[发明专利]面向交通环境污染模拟的城市三维建筑物快速建模方法

权利要求书

1.面向交通环境污染模拟的城市三维建筑物快速建模方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1通过数字化城市软件导出模拟区域的建筑物数据；

步骤2通过程序语言软件对建筑物数据进行编程读取，并对建筑物外形数据特征进行优化，使其在保证建筑物主要形状特征的前提下，利于获取质量更好的数值计算网格；

步骤3根据建筑物外形数据以及计算流动力学模拟的边界条件，设计数值模拟的计算区域；

步骤4通过建模软件脚本语言，生成对应的建筑物、计算域的建模脚本；

步骤5在建模软件中运行建模脚本，生成建筑几何模型，其中，

所述的步骤2中建筑物数据的优化主要是针对建筑物底面进行简化或修正处理，具体过程如下：

步骤2.1：合并底面多边形相连且平行的边：对于底面的任一个内角θ_i，其中，i＝0,1,2,…,n-1；底面为n边形，如果|θ_i-180°|≤Θ₀，删除该内角对应的顶点，其中Θ₀为自定义的角度参数；

步骤2.2：进一步合并交点到两边端点连线距离足够小的相连边：对于底面的任一个顶点p_i，如果p_i到p_i-1和p_i+1连线的最小距离d_iD₀，则删除顶点p_i，其中D₀为自定义的距离参数，且p_-1＝p_n-1，p_n＝p₀；

步骤2.3：底面为凹多边形时，对部分凹入部分进行填充：当底面多边形内角θ_j为大于180度的优角时，分别沿顶点编号递减和递增方向找到两个与之最近的非优角θ_i和θ_k，其中，i＝0,1,2,…,n-1；k＝0,1,2,…,n-1；i≠k，如果这两个顶点p_i、p_k之间的距离小于给定参数D₁，则移除p_i、p_k之间所有内角为优角的顶点；

步骤2.4：调整建筑物底面顶点到附近建筑物底面的距离：判断建筑物底面多边形的顶点到相邻建筑物底边多边形的最小距离，若最小距离小于给定参数D₂，则按一定规则移动该顶点，使之偏离相邻的建筑物；所述步骤2.4的具体过程是：

对于任意不相同的两个建筑物b_i和b_j，ij，对建筑物b_i的底面多边形的顶点进行循环，判断这些顶点到建筑物b_j底面多边形每条边的最小距离；若距离小于设定的间距参数D₂，则按照设定的规则移动该顶点，直到该顶点到建筑物b_j的距离不小于间距参数D₂；判断顶点p_i到线段l_j的最小距离步骤为：首先分别计算点p_i到线段l_j所在直线的垂直距离d₀以及到两个端点p_j1、p_j2的距离d₁、d₂，然后判断p_i到l_j的垂线是否与l_j相交；方法为以线段l_j的端点p_j1为原点，p_j1p_j2方向为x′轴正方向，建立新的直角坐标系x’-y’，并通过平面直角坐标变换公式得到p_i、p_j1、p_j2在新坐标系下的坐标p′_i(x′_i,y′_i)、p′_j1(x′_j1,y′_j1)、p′_j2(x′_j2,y′_j2)，若满足x′_i≤min(x′_j1,x′_j2)或者x′_i≥max(x′_j1,x_j2′)，则p_i到l_j的垂线与l_j不相交，p_i到线段l_j的最小距离为min(d₁,d₂)，l_j上离p_i最近的点p_j0为p_j1或p_j2，否则最小距离为d₀，最近的点为p_i到l_j的垂点p_j0′(x′_i,0)，再用平面坐标变换公式反变换即可得到x-y坐标系下的垂点p_j0；

x＝x′cosθ-y′sinθ+x₀,

y＝x′sinθ+y′cosθ+y₀.

移动顶点的步骤为：由前一个步骤可得到顶点p_i偏移建筑物b_j最快的方向p_j0p_i；为了避免p_i的移动影响建筑物b_i与其它建筑物的距离，需要强制将p_i的移动方向限制在建筑物b_i底面多边形内，方法为将方向矢量p_j0p_i投影到连接p_i的两条边上，并将得到的两个投影矢量相加，获得最终的移动方向矢量；令p_j0p_i与x轴正向的方向夹角为θ，p_i移动距离为d，则移动后p_i的坐标为(x_i+dcosθ,y_i+dsinθ)；

步骤2.5：重复步骤2.1-步骤2.4，进行多次优化。