本发明专利技术公开了一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，涉及空间规划设计领域，所述方法包括：获取方案并建模，通过软件模拟微气候情况，栅格化模拟结果并按三维结构存储，计算各空间位置单日最高微气候指标温度；划分并标记功能区范围，关联得到各功能区微气候模拟结果，判定各功能区最高微气候指标温度超过生命极限温度的区域占比是否满足要求，若方案不合格进行优化设计至方案初步合格，若方案初步合格则进行评分并等级评价；设置标准，若所有功能区评分达标且未被评最低等级，方案合格并计算最终评分；若存在不达标或最低等级功能区进行优化设计至所有功能区达标，计算最终评分，提高了微气候模拟在空间规划中的准确性和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间规划设计领域，具体地，涉及一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法。
技术介绍
1、随着气候变暖与快速城镇化，城市高温影响不断加剧并趋于常态化。高温对城市居民的户外活动品质和健康安全造成严重威胁。在户外空间设计过程中，考虑微气候因素，可以创造出更加舒适的城市环境，提高人们在该空间内的滞留时间和活动质量。因此，微气候评价应成为城市空间设计的重要组成部分，以确保城市空间规划设计的生态效益和可持续性。
2、微气候是指在一定范围内，由于地形、植被、水体和建筑物等因素的影响，形成的与周围大环境气候条件不同的局部气候，目前已经形成了多种微气候模拟的方法，这些方法主要包括基于物理原理的能源平衡模型、统计方法的气候相似性模型以及基于机器学习的数据分析模型等，但是其应用局限于相关领域的科研工作，在城市规划与景观设计领域的应用并不广泛。主要是有两点不足：1.因为微气候模拟的结果可读性差，不易于分析和使用。2.模拟结果缺乏评判标准和依据，并不能用于评价户外空间规划设计方案的优劣。因此，在城市户外空间规划设计领域缺少微气候模拟与设计工作契合的方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，目的是解决现有技术微气候模拟在空间规划设计领域的结果可读性差、评估结果不可靠的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，方法包括以下步骤：
4、s1：获取规划设计方案并构建规划设计方案的模型，将模型导入模拟软件，指定微气候指标，随机选取若干个满足预设天气条件的日期，模拟若干个日期当日的24小时微气候情况得到模拟结果，将模拟结果进行栅格化得到栅格化模拟结果，以栅格化模拟结果的排和列作为空间位置编号，以排、列和时间分别作为x轴、y轴和z轴进行三维结构存储得到模拟结果数据体；
5、s2：获取模拟结果数据体，基于模拟结果数据体，获取每一个空间位置在若干个日期同一小时的微气候指标数据，对微气候指标数据进行平均值计算得到每一个空间位置单日每小时的微气候指标数据，基于每一个空间位置的微气候指标数据的最大值得到每一个空间位置单日最高微气候指标温度；
6、s3：设置功能区划分标准，对规划设计方案进行功能区划分，划分后对各个功能区的每个顶点进行标记，顶点依次连线形成各个功能区的范围，将各个功能区的范围呈现在坐标系上；
7、s4：将各个功能区的范围与模拟结果数据体在坐标系中进行空间配准，关联模拟结果数据体与各个功能区得到各个功能区的微气候模拟结果；对各个功能区中的每一个空间位置单日最高微气候指标温度进行判定，计算最高微气候指标温度超过生命极限温度的区域占地面积，若区域占地面积超过功能区面积的指定比例，则功能区不合格，若区域占地面积没有超过功能区面积的指定比例，则功能区初步合格，若所述规划设计方案中存在功能区不合格，则所述规划设计方案不合格，对不合格的功能区进行第一次优化设计，基于第一次优化设计结果第一次更新所述规划设计方案，返回执行步骤s1-s4，若所述规划设计方案中各个功能区均初步合格，则所述规划设计方案初步合格，基于初步合格的规划设计方案进行计算得到各个功能区的人体高温耐受力评分；设置人体高温耐受力评分等级评价标准，对各个功能区的人体高温耐受力评分进行等级评价；
8、s5：设置最低标准，最低标准大于或者等于人体高温耐受力评分的最低等级评价标准，根据最低标准对比各个功能区的人体高温耐受力评分，若各个人体高温耐受力评分均大于或等于最低标准并且均未被评为最低等级，则规划设计方案合格，进行计算得到最终评分；对人体高温耐受力评分大于或等于最低标准并且未被评为最低等级对应的功能区不做处理，若规划设计方案中存在功能区的人体高温耐受力评分小于最低标准，或者存在功能区的人体高温耐受力评分被评为最低等级，则对小于最低标准对应的功能区和人体高温耐受力评分被评为最低等级对应的功能区进行第二次优化设计，基于第二次优化设计结果第二次更新规划设计方案，返回执行步骤s1-s4，得到第二次更新后的规划设计方案各个功能区的人体高温耐受力评分并与最低标准进行对比，若第二次更新后的规划设计方案各个功能区的人体高温耐受力评分均大于或等于最低标准，则第二次更新后的规划设计方案合格，进行计算得到最终评分，若第二次更新后的规划设计方案中存在功能区的人体高温耐受力评分小于最低标准，则进行第三次优化设计，基于第三次优化设计结果第三次更新规划设计方案，返回执行步骤s1-s4，得到第三次更新后的规划设计方案各个功能区的人体高温耐受力评分，进行计算得到最终评分。
9、其中，本方法的原理：将模拟结果进行栅格化，并以排、列和时间分别作为x轴、y轴和z轴进行三维结构存储得到模拟结果数据体，将微气候数据和城市空间进行清晰的关联，微气候的空间分布更加清晰直观和便于定位；根据人体活动的代谢强度进行功能区划分，考量了人体自身代谢产热对人体热负荷的影响，能够减少环境因素对人体产生的负面影响，提高人体的舒适度；将各个功能区的范围与模拟结果数据体在坐标系中进行空间配准，使功能区范围和模拟结果数据体在坐标系中的空间位置精准对齐，通过功能区与模拟结果数据体进行关联，得到每个功能区的微气候模拟结果；对每个功能区的最高微气候指标温度进行判定，计算最高微气候指标温度超过生命极限温度的区域占地面积，若区域占地面积超过功能区面积的指定比例，则功能区不合格，若区域占地面积没有超过功能区面积的指定比例，则功能区初步合格，若所述规划设计方案中存在功能区不合格，则所述规划设计方案不合格，对不合格的功能区进行第一次优化设计，基于第一次优化设计结果第一次更新所述规划设计方案，返回执行步骤s1-s4，若所述规划设计方案中各个功能区均初步合格，则所述规划设计方案初步合格，基于初步合格的规划设计方案进行计算得到各个功能区的人体高温耐受力评分并进行等级评价，通过规划最高微气候指标温度超过生命极限温度的区域占地面积，能够减少高温对人体健康的影响，同时减少对空调等高能耗设备的依赖，降低成本；设置最低标准，通过设置最低标准，确保每个功能区的微气候情况满足需求，根据最低标准对比各个功能区的人体高温耐受力评分，通过对比各个功能区的人体高温耐受力评分，能够更快发现规划设计方案中的隐患，实现有针对性的提升方案质量；若各个功能区的人体高温耐受力评分都大于或等于最低标准且未被评最低等级，则方案合格，计算最终评分。若规划设计方案中存在功能区的人体高温耐受力评分小于最低标准，或者存在功能区的人体高温耐受力评分被评为最低等级，则对小于最低标准对应的功能区和人体高温耐受力评分被评为最低等级对应的功能区进行第二次优化设计，更新规划设计方案后计算各个功能区的人体高温耐受力评分，最低标准大于或者等于人体高温耐受力评分的最低等级评价标准，能够避免第二次优化后的各个功能区的人体高温耐受力评分出现大于最低标准但获得最低等级的情况出现，再次比较最低标准，若第二次更新后的规划设计方案所本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述微气候指标包括湿球黑球温度、生理等效温度和通用热气候指标的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：获取若干个所述日期当日的同一小时的微气候指标数据，对所述微气候指标数据进行平均值计算得到所述规划设计方案夏季单日每小时的微气候指标数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述功能区划分标准的设置方式为：以不同的人体活动代谢强度为分界线，将各种日常活动划分为若干个级别并将功能区依次匹配为相应的级别代谢活动区，若功能区承载多种所述日常活动，以人体活动代谢强度最高值的日常活动为所述功能区匹配代谢活动区级别。
5.根据权利要求4所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述功能区面积的指定比例根据微气候指标确定，所述生命极限温度根据微气候指标和所述功能区的代谢活动区级别确定。
6.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述人体高温耐受力评分的计算方式为：
7.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，进行第一次优化设计的具体步骤包括：对不合格的功能区采用标识标记，对采用标识标记的功能区采取隔离措施。
8.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述最终评分的计算方式为：
9.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，进行第二次优化设计的具体步骤包括：
10.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，进行第三次优化设计的具体步骤包括：采用标识标记第二次更新后的所述规划设计方案中所述人体高温耐受力评分小于所述最低标准对应的功能区，计算第二次更新后的所述规划设计方案各个功能区的面积，将采用标识标记的功能区在保持面积不变的情况下规划到第二次更新后的所述规划设计方案中所述人体高温耐受力评分大于或等于所述最低标准对应的功能区。
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【技术特征摘要】
1.一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述微气候指标包括湿球黑球温度、生理等效温度和通用热气候指标的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述步骤s2还包括：获取若干个所述日期当日的同一小时的微气候指标数据，对所述微气候指标数据进行平均值计算得到所述规划设计方案夏季单日每小时的微气候指标数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述功能区划分标准的设置方式为：以不同的人体活动代谢强度为分界线，将各种日常活动划分为若干个级别并将功能区依次匹配为相应的级别代谢活动区，若功能区承载多种所述日常活动，以人体活动代谢强度最高值的日常活动为所述功能区匹配代谢活动区级别。
5.根据权利要求4所述的一种基于人体高温耐受力的城市空间规划设计寻优方法，其特征在于，所述功能区面积的指定比例根据微气候指标确定，所述生命极限温度根据微气候指标和所述功能区的代...
【专利技术属性】
技术研发人员：何宝杰，黄博泽，靳立越，冯晓潼，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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