一種天空可視域的標(biāo)準(zhǔn)測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及城市規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種天空可視域的標(biāo)準(zhǔn)測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 天空可視域，又稱天空可視域范圍、天空可視度、天空開闊度、天空可視因子、天穹 可見度、地形開闊度等，是指在建筑圍合的城市開放空間中，人們視線所及可看到的天空的 范圍比例，它直接取決于城市建設(shè)的發(fā)展布局，并直觀關(guān)系到城市公共活動舒適程度和視 覺心理預(yù)期等多重因素，因此，天空可視域是城市規(guī)劃中反映開放空間品質(zhì)的重要內(nèi)容。
[0003] 獲得現(xiàn)狀天空可視域的標(biāo)準(zhǔn)圖像及準(zhǔn)確數(shù)值是城市規(guī)劃建設(shè)部門進行天空可視 域調(diào)控的首要和重要技術(shù)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的天空可視域的測度技術(shù)包括計算機模擬測量技術(shù)及 人工現(xiàn)場實測技術(shù)。
[0004] 對于計算機模擬測量技術(shù)，以獲得完整、準(zhǔn)確的城市高精度（1:500)矢量地形圖資 料，通過GIS數(shù)據(jù)庫建立城市三維模型，根據(jù)建筑模型分析開放空間的天空可視域。該方法 的局限性在于:①模型對真實的城市建成環(huán)境進行了抽象，所以測量結(jié)果是忽略建筑細(xì)節(jié) 的理想狀態(tài)，當(dāng)對計算結(jié)果的精確度要求較高時是不合適的②計算機模擬的具體過程是通 過既有的建筑模型，對城市建設(shè)環(huán)境進行三維模擬，通過GIS運算得到天空可視程度的分布 關(guān)系圖，很難推到出具有普適性的數(shù)學(xué)公式。
[0005] 對于人工現(xiàn)場實測技術(shù)，目前采用帶有魚眼鏡頭的數(shù)碼相機拍攝模式，采取人工 現(xiàn)場拍照開放空間魚眼數(shù)碼照片的方式，將拍攝的照片處理成黑白圖像，黑色代表遮蔽天 空的物體，白色代表無遮蔽的天空。通過計算黑白部分的比例關(guān)系，得到天空可視域。目前 的實測方法同本發(fā)明的一種天空可視域的標(biāo)準(zhǔn)測量方法相比有如下幾方面的缺陷：
[0006] ①從測量位置來說，具有主觀性，對于同一城市道路交叉口的開敞空間，觀測者根 據(jù)現(xiàn)場判斷選擇合適的點位，位于一定范圍內(nèi)的測量位置觀測者的現(xiàn)場感知差別不會太 大，然而拍攝照片進過圖像標(biāo)準(zhǔn)化處理及公式運算后會造成很大的差異。
[0007] ②從測量方式來說，具有不穩(wěn)定性，在之前的技術(shù)中，采取人工現(xiàn)場拍攝開放空間 魚眼數(shù)碼照片的方式，受到拍攝者身高和習(xí)慣影響，不能保證始終位于同一水平高度，且人 工拍攝很難確保相機鏡頭處于標(biāo)準(zhǔn)的水平向上狀態(tài)。
[0008] ③從圖像處理來說，具有隨季節(jié)變化性，由于不同的季節(jié)樹木的枝葉生長變化，直 接將拍攝照片處理成黑白圖像后計算黑白投影比例，會具有很強的隨季節(jié)變化性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明目的：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種天空可視域的標(biāo)準(zhǔn)測量方法。
[0010] 技術(shù)方案:本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種天空可視域的標(biāo)準(zhǔn)測量方法，該方法包 括：
[0011] 步驟1:確定測量區(qū)域，選取測量區(qū)域內(nèi)N個道路交叉口中心點作為測量點，并獲取 N個測量點的坐標(biāo)信息；
[0012] 步驟2:利用內(nèi)置坐標(biāo)獲取模塊的相機在每個測量點上連續(xù)拍攝一組天空圖像照 片形成對應(yīng)測量點的天空圖像集信息；天空圖像集信息包括對應(yīng)測量點的一組天空圖像照 片和每張照片拍攝時的拍攝點坐標(biāo)；拍攝時，相機鏡頭垂直于天空視平面且相機鏡頭與地 平面的距離為Η米；
[0013] 步驟3:從每個測量點的天空圖像集中選取一張拍攝點坐標(biāo)與對應(yīng)測量點坐標(biāo)最 接近的圖片作為對應(yīng)測量點的標(biāo)準(zhǔn)天空圖像，將所有測量點的標(biāo)準(zhǔn)天空圖像按照拍攝時間 順序排列形成測量點標(biāo)準(zhǔn)天空圖像集；
[0014] 步驟4:對標(biāo)準(zhǔn)天空圖像集中的每一幅標(biāo)準(zhǔn)天空圖像進行圓形幾何標(biāo)準(zhǔn)化處理，將 標(biāo)準(zhǔn)天空圖像調(diào)整成為半徑為1的標(biāo)準(zhǔn)圓形圖像;根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓形圖像生成反應(yīng)各測量點天 空可視范圍的黑白影像圖，其中黑色表示遮擋區(qū)域，白色表示可視區(qū)域；
[0015] 步驟5:設(shè)黑白影像圖中天空可視面積為51，1 = [1，2，...少]，黑白影像圖的總面 積為S，計算各測量點天空可視域數(shù)值1，I的表達式為：
[0017] 進一步的，所述步驟1中選取測量區(qū)域內(nèi)N個道路交叉口中心點作為測量點的步驟 包括：
[0018] 2-1從城市地圖中獲取待測區(qū)域的平面地形圖；
[0019] 2-2利用帶有GPS功能的繪圖軟件構(gòu)建GPS坐標(biāo)系，以平面地形圖為參考坐標(biāo)系校 核GPS坐標(biāo)系，使得GPS坐標(biāo)系與平面地形圖重疊；
[0020] 2-3在GPS坐標(biāo)系中選取交叉路口并繪制交叉路口的各條城市道路的中心線，將各 交叉路口的道路中心線交點作為測量點;所述交叉路口包括:十字路口、丁字路口和三岔路 □ 〇
[0021] 具體的，所述城市地圖的比例尺為1:500以上。
[0022] 進一步的，所述步驟2中連續(xù)拍攝的速度為5張/秒~15張/秒。
[0023] 有益效果:本發(fā)明采用測量位置定點、測量方式定高定向、圖像處理定形定值的測 量方法，和傳統(tǒng)測量相比具有客觀性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性的特點，可以準(zhǔn)確測量天空可視域的 定量數(shù)值，為多點數(shù)據(jù)的比較建立一個標(biāo)準(zhǔn)平臺，為天空可視域運用于城市設(shè)計以及城市 開放空間規(guī)劃提供更為理性的科學(xué)依據(jù)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0025] 圖2為傳統(tǒng)天空可視域測量方法的誤差對比圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明實施例中確定識別交叉口中心點的XY經(jīng)煒度坐標(biāo)并轉(zhuǎn)入GPS系統(tǒng)過 程不意圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明實施例中利用交通移動設(shè)備到達指定測量地點并識別位置坐標(biāo)矩陣 圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明實施例中現(xiàn)場連續(xù)拍攝天空可視域照片；
[0029] 圖6為本發(fā)明實施例中通過計算機圖像識別模塊界定遮蔽天空的建筑輪廓過程示 意圖；
[0030] 圖7為本發(fā)明實施例中輸出影像及天空可視域數(shù)值示意圖；
[0031] 圖8為本發(fā)明實施例中案例城市1:500地形圖與GPS坐標(biāo)系重疊示意圖；
[0032] 圖9為本發(fā)明實施例中案例城市道路中心點及拍攝路線安排示意圖；
[0033] 圖10為本發(fā)明實施例中案例城市測量照片遴選及編號示意圖；
[0034] 圖11為本發(fā)明實施例中案例城市天空可視域?qū)崪y照片輸出影像示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0036] 如圖1所示為本發(fā)明的流程圖，本發(fā)明提出一種天空可視域的標(biāo)準(zhǔn)測量方法，該方 法包括：
[0037] 步驟1:確定測量區(qū)域，選取測量區(qū)域內(nèi)N個道路交叉口中心點作為測量點，并獲取 N個測量點的坐標(biāo)信息；
[0038] 步驟2:利用內(nèi)置坐標(biāo)獲取模塊的相機在每個測量點上連續(xù)拍攝一組天空圖像照 片形成對應(yīng)測量點的天空圖像集信息；天空圖像集信息包括對應(yīng)測量點的一組天空圖像照 片和每張照片拍攝時的拍攝點坐標(biāo)；拍攝時，相機鏡頭垂直于天空視平面且相機鏡頭與地 平面的距離為Η米；
[0039] 步驟3:從每個測量點的天空圖像集中選取一張拍攝點坐標(biāo)與對應(yīng)測量點坐標(biāo)最 接近的圖片作為對應(yīng)測量點的標(biāo)準(zhǔn)天空圖像，將所有測量點的標(biāo)準(zhǔn)天空圖像按照拍攝時間 順序排列形成測量點標(biāo)準(zhǔn)天空圖像集；
[0040] 步驟4:對標(biāo)準(zhǔn)天空圖像集中的每一幅標(biāo)準(zhǔn)天空圖像進行圓形幾何標(biāo)準(zhǔn)化處理，將 標(biāo)準(zhǔn)天空圖像調(diào)整成為半徑為1的標(biāo)準(zhǔn)圓形圖像;根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圓形圖像生成反應(yīng)各測量點天 空可視范圍的黑白影像圖，其中黑色表示遮擋區(qū)域，白色表示可視區(qū)域；
[0041] 步驟5:設(shè)黑白影像圖中天空可視面積為51，1 = [1，2，...少]，黑白影像圖的總面 積為S，計算各