区域光照分析方法、装置、设备、介质和产品

技术领域

本公开涉及光照分析领域，尤其涉及一种区域光照分析方法、装置、设备、介质和程序产品。

背景技术

建筑行业随着城市化的推进而不断发展，长久以来建筑设计行业是研究的重点，而建筑选址领域相对研究不足。对于一个宜居的建筑物，需要考虑采光、日照以及通风等多方面因素，现在一般的建筑设计大多只通过建筑物结构设计来提升建筑物的居住条件。但是，地形起伏会引起光照条件变化，尤其在地形区域剧烈的区域，建筑物位置的选择极大地影响其光照条件，从而决定了此建筑物的居住条件。

现有针对区域光照分析较为缺乏，同时对建筑物的光照条件设计大多仅考虑建筑物结构设计对建筑物光照条件的影响。

发明内容

鉴于上述问题，本公开提供了一种区域光照分析方法、装置、设备、介质和程序产品。

根据本公开的第一个方面，提供了一种区域光照分析方法，包括：

确定覆盖目标区域的数字高程模型DEM数据；

对所述目标区域的待分析时间范围进行离散采样，得到至少一个离散采样时刻；

基于所述DEM数据，确定所述目标区域在每个所述离散采样时刻的光照分布情况图。

根据本公开实施例，所述方法还包括：

利用所述光照分布情况图，确定待选址建筑物的选址位置。

根据本公开实施例，所述基于所述DEM数据，确定所述目标区域在每个所述离散采样时刻的光照分布情况图包括：

将所述目标区域按照一定空间间隔采样为多个离散空间点位；

对于每个所述离散采样时刻，计算在所述离散采样时刻时各所述离散空间点位的太阳方位角和太阳高度角；

从所述DEM数据中取出第一数据，所述第一数据为从所述离散空间点位开始沿着所述太阳方位角方向直线上的DEM数据；

依次计算各所述第一数据与起始点所形成的地形高度角；

在所述直线上所有所述地形高度角均小于所述太阳高度角的情况下，确定在所述离散采样时刻时所述离散空间点位上的光照值为第一值，所述第一值表示有光照；

按照空间坐标形式，保存在每个所述离散采样时刻时各所述离散空间点位上的光照值，得到所述光照分布图。

根据本公开实施例，所述太阳方位角为以所述离散空间点位的北方向为起始方向，以太阳光的入射方向为终止方向，在地平面内按顺时针方向所测量的角度；

所述太阳高度角为太阳光入射到所述离散空间点位的入射方向和地平面之间的夹角。

根据本公开实施例，所述对所述目标区域的待分析时间范围进行离散采样，得到至少一个离散采样时刻包括：

将所述待分析时间范围按照等时间时刻划分为所述至少一个离散采样时刻。

根据本公开实施例，所述利用所述光照分布情况图，确定待选址建筑物的选址位置包括：

在所述光照分布情况图中，选取光照值满足预设条件的位置；

将所述满足预设条件的位置在所述目标区域中所对应的区域，作为所述建筑物的建设位置。

本公开的第二方面提供了一种区域光照分析装置，包括：

DEM数据确定模块，用于确定覆盖目标区域的数字高程模型DEM数据；

采样模块，用于对所述目标区域的待分析时间范围进行离散采样，得到至少一个离散采样时刻；

图确定模块，用于基于所述DEM数据，确定所述目标区域在每个所述离散采样时刻的光照分布情况图。

本公开的第三方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述方法。

本公开的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述方法。

本公开的第五方面还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法。

根据本公开提供的区域光照分析方法、装置、设备、介质和程序产。一方面基于数字化地形数据和太阳照射角度，可以分析全球任意地区全年以及各季度的光照条件，而不需要人工现场核查记录，计算结果客观准确，且节省大量人工费用，另一方面，结合地理信息技术可实现大区域光照条件建筑物选址，具有覆盖范围广、计算效率高等优势。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的区域光照分析方法的流程图；

图2示意性示出了根据本公开实施例的太阳方位角和太阳高度角空间关系的示意图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的区域光照分析装置的结构框图；以及

图4示意性示出了根据本公开实施例的适于实现区域光照分析方法的电子设备的方框图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

现有针对建筑物的光照条件设计，大多仅考虑建筑物结构设计对建筑物光照条件的影响，未系统性研究地形条件对建筑物光照条件的影响，尤其是地形起伏剧烈区域，地形起伏引起的光照变化是影响建筑选址的重要因素，需要一种区域光照分析方法来更好的对建筑物选址。

图1示意性示出了根据本公开实施例的区域光照分析方法的流程图。

如图1所示，该实施例的区域光照分析方法包括操作S110～操作S130。

在操作S110，确定覆盖目标区域的数字高程模型DEM数据。

确定目标区域的地理坐标范围，将其经度范围记为[Lon

在操作S120，对该目标区域的待分析时间范围进行离散采样，得到至少一个离散采样时刻。

待分析的时间范围具体可以是某年、某季度或某月等，本公开对此不做限制。

在一实施例中，操作S120包括：将该待分析时间范围按照等时间时刻划分为该至少一个离散采样时刻。具体的，将待分析时间范围按照等时间间隔划分为离散采样时刻，离散时间采样时刻集合记为T＝[t

在操作S130，基于该DEM数据，确定该目标区域在每个该离散采样时刻的光照分布情况图。

在一实施例中，操作S130基于该DEM数据，计算该目标区域在每个该离散采样时刻的光照分布情况图包括：将该目标区域按照一定空间间隔采样为多个离散空间点位；对于每个该离散采样时刻，计算在该离散采样时刻时各该离散空间点位的太阳方位角和太阳高度角；从该DEM数据中取出第一数据，该第一数据为从该离散空间点位开始沿着该太阳方位角方向直线上的DEM数据；依次计算该直线上各该第一数据与起始点所形成的地形高度角；在该直线上所有该地形高度角均小于该太阳高度角的情况下，确定在该离散采样时刻时该离散空间点位上的光照值为第一值，该第一值表示有光照；按照空间坐标形式，保存在每个该离散采样时刻时各该离散空间点位上的光照值。

将目标区域按照一定空间间隔采样为多个离散空间点位，离散空间点位集合记为D＝[d

计算离散采样时刻t

取DEM数据中从离散空间点位d

依次计算第一数据(x

依次计算并记录在离散采样时刻t

可理解的，对待分析时间范围内所有离散采样时刻T＝[t

可选的，通过累加一段时间范围内目标区域的光照情况分布图G，即可得到此区域在此一段时间范围内的光照情况分布图G′。例如，可以生成一年时间范围的光照情况分布图。

在本一实施例中，图1所示方法还包括：利用该光照分布情况图，确定待选址建筑物的选址位置。具体的，在该光照分布情况图中，选取光照值满足预设条件的位置；将该满足预设条件的位置在该目标区域中所对应的区域，作为该建筑物的建设位置。其中，满足预设条件可以是光照值为1。

基于上述区域光照分析方法，本公开还提供了一种区域光照分析装置。以下将结合图3对该装置进行详细描述。

图3示意性示出了根据本公开实施例的区域光照分析装置的结构框图。

如图3所示，该实施例的区域光照分析装置300包括DEM数据确定模块310、采样模块320和图确定模块330。

DEM数据确定模块310用于确定覆盖目标区域的数字高程模型DEM数据。在一实施例中，DEM数据确定模块310可以用于执行前文描述的操作S110，在此不再赘述。

采样模块320用于对该目标区域的待分析时间范围进行离散采样，得到至少一个离散采样时刻。在一实施例中，采样模块320可以用于执行前文描述的操作S120，在此不再赘述。

图确定模块330用于基于该DEM数据，确定该目标区域在每个该离散采样时刻的光照分布情况图。在一实施例中，图确定模块330可以用于执行前文描述的操作S130，在此不再赘述。

根据本公开的实施例，该装置还包括：选址模块用于利用该光照分布情况图，确定待选址建筑物的选址位置。

根据本公开的实施例，该基于该DEM数据，确定该目标区域在每个该离散采样时刻的光照分布情况图包括：

将该目标区域按照一定空间间隔采样为多个离散空间点位；

对于每个该离散采样时刻，计算在该离散采样时刻时各该离散空间点位的太阳方位角和太阳高度角；

从该DEM数据中取出第一数据，该第一数据为从该离散空间点位开始沿着该太阳方位角方向直线上的DEM数据；

依次计算各该第一数据与起始点所形成的地形高度角；

在该直线上所有该地形高度角均小于该太阳高度角的情况下，确定在该离散采样时刻时该离散空间点位上的光照值为第一值，该第一值表示有光照；

按照空间坐标形式，保存在每个该离散采样时刻时各该离散空间点位上的光照值，得到该光照分布图。

根据本公开的实施例，该太阳方位角为以该离散空间点位的北方向为起始方向，以太阳光的入射方向为终止方向，在地平面内按顺时针方向所测量的角度；

该太阳高度角为太阳光入射到该离散空间点位的入射方向和地平面之间的夹角。

根据本公开的实施例，该对该目标区域的待分析时间范围进行离散采样，得到至少一个离散采样时刻包括：

将该待分析时间范围按照等时间时刻划分为该至少一个离散采样时刻。

根据本公开的实施例，该利用该光照分布情况图，确定待选址建筑物的选址位置包括：

在该光照分布情况图中，选取光照值满足预设条件的位置；

将该满足预设条件的位置在该目标区域中所对应的区域，作为所述建筑物的建设位置。

根据本公开的实施例，DEM数据确定模块310、采样模块320和图确定模块330中的任意多个模块可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本公开的实施例，DEM数据确定模块310、采样模块320和图确定模块330中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者DEM数据确定模块310、采样模块320和图确定模块330中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。

图4示意性示出了根据本公开实施例的适于实现区域光照分析方法的电子设备的方框图。

如图4所示，根据本公开实施例的电子设备400包括处理器401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的程序或者从存储部分408加载到随机访问存储器(RAM)403中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器401例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))等等。处理器401还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器401可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

在RAM 403中，存储有电子设备400操作所需的各种程序和数据。处理器401、ROM402以及RAM 403通过总线404彼此相连。处理器401通过执行ROM 402和/或RAM 403中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 402和RAM 403以外的一个或多个存储器中。处理器401也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。

根据本公开的实施例，电子设备400还可以包括输入/输出(I/O)接口405，输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。电子设备400还可以包括连接至I/O接口405的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分406；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分407；包括硬盘等的存储部分408；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分409。通信部分409经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器410也根据需要连接至I/O接口405。可拆卸介质411，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器410上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分408。

本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。

根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 402和/或RAM 403和/或ROM 402和RAM 403以外的一个或多个存储器。

本公开的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。当计算机程序产品在计算机系统中运行时，该程序代码用于使计算机系统实现本公开实施例所提供的方法。

在该计算机程序被处理器401执行时执行本公开实施例的系统/装置中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分409被下载和安装，和/或从可拆卸介质411被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。

在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分409从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质411被安装。在该计算机程序被处理器401执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

根据本公开的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如Java，C++，python，“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。