1.本发明属于历史地段保护更新领域，具体涉及一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法。
背景技术：2.目前的历史地段保护更新领域，随着对历史地段真实性、完整性与生活延续性进行保护的意识逐渐提高，以“一盘棋”的统一模式进行的更新工作难以开展，“小尺度、渐进式”的工作模式逐渐形成；其主要内涵是依托产权与形态等要素对历史地段进行详细划分，并基于细分后的微观单元展开有差异的保护与更新行动；但这一工作模式下，大量零散微观单元信息的调研、分析再到设计多采用人工完成，而任意总图设计决策的调整又可能改变街区中每个微观单元的形态特征，使得设计决策阶段面临大量的分析与试错工作，需要更有效的方法辅助。
3.随着计算机技术的发展，编程方法能够通过编写特定算法，将形态问题转译为数学问题，进而实现快速实时的形态分析功能，为相关研究提供了方法思路；在此之前，尚无通过java语言编程获得一种快速高效并具有修改与反馈功能的历史地段形态分析与设计辅助决策方法的实例。
技术实现要素：4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，使用者可直接在程序运行界面的街区分析总图上进行修改操作，并实时获得更新后的形态分析结果，无需任何人工的重复计算工作。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，包括以下步骤：
7.s1：对历史地段地形图进行处理，通过程序读取历史地段dxf文件中的分图层信息；
8.s2：通过java语言编程，将历史地段的空间形态转译为数学模型；
9.s3：在数学模型中完成对历史地段的形态分析；
10.s4：通过程序运行界面中的街区分析总图实时显示分析结果，使用者在界面中可点击查看任意道路、地块与建筑的详细分析结果数据；
11.s5：设计师根据s4中的分析结果，来决定是否做后续设计决策；
12.若无需继续修改，则得到合理的道路规划与地块划分设计决策，用于后续进一步深化设计；若需要继续修改，使用者能够在程序运行界面中对历史地段的道路规划与地块划分进行调整，并在数学模型中重新进行计算，之后转入s3，继续进行分析和决策。
13.进一步地，在所述dxf文件中需画出历史地段中道路的多段线、产权地块的边界多边形以及建筑基底的多边形，并分别置于对应的图层中；同时将建筑层数、建筑质量评级、建筑风貌评级以文字的形式写在对应的建筑多边形内，并同样置于对应图层中；程序通过
图层名来识别相应图层中的信息。
14.进一步地，所述数学模型由历史地段中道路、地块与建筑对应的类的对象组成；这些类的对象组成数据互相关联的集合，形成存储了历史地段所有空间元素形态信息的数学模型。
15.进一步地，在所述s3中，基于空间形态分析方法转译而来的程序算法，完成历史地段的形态分析计算；所述空间形态分析方法，由历史地段中空间元素的内部属性与外部属性组成。
16.进一步地，所述内部属性和外部属性的具体算法如下：
17.1)道路的内部属性通过长宽来描述，并根据其长宽计算其内部属性评级；
18.2)地块的内部属性通过四个密度评价指标：容积率、建筑占地率、平均层数与开放空间率来描述，并基于这四个值将不同的地块界定为不同的形态类型；
19.3)建筑的内部属性通过层数、面积等基本评价指标以及质量评级、风貌评级两个表示建筑现状的数值来描述，并根据其质量与风貌评级计算其现状评级；
20.4)道路的外部属性通过空间句法的四个基本值：深度值、连接值、控制度与集成度来描述，并依据这四个值计算其对应的外部属性评级；
21.5)地块的外部属性数据来自于与其直接相连的道路，建筑的外部属性数据则来自于其所属的地块，但会根据建筑布局与地块入径方向的不同对深度值做相应的调整。
22.进一步地，所述程序运行界面，通过街区分析总图和图例来直观的显示形态分析结果；程序运行界面具有内部属性分析与外部属性分析两个模式，每个模式则有地块视图、建筑二维视图与建筑三维视图三个视图；界面的右侧有数据显示栏，用以显示街区整体的分析结果数据；使用者能够在各个模式与各个视图之间切换，查看不同角度的分析结果。
23.进一步地，所述程序运行界面可供使用者在街区分析总图上任意点选，查看任意道路、地块或建筑的详细分析结果数据；使用者点选的空间元素的详细数据将在数据显示栏中显示。
24.进一步地，使用者可直接在程序运行界面上依据自身的设计决策对道路规划与地块划分进行操作，具体可进行的修改操作如下：
25.对于道路，本方法内置了增加道路、删除道路以及改变道路宽度的操作；其中增加道路的操作，使用者可直接点选新道路的起始点，即可直接生成两点之间沿着地块边界的最短道路；删除道路与改变道路宽度则直接通过点选完成；
26.对于地块，本方法内置了合并地块、拆分地块以及改变地块入径方向的操作；其中合并地块通过使用者点选两个相邻地块来完成，拆分地块通过使用者在界面中手动画出多段线来对所选地块进行拆分，改变入径方向则直接通过鼠标点选新方向即可。
27.进一步地，所述操作均可通过程序运行界面左侧的操作面板来完成，并内置了对应的快捷键；任意修改操作后，程序可自动对整个历史地段整体以及所有空间元素的形态分析结果进行更新。
28.本发明的有益效果：
29.(1)本发明的历史地段形态分析与设计辅助决策方法通过java语言编写完成，通过读取简单整理的历史地段dxf文件即可将历史地段的实际形态转译为数学模型，不同平台间的衔接方式简单；
30.(2)多种历史地段形态分析方法被整合并编写为程序算法，可快速完成历史地段的形态分析，极大地提高了工作效率；
31.(3)分析结果通过程序运行界面的多种模式的街区分析总图显示，且使用者可点击查看任意空间元素的详细信息，使用方便快捷；
32.(4)使用者可直接在程序运行界面的街区分析总图上进行道路规划与地块划分的操作，并实时获得调整后的分析结果，这一高效的反馈机制大大提高了历史地段保护更新工作中分析与决策的科学性和工作效率。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本发明的整体方法流程图；
35.图2是本发明整理后可被程序读取的历史地段dxf文件示意图；
36.图3是本发明完整的程序运行界面示意图；
37.图4是本发明程序界面的内部属性与外部属性分析模式图；
38.图5是本发明程序运行界面中增加道路的操作过程图；
39.图6是本发明程序运行界面中合并地块的操作过程图；
40.图7是本发明程序运行界面中拆分地块的操作过程图；
41.图8是本发明程序运行界面中基于不同设计策略调整后获得不同分析结果的示意图。
具体实施方式
42.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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
43.如图1-8所示，一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，包括以下步骤：
44.s1：对历史地段地形图进行处理，通过程序读取历史地段dxf文件中的分图层信息；
45.历史地段dxf文件需要经过整理，文件为r12/lt2格式；在dxf文件中需画出历史地段中道路的多段线、产权地块的边界多边形以及建筑基底的多边形，并分别置于对应的图层中；同时将建筑层数、建筑质量评级、建筑风貌评级等无法通过计算获得的信息以文字的形式写在对应的建筑多边形内，并同样置于对应图层中；程序通过图层名来识别相应图层中的信息。
46.s2：通过java语言编程，将历史地段的空间形态转译为数学模型；
47.上述数学模型，由历史地段中道路、地块与建筑对应的类的对象组成；在程序中构建了道路、地块与建筑所对应的类，可存储该类空间元素所应有的全部属性信息；这些类的对象组成数据互相关联的集合，从而形成存储了历史地段所有空间元素形态信息的数学模
型。
48.s3：在数学模型中完成对历史地段的形态分析；
49.上述分析基于空间形态分析方法转译而来的程序算法，完成历史地段的形态分析计算；空间形态分析方法，由历史地段中空间元素的内部属性与外部属性组成；其中内部属性反映了空间元素自身的形态特征，外部属性则反映了空间元素的公共性；其具体算法如下：
50.1)道路的内部属性通过长宽来描述，并根据其长宽计算其内部属性评级；
51.2)地块的内部属性通过四个密度评价指标：容积率、建筑占地率、平均层数与开放空间率来描述，并基于这四个值将不同的地块界定为不同的形态类型；
52.3)建筑的内部属性通过层数、面积等基本评价指标以及质量评级、风貌评级两个表示建筑现状的数值来描述，并根据其质量与风貌评级计算其现状评级；
53.4)道路的外部属性通过空间句法的四个基本值：深度值、连接值、控制度与集成度来描述，并依据这四个值计算其对应的外部属性评级；
54.5)地块的外部属性数据来自于与其直接相连的道路，建筑的外部属性数据则来自于其所属的地块，但会根据建筑布局与地块入径方向的不同对深度值做相应的调整。
55.s4：通过程序运行界面中的街区分析总图实时显示分析结果，使用者在界面中可点击查看任意道路、地块与建筑的详细分析结果数据；
56.上述程序运行界面，通过街区分析总图和图例来直观的显示形态分析结果；程序运行界面具有内部属性分析与外部属性分析两个模式，每个模式则有地块视图、建筑二维视图与建筑三维视图三个视图；界面的右侧有数据显示栏，用以显示街区整体的分析结果数据；使用者可随时在各个模式与各个视图之间切换，查看不同角度的分析结果。
57.程序运行界面可供使用者在街区分析总图上任意点选，查看任意道路、地块或建筑的详细分析结果数据；使用者点选的空间元素的详细数据将在数据显示栏中显示；
58.s5：设计师根据s4中的分析结果，来决定是否做后续设计决策；
59.若无需继续修改，则得到合理的道路规划与地块划分设计决策，用于后续进一步深化设计；
60.若需要继续修改，使用者能够在程序运行界面中对历史地段的道路规划与地块划分进行调整，并在数学模型中重新进行计算，之后转入s3，继续进行分析和决策；
61.此外，使用者可直接在程序运行界面上依据自身的设计决策对道路规划与地块划分进行操作，具体可进行的修改操作如下：
62.对于道路，本方法内置了增加道路、删除道路以及改变道路宽度的操作；其中增加道路的操作，使用者可直接点选新道路的起始点，即可直接生成两点之间沿着地块边界的最短道路；删除道路与改变道路宽度则直接通过点选完成；
63.对于地块，本方法内置了合并地块、拆分地块以及改变地块入径方向的操作；其中合并地块通过使用者点选两个相邻地块来完成，拆分地块通过使用者在界面中手动画出多段线来对所选地块进行拆分，改变入径方向则直接通过鼠标点选新方向即可；
64.以上方法均可通过程序运行界面左侧的操作面板来完成，并内置了对应的快捷键；任意修改操作后，程序可自动对整个历史地段整体以及所有空间元素的形态分析结果进行更新，使用者可高效直观的检验其设计策略带来的影响。
65.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
66.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
技术特征：1.一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：对历史地段地形图进行处理，通过程序读取历史地段dxf文件中的分图层信息；s2：通过java语言编程，将历史地段的空间形态转译为数学模型；s3：在数学模型中完成对历史地段的形态分析；s4：通过程序运行界面中的街区分析总图实时显示分析结果，使用者在界面中可点击查看任意道路、地块与建筑的详细分析结果数据；s5：设计师根据s4中的分析结果，来决定是否做后续设计决策；若无需继续修改，则得到合理的道路规划与地块划分设计决策，用于后续进一步深化设计；若需要继续修改，使用者能够在程序运行界面中对历史地段的道路规划与地块划分进行调整，并在数学模型中重新进行计算，之后转入s3，继续进行分析和决策。2.根据权利要求1所述的一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，其特征在于，在所述dxf文件中需画出历史地段中道路的多段线、产权地块的边界多边形以及建筑基底的多边形，并分别置于对应的图层中；同时将建筑层数、建筑质量评级、建筑风貌评级以文字的形式写在对应的建筑多边形内，并同样置于对应图层中；程序通过图层名来识别相应图层中的信息。3.根据权利要求1所述的一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，其特征在于，所述数学模型由历史地段中道路、地块与建筑对应的类的对象组成；这些类的对象组成数据互相关联的集合，形成存储了历史地段所有空间元素形态信息的数学模型。4.根据权利要求1所述的一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，其特征在于，在所述s3中，基于空间形态分析方法转译而来的程序算法，完成历史地段的形态分析计算；所述空间形态分析方法，由历史地段中空间元素的内部属性与外部属性组成。5.根据权利要求4所述的一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，其特征在于，所述内部属性和外部属性的具体算法如下：1)道路的内部属性通过长宽来描述，并根据其长宽计算其内部属性评级；2)地块的内部属性通过四个密度评价指标：容积率、建筑占地率、平均层数与开放空间率来描述，并基于这四个值将不同的地块界定为不同的形态类型；3)建筑的内部属性通过层数、面积等基本评价指标以及质量评级、风貌评级两个表示建筑现状的数值来描述，并根据其质量与风貌评级计算其现状评级；4)道路的外部属性通过空间句法的四个基本值：深度值、连接值、控制度与集成度来描述，并依据这四个值计算其对应的外部属性评级；5)地块的外部属性数据来自于与其直接相连的道路，建筑的外部属性数据则来自于其所属的地块，但会根据建筑布局与地块入径方向的不同对深度值做相应的调整。6.根据权利要求1所述的一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，其特征在于，所述程序运行界面，通过街区分析总图和图例来直观的显示形态分析结果；程序运行界面具有内部属性分析与外部属性分析两个模式，每个模式则有地块视图、建筑二维视图与建筑三维视图三个视图；界面的右侧有数据显示栏，用以显示街区整体的分析结果数据；使用者能够在各个模式与各个视图之间切换，查看不同角度的分析结果。7.根据权利要求1或6所述的一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，其特征在于，所述程序运行界面可供使用者在街区分析总图上任意点选，查看任意道路、地块或建筑
的详细分析结果数据；使用者点选的空间元素的详细数据将在数据显示栏中显示。8.根据权利要求7所述的一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，其特征在于，使用者可直接在程序运行界面上依据自身的设计决策对道路规划与地块划分进行操作，具体可进行的修改操作如下：对于道路，本方法内置了增加道路、删除道路以及改变道路宽度的操作；其中增加道路的操作，使用者可直接点选新道路的起始点，即可直接生成两点之间沿着地块边界的最短道路；删除道路与改变道路宽度则直接通过点选完成；对于地块，本方法内置了合并地块、拆分地块以及改变地块入径方向的操作；其中合并地块通过使用者点选两个相邻地块来完成，拆分地块通过使用者在界面中手动画出多段线来对所选地块进行拆分，改变入径方向则直接通过鼠标点选新方向即可。9.根据权利要求8所述的一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，其特征在于，所述操作均可通过程序运行界面左侧的操作面板来完成，并内置了对应的快捷键；任意修改操作后，程序可自动对整个历史地段整体以及所有空间元素的形态分析结果进行更新。
技术总结本发明公开一种历史地段形态分析与设计辅助决策方法，属于历史地段保护更新领域，包括：S1对历史地段地形图进行处理，通过程序读取历史地段dxf文件中的分图层信息；S2通过Java语言编程，将历史地段的空间形态转译为数学模型；S3在数学模型中完成对历史地段的形态分析；S4通过程序运行界面中的街区分析总图实时显示分析结果，使用者在界面中可点击查看任意道路、地块与建筑的详细分析结果数据；S5设计师根据S4中的分析结果，来决定是否做后续设计决策；该方法基于Java语言编写，将历史地段的实际形态转译为数学模型，使用者可直接在程序运行界面的街区分析总图上进行修改操作，并实时获得更新后的形态分析结果，无需任何人工的重复计算工作。的重复计算工作。的重复计算工作。
技术研发人员：唐芃 宋哲昊 宋亚程
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2022.07.05
技术公布日：2022/11/1
