(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210905483.4 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 武汉城市学院 地址 430000 湖北省武汉市东湖新 技术开 发区黄家大湾特1号 (72)发明人 余瑞　梁宇鸣　许莹　张玫　 姚维勉　刘莉　官文娟　阮佳莉　 梁婷　马勇　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 严彦 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06Q 10/04(2012.01)G06Q 50/08(2012.01) G06N 20/20(2019.01) (54)发明名称 一种空气质 量驱动下的建筑群体形态优化 设计方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种以空气质 量驱动下的建 筑群体形态优化设计方法及系统， 所述方法包括 以下步骤： 采集街区建筑形态数据以及街区空气 质量环境数据； 根据采集的数据建立随机森 林模 型， 建立不同建筑形态对于空气质量的相关性特 征； 根据建立的随机森林模型， 输入新建建筑群 形态学参数数据， 对不同建筑群模 型进行全天候 模拟， 结合所 获取的不同建筑形态对于空气质量 的相关性特征， 得到多组空气质量数据； 根据得 到的多组空气质量数据， 进行综合化处理得到最 小综合优化结果， 并作为最优的建筑群形态设计 策略。 本发 明一方面可以为城市规划和建筑设计 方面提供设计依据， 另一方面可为城市大气污染 治理提供参考， 可 以产生良好的社会、 经济和生 态效益。 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 CN 115329425 A 2022.11.11 CN 115329425 A 1.一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法， 其特征在于： 所述方法包括以 下步骤： 采集街区建筑形态数据以及街区空气质量环境数据； 根据采集的街区建筑形态数据以及街 区空气质量环境数据建立随机森林模型， 建立不 同建筑形态对于空气质量的相关性特 征； 根据建立的随机森林模型， 输入新建建筑群形态学参数数据， 对不同建筑群模型进行 全天候模拟， 结合 不同建筑形态对于空气质量的相关性特 征， 得到多组 空气质量数据； 根据得到的多组空气质量数据， 进行综合化处理得到最小综合优化结果， 将最小综合 优化结果所对应形态学参数数据作为最优的建筑群形态布局， 并输出为最优的建筑群形态 设计策略。 2.根据权利要求1所述的一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法， 其特征 在于： 所述采集 街区建筑形态数据包括： 采集城区建筑群体3D形态轮廓数据， 建立城市建筑形态数据平台； 在所述建立城市建 筑形态数据平台上实施以下步骤： 采集城区地表建筑物矢量数据为数据源， 基于正方形网格来计算形态学参数表示建筑 物的三维形态信息 。 3.根据权利要求1所述的一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法， 其特征 在于： 采集所述街区空气质量环境数据包括： 采集城区气象观测站点数据以及卫星遥感气 溶胶观测数据， 建立空气质量环境数据平台； 在所述建立空气质量环境数据平台实施以下 步骤： 获取静止卫星 小时级气溶胶光学厚度数据； 根据获取的厚度数据进行城区全覆盖的PM2.5浓度反演。 4.根据权利要求1所述的一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法， 其特征 在于： 所述建立 不同建筑形态对于空气质量的相关性特 征包括： 模拟PM2.5浓度与建筑形态之间的非线性关系， 评价每个建筑形态因子在与PM2.5浓度 回归中的作用， 表明不同建筑形态对所在街区空气污染物产生汇聚或者是扩散的效果。 5.根据权利要求4所述的一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法， 其特征 在于： 所述评价每 个建筑形态在与PM2.5浓度回归中的作用包括： 对于建筑形态对PM2.5浓度的影响通过以下公式表示， 其中， 计算方法如下： 式中， f为依赖函数， Xs是PM2.5浓度， Xc为三维建筑形态因子， n为已计算三维建筑形态 因子区域的个数。 6.根据权利要求1所述的一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法， 其特征 在于： 所述根据建立的随机森林模型， 输入新建建筑群形态学参数数据， 对不同建筑群模型 进行全天候模拟， 结合不同建筑形态对于空气质量的相关性特征， 得到多组空气质量数据 包括以下步骤： 输入不同方案的新建建筑群形态参数数据， 建立街 区不同建筑群方案模型并进行全年权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115329425 A 2四季不同天气环境的全天候模拟， 得到新建建筑群体太阳辐 射强度、 建筑群区域的日照分 布结果， 再利用建立的随机森林模型， 得到多组 空气污染浓度分布结果。 7.根据权利要求1至6任一所述的一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法， 其特征在于： 所述将最小综合优化结果所对应形态学参数数据作为最优的建筑群形态布 局， 其中， 所述所对应形态学参数包括建筑密度、 建筑高度、 建筑体积密度、 迎风面积比、 地 块容积率和建筑高度标准偏差的一种或多种。 8.根据权利要求1所述的一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计方法， 其特征 在于： 所述进行综合 化处理， 通过下式得到， OptS＝a*S1+b*S2+c *S3                                             (2) 其中， OptS为综合优化结果； a， b， c分别为S1， S2， A3的权重系数； S1表示新建建筑群太 阳辐射强度； S2 表示建筑群区域的日照分布； S3表示空气污染浓度分布。 9.一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计系统， 其特征在于： 用于实现如权利 要求1至8任一项所述的一种空气质量驱动下的建筑群 体形态优化设计方法。 10.根据权利要求9所述的一种空气质量驱动下的建筑群体形态优化设计系统， 其特征 在于： 包括采集模块、 数据处 理模块、 数据模拟模块和数据输出模块， 其中， 所述采集模块， 用于采集 街区建筑形态数据以及街区空气质量环境数据； 所述数据处理模块， 用于根据采集的街区建筑形态数据以及街 区空气质量环境数据建 立随机森林模型， 建立 不同建筑形态对于空气质量的相关性特 征； 所述数据模拟模块， 用于根据建立的随机森林模型， 输入新建建筑群形态学参数数据， 对不同建筑群模型进行全天候模拟， 结合不同建筑形态对于空气质量的相关性特征， 得到 多组空气质量数据； 所述数据输出模块， 用于根据得到的多组空气质量数据， 进行综合化处理得到最小综 合优化结果， 将最小综合优化结果所对应形态学参数数据作为最优的建筑群形态布局， 并 输出为最优的建筑群形态设计策略。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115329425 A 3