所述主干道初始点集 合中，并为主延伸点确定一个主延伸方向及至少一个次延伸方向，为次延伸点确定一个次 延伸方向；
[0037] 其中，朝主延伸方向延伸的路段的终点为主延伸点，朝次延伸方向延伸的路段的 终点为次延伸点。
[0038] 下面结合图2,详细说明本实施例中生成主干道的方法。如图2所示，可以通过如 下步骤生成城市中的主干道：
[0039] 步骤101、确定主干道初始点集合S。
[0040] 在生成城市主干道时，首先要根据所述城市初始道路网络确定用于延伸主干道的 主干道初始点，形成主干道初始点集合S，并且为集合S中的每个主干道初始点确定至少一 个延伸方向。
[0041] 具体地，当城市交通模式为网格模式时，每个主干道初始点有四个延伸方向，其中 一个为主延伸方向，另外三个为次延伸方向；当城市交通模式为发散模式时，每个主干道初 始点有三个延伸方向，其中一个为主延伸方向，另外两个为次延伸方向。主干道初始点的主 延伸方向和次延伸方向可以由用户确定，或者采用默认设置。
[0042] 步骤102、判断集合S是否为空？
[0043] 若是，则说明所有的主干道初始点都已经被延伸过，全部主干道已经生成完毕，可 以开始生成街区道路。
[0044] 若否，则选择集合S的队首点s为新延伸路段的起始点，并将s从集合S中移除。
[0045] 步骤103、判断s已在所有方向上延伸过？
[0046] 其中，每一个主干道初始点s，都有至少一个延伸方向，若所述主干道初始点s在 所有延伸方向上已全部延伸过，则返回步骤102,处理下一个主干道初始点；若所述主干道 初始点S还有未延伸的方向，则执行步骤104。
[0047] 步骤104、选取下一个延伸方向。
[0048] 步骤105、确定新生成路段的延伸距离及终点e。
[0049] 选定延伸方向后，即可以以所述主干道初始点为起点，在所述延伸方向上形成新 生成路段，新生成路段的延伸距离按照如下原则确定：所述新生成的路段所覆盖的土地利 用强度满足第一预设值。其中，用户输入的土地利用模型中，包含了每一区域的土地利用强 度。
[0050] 具体地，可以从起点开始，以步长Δ 1为单位、沿着所述延伸方向逐步延长，直至 新生成路段的所覆盖的土地利用强度满足第一预设值。例如，步长为1，每步长覆盖有100 个栅格，每一栅格的土地利用强度为〇. 1，第一预设值为2000,则所述新生成路段的长度为 200(V(100*0. 1) = 20。在确定新生成路段的长度后，可以根据新生成路段的起点s确定新 生成路段的终点e。
[0051] 所述第一预设值可以由用户输入，也可以采用默认设置，采用默认设置时，所述第 一预设值可以根据其它城市的土地利用强度与主干道路段长度的比例确定。
[0052] 步骤106、判断所述新生成路段se是否与障碍