一种基于多场景适配的城市更新方案生成方法及系统与流程

本发明涉及城市规划，尤其涉及一种基于多场景适配的城市更新方案生成方法及系统。

背景技术：

1、当前，在城市更新项目中广泛采用的是基于规则的城市规划方法，这种方法主要依赖于专家知识和预先设定的规划指南。通常包括以下几个步骤：

2、1）数据收集

3、从多个来源（如卫星图像、gis数据库、实地调查等）收集关于地形、土地使用类型、建筑密度等信息。

4、2）需求分析

5、通过公众参与会议、问卷调查等方式了解社区居民的需求和期望。

6、3）规划指南制定

7、根据收集的数据和需求分析结果，由城市规划专家制定详细的规划指南，包括建筑高度限制、绿化率要求等。

8、4）方案设计

9、设计师根据规划指南手动或利用cad软件进行城市空间的设计。

10、5）评估与调整

11、设计方案完成后，需经过多次评审和修改以确保其符合规划目标和社会经济可行性。

12、尽管这种传统方法在一定程度上能够满足城市更新的基本需求，但它存在明显的局限性：高度依赖人工判断、难以快速响应复杂多变的城市环境变化、以及缺乏对不同场景下最优策略的有效探索。

13、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于多场景适配的城市更新方案生成方法，包括：s101：将待规划的城市地块离散为n个网格，获取并依据空间基础数据、控制性详细规划约束计算网格属性矩阵、邻接权重矩阵；

2、s102：依据网格属性矩阵计算场景隶属度，以判定地块所属的子场景类型；

3、s103：依据场景隶属度计算有效约束系数；

4、s104：依据有效约束系数、约束传播源进行确定性求解，以输出最优方案集合；

5、s105：通过三级干预界面获取人工指令，将人工指令转换为约束传播源并反馈至s104。

6、进一步的，s101还包括以下步骤：

7、将待规划的城市地块映射到拓扑网格上，并依据空间基础数据、控制性详细规划构建网格属性矩阵的属性向量为：

8、

9、为地块基准面积；

10、为现状建筑密度；

11、为现状加权平均建筑高度；

12、为现状人口毛密度；

13、为现状用地功能类型编码；

14、为控规规定的最大容积率上限；

15、为控规规定的最大建筑高度上限；

16、构建邻接权重矩阵中的向量为：

17、

18、为网格i与网格j几何中心之间的欧氏距离；

19、为预设交互半径。

20、进一步的，s102还包括以下步骤：

21、设定典型更新场景k，典型更新场景至少包括历史保护类、民生改善类、高效开发类、生态涵养类；

22、计算网格i对典型更新场景k的特征距离：

23、

24、将特征距离转换为场景隶属度：

25、

26、为第 r 项属性的专家赋权系数；

27、为网格i在第r 项属性的专家赋权系数上的归一化取值；

28、为典型更新场景k在第r 项属性的专家赋权系数上的归一化取值。

29、进一步的，s103还包括以下步骤：

30、计算网格j对网格i产生的空间交互势：

31、

32、计算网格处的净交互场强：

33、

34、依据净交互场强、场景隶属度计算有效约束系数：

35、

36、

37、为功能兼容性系数；

38、为网格j的空间活跃度；

39、为交互场强对约束的敏感系数；

40、为基础far折减系数；

41、为基础高度折减系数。

42、进一步的，三级干预界面包括宏观层、场景层、地块层；

43、宏观层，用于设定偏好权重；

44、场景层，用于修改基础折减系数；

45、地块层，用于设置强制指令；

46、强制指令至少包括强制保留、禁止拆除、功能指定、锁定容积率上限。

47、进一步的，s104还包括以下步骤：

48、计算网格的约束收紧系数：

49、

50、构建优化模型：优化模型1的目标为经济效率：

51、

52、优化模型2的目标为民生保障：

53、

54、优化模型3的目标为空间品质：

55、

56、采用非支配排序遗传算法求解以获取最优方案集合：

57、

58、为干预强度系数；

59、为空间衰减系数；

60、为网格i的单位土地价值系数；

61、为示性函数；

62、为人口承载力的净提升量。

63、进一步的，还包括步骤s106；

64、s106包括以下步骤：

65、对最优方案集合中的方案施加摄动，以获取波动幅度。

66、进一步的，还包括步骤s107；

67、步骤s107包括以下步骤：

68、计算最优方案集合中每个方案的综合得分：

69、

70、为第j个目标的min-max归一化值；

71、为预设的权重系数；

72、输出综合得分最高的方案作为最终实施方案。

73、本发明还公开了一种基于多场景适配的城市更新方案生成系统，应用如前述的方法。

74、相较于现有技术，本发明具有以下优点：

75、本发明通过定义了地块间空间交互势能，并通过计算净交互场强。该机制使规划约束不再取决于地块自身属性，而是受其周边所有地块的“功能兼容性×空间活跃度”的综合影响。

76、相较于绝对刚性的统一阈值。本发明通过将硬约束转化为动态有效约束。当周边存在正向交互时（如地铁站点上盖、商业中心），约束上限适度放宽以充分利用土地价值；当周边存在负向交互时（如历史建筑、学校），约束上限自动收紧。

77、相较于ai类方法，本发明的各类公式均具有明确的推导过程以及相应的物理含义。由此，每个决策结果均能有效进行完整回溯。一方面，满足了规划管理部门对决策透明性的刚性要求。另一方面，便于在出现异常问题时进行逆推以及问题排查。

78、本发明设置三级干预界面（宏观/场景/地块），当专家下达“强制保留”或“功能锁定”等指令后，系统将其转化为“约束传播源”。并通过计算约束传播效应，仅需在拓扑邻域内进行局部更新，从而相较于在人工干预后需要对整个区域重新进行全局寻优的传统方法，有效缩短了耗时。

79、本发明通过构建网格属性向量并计算“场景隶属度”，将地块从传统的单一分类转变为多场景的模糊归属。这使得历史保护、民生改善、高效开发等复合需求得以量化，避免了人工定性判断的主观性。

80、本发明通过对最优方案施加摄动并计算“整体稳健性”，从而能够预先量化决策变量微小偏差对目标函数的冲击程度。由此，本发明在面对现实施工误差、数据波动时的抗风险能力，为规划管理者提供了“实施安全性”的直观数据支撑。