[发明专利]一种城市三维空间扩张模拟方法及装置

说明书

本发明公开了一种城市三维空间扩张模拟方法及装置，所述方法基于已训练的发展概率预测模型对模拟区域内各类土地利用类型在所有像元上的发展概率进行预测，然后根据各土地利用类型在每一像元上的发展概率、各土地利用类型间的转换矩阵以及各土地类型的惯性系数，计算各土地利用类型在每一像元上的总分布概率，根据各土地利用类型在每一像元上的总分布概率确定每一像元模拟后的土地利用类型，继而在像元经过模拟后的土地类型为城市用地时，通过已训练的建筑物高度模型对像元上的建筑物高度进行预测。通过实施本发明能够提高城市扩张模拟的准确性。

技术邻域

本发明涉及计算机技术邻域，尤其涉及一种城市三维空间扩张模拟方法及装置。

背景技术

随着城市化进程的加快，城市面临着经济发展和人口增长对城市空间需求的巨大压力。早期通过在二维空间开发低层建筑来进行城市扩张，一直以来被认为对自然环境有害，造成土地资源紧缺，对城市空间利用的效率低下。近些年来城市垂直空间的扩张得到加强，许多城市已进入垂直空间开发阶段。通过挖掘使用城市垂直空间，能提高城市内部的土地利用效率，缓解城市发展过程中的用地压力。此外，随着城市空间发展从二维过渡到三维，对城市的空间形态、结构、功能及过程变得更加复杂化。仅从二维视角分析城市在水平方向上的扩张，则不能而更准确、更完整地认识城市空间扩张的过程和规律。现有技术在城市二维空间模拟方法上比较丰富，且实际应用较多，但仅仅只能在二维平面上对城市土地利用变化进行模拟，忽视了城市建筑高度及三维空间容量对城市立体空间扩张的影响，因此对于城市扩张的模拟不够准确。

发明内容

本发明实施例提供一种城市三维空间扩张模拟方法及装置，能提高城市扩张模拟的准确性。

本发明一实施例提供了一种城市三维空间扩张模拟方法，包括：获取模拟区域的土地利用数据、模拟区域中每一像元所对应影响土地利用变化的驱动力因子数据以及模拟区域中每一像元所对应影响建筑物高度变化的空间因素数据；

将所述土地利用数据以及所述驱动力因子数据输入至已训练的发展概率预测模型中，以使所述发展概率预测模型预测出各土地利用类型在所述模拟区域的每一像元中的发展概率；

对所述模拟区域内的所有像元进行迭代计算，预测每一所述像元经过模拟后的土地利用类型并在模拟后的土地类型为城市用地时，将所述空间因素数据输入到已训练的建筑物高度预测模型中，以使所述建筑物高度预测模型对像元上的建筑物的高度进行预测；其中，预测每一所述像元经过模拟后的土地利用类型具体包括：对所述模拟区域进行邻域划分，根据每一像元所在的邻域内各土地利用类型的占比、各土地利用类型在每一像元上的发展概率、各土地利用类型间的转换矩阵以及各土地类型的惯性系数，计算各土地利用类型在每一像元上的总分布概率，继而根据各土地利用类型在每一像元上的总分布概率确定每一像元模拟后的土地利用类型；

在所述模拟区域内的所有像元迭代完毕后，获得所述模拟区域的城市三维空间扩张模拟结果。

进一步的，所述根据每一像元所在的邻域内各土地利用类型的占比、各土地利用类型在每一像元中的发展概率、各土地利用类型间的转换矩阵以及各土地类型的惯性系数，计算各类土地利用类型在每一像元上的总分布概率，具体包括：

将所述每一像元所在的邻域内各土地利用类型的占比、各土地利用类型在每一像元中的发展概率、各土地利用类型间的转换矩阵以及各土地类型的惯性系数相乘，获得各类土地利用类型在每一像元上的总分布概率。

进一步的，所述根据各类土地利用类型在每一像元上的总分布概率，确定每一像元模拟后的土地利用类型，具体包括：

根据各类土地利用类型在每一像元上的总分布概率构成轮盘，通过轮盘赌选择算法确定每一像元模拟后的土地利用类型。

进一步的，所述发展概率预测模型的构建方法，具体包括：