基于激光雷达数据的城区建筑物日照分析方法

①研究主题

基于激光雷达数据的城区建筑物日照分析方法

②团队成员名单

团队成员:

吕壮壮 准备考研

冉礼铨 准备考研

温强     准备考研

指导老师:

孙杰

③研究方向或主题简介

        随着城市化加速, 高层住宅不断涌现, 建筑间距以及日照问题逐渐成为关注的焦点。精确便捷的建筑物日照分析成为当前所需。本项目对城区三维建模的几种方法进行了比对分析,然后介绍激光雷达数据在建筑物三维重建时的应用及日照分析。首先通过城市建筑物激光雷达数据提取出建筑物的三维模型, 然后利用ArcGIS的阴影分析工具,对建筑物的三维模型进行日照分析,确定出不符合日照标准规定的建筑物。本方法可以改善日照分析在大规模建筑区中的使用,精确确定不符合日照标准的建筑区,验证已存在的日照分析的准确性,对部分区域建筑物变化引起的日照情况变化进行快速更新。

④研究成果展示或总结

        日照分析的基本理论依据是日照原理,通过地理纬度φ(比如建筑物所在城市的地理纬度)、太阳赤纬度δ(太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角)以及时角Ψ(一天中地球自转在不同时刻的时角)来确定太阳运动轨迹,并分别用太阳高度角Hs(太阳光线与地平面间的夹角)和方位角As(太阳光线在地平面上的投影线与地平面正南线所夹的角)表示[13]。基于数码城市日照分析的数学模型有传统手工的日照分析计算方法如棒影日照图法(亦称竿影日照图),二维CAD日照时间计算方法以及三维城市日照时间计算。

        用传统的手工方法将棒影日照图与规划图叠加进行日照分析时,不仅过程繁琐而且只能得到日照时间的大致值,不能得到准确值;二维CAD中计算日照时间并没有考虑地形起伏和复杂建筑物屋顶的影响,这种错误的发生导致了日照时间计算的精度较低,甚至产生计算的结果与实际情况明显不符的情况。基于城市的三维场景的日照时间计算,不仅仅考虑规则建筑物对日照时间的影响,同时还考虑了地形和复杂形状的建筑物屋顶对日照时间的影响。在实际应用中,相比传统的算法准确性较高,稳定性较好。

        本项目基于激光雷达数据建立建筑物的三维模型,并在此基础上进行住宅日照分析的一系列流程做了详细介绍。建筑物日的照分析对于城市规划、房屋建筑、建筑审批、居民选择合适的住房均有重要的意义。只有把该过程和分析方法更具体和细化,达到更高的精确度,才能有更广泛的应用。

        本项目可以改善日照分析在大规模建筑区中的使用,精确确定不符合日照标准的建筑区,验证已存在的日照分析的准确性,对部分区域建筑物变化引起的日照情况变化进行快速更新。

⑤2~3张研究成果照片和1张团队合照