本發(fā)明涉及自動化領域，特別涉及一種智慧城市建筑選址方法。
背景技術：
改革開放30多年以來，我國城鎮(zhèn)化建設取得了舉世矚目的成就，尤其是進入21世紀后，城鎮(zhèn)化建設的步伐不斷加快，每年有上千萬的農村人口進入城市。隨著城市人口不斷膨脹，“城市病”成為困擾各個城市建設與管理的首要難題，資源短缺、環(huán)境污染、交通擁堵、安全隱患等問題日益突出。為了破解“城市病”困局，智慧城市應運而生。由于智慧城市綜合采用了包括射頻傳感技術、物聯(lián)網技術、云計算技術、下一代通信技術在內的新一代信息技術，因此能夠有效地化解“城市病”問題。這些技術的應用能夠使城市變得更易于被感知，城市資源更易于被充分整合，在此基礎上實現對城市的精細化和智能化管理，從而減少資源消耗，降低環(huán)境污染，解決交通擁堵，消除安全隱患，最終實現城市的可持續(xù)發(fā)展。
技術實現要素：
本發(fā)明為解決上述問題，提供了一種智慧城市建筑選址方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟000，測定欲部署智慧城市建筑的目標區(qū)域的數據；
步驟100，根據步驟000測定的數據，初始化欲部署智慧城市建筑的目標區(qū)域；
步驟200，初始化智慧城市建筑參數；
步驟300，確定智慧城市建筑選址方案的約束條件；
步驟400，確定智慧城市建筑選址方案的目標函數；
步驟500，求解智慧城市建筑選址方案；
步驟600，根據步驟500確定的選址方案，對智慧城市建筑進行部署。
本發(fā)明首先根據部署區(qū)域的參數，自動計算智慧城市建筑可能部署的位置，其次結合智慧城市建筑的參數，確定智慧城市建筑選址的約束條件和目標函數，然后對智慧城市建筑選址方案進行求解，最終在達到預期效果的同時節(jié)省了人力物力，提高了部署效率。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明實施例一公開了一種智慧城市建筑選址方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟000，測定欲部署智慧城市建筑的目標區(qū)域的數據；
步驟100，根據步驟000測定的數據，初始化欲部署智慧城市建筑的目標區(qū)域；
步驟200，初始化智慧城市建筑參數；
步驟300，確定智慧城市建筑選址方案的約束條件；
步驟400，確定智慧城市建筑選址方案的目標函數；
步驟500，求解智慧城市建筑選址方案；
步驟600，根據步驟500確定的選址方案，對智慧城市建筑進行部署。
本發(fā)明實施例二公開了一種智慧城市建筑選址方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟000，測定欲部署智慧城市建筑的目標區(qū)域的數據，所述數據包括但不僅限于目標區(qū)域的邊界、海拔、地質數據；
步驟100，根據步驟000測定的數據，初始化欲部署智慧城市建筑的目標區(qū)域；
所述步驟100中初始化智慧城市建筑部署區(qū)域的方法進一步包括以下步驟：
步驟110，將所述部署區(qū)域標準化為一個標準圖形，包括但不僅限于矩形、正方形和圓形，以圓形為例，標準化的具體方法為：
設所述部署區(qū)域邊界曲線為G＝f(x,y)；取部署區(qū)域中心做為圓心，坐標為其中xmin,xmax分別為橫坐標的最小值和最大值，ymin,ymax分別為縱坐標的最小值和最大值，取和的較小值為半徑下限，較大值為半徑上限，從半徑下限依次加1，直到超過半徑上限，可以得到一組圓函數，記為其中Ok為第k個圓函數，Rk為第k個圓函數的半徑；從部署邊界任取l個觀測點，l為任意自然數，一般來說越大越好，通常情況下優(yōu)選為100，坐標分別記為(x1,y1)，(x2,y2)，…(xl,yl)，將這l個觀測點的坐標帶入誤差函數其中(xm,ym)為第m個觀測點的橫縱坐標值，m∈[1,l]，當Ek取得最小值時，說明此時圓函數與部署區(qū)域的面積差值最小，選擇這個圓函數作為部署區(qū)域標準化圖形。
步驟120，初始化所述部署區(qū)域中已存在的建筑，包括但不限于居民樓，公園，軍隊駐地，工廠等；
步驟130，計算所述部署區(qū)域中智慧城市建筑可能選址的位置，可能選址的位置計算標準根據城市規(guī)劃的具體情況確定，可以綜合考慮建筑面積，土地性質，地理信息，人口密度，周邊影響等多種因素。
步驟200，初始化智慧城市建筑參數，所述步驟200中初始化智慧城市建筑參數包括但不僅限于建筑名稱、建筑用途、建筑形狀、建筑高度、建筑地基深度、建筑面積和建筑輻射范圍。
步驟300，確定智慧城市建筑選址方案的約束條件；
所述步驟300中智慧城市建筑選址的約束條件為：
其中Si為第i個建筑的面積，ST為目標區(qū)域面積，n為需要部署的智慧城市建筑數量，為第i個建筑的高度，為第i個建筑選定的可選位置的高度限制，為第i個建筑的地基深度，為第i個建筑選定的可選位置的地基深度限制，為第i個建筑的面積，為第i個建筑選定的可選位置的建筑面積限制；
其中公式(1)表示智慧城市建筑選址方法在占地面積方面的約束為總面積不超過目標區(qū)域的80％,確定這個約束條件的目的是為了使得整個目標區(qū)域的建筑不至于過于擁擠，以免造成交通擁堵或者人民群眾生活舒適度下降；
公式(2)表示智慧城市建筑選址方法在建筑物高度方面的約束為建筑物高度不超過可選位置的高度限制，確定這個約束條件的目的是為了防止某些建筑物過高而影響到上方的建筑或者線路，因為本方法中對于每個可選位置都有一個高度限制，或者是統(tǒng)一的高度限制，也可以根據實際的地理情況對每個可選位置分別進行設置；
公式(3)表示智慧城市建筑選址方法在建筑物地基方面的約束為建筑物地基深度不超過可選位置的地基深度限制，確定這個約束條件的目的是為了防止某些建筑物需要較深的地基而影響到地下的地質結構，例如地下有暗流或者泉眼，那么地基深度不能太大，或者地下有重要的光纜線路或者地鐵線路所以地基深度不能過大；
公式(4)表示智慧城市建筑選址方法在建筑物建筑面積方面的約束為建筑物面積不超過可選位置的建筑面積限制，確定這個約束條件的目的是為了滿足城市整體規(guī)劃或者區(qū)域規(guī)劃要求，例如城市整體規(guī)劃中商業(yè)建筑有總面積限制，那么某個可選位置上商業(yè)建筑的建筑面積就未必能夠占滿整個可用面積，又或者某個區(qū)域規(guī)劃中有容積率要求，那么這個區(qū)域中的建筑面積就要受一定約束；
步驟400，確定智慧城市建筑選址方案的目標函數；
所述步驟400中智慧城市建筑選址的目標函數為：
Minimize:
其中Minimize代表要使目標函數取值最小，COSTi為第i個建筑確定選址后的建筑費用，Dij為第i個建筑與第j個建筑確定選址后之間的距離，且i,j∈[1,n]，i≠j，α為權重系數，α∈[0,1]。目標函數就是組合優(yōu)化算法最終要實現的目的，本方法中的目標就是盡量使得建筑費用最低并且選址之后各建筑之間的距離最短，建筑費用最低取決于建筑的面積、建筑的高度、建筑的地基以及可選位置的具體情況，建筑面積、高度、地基等對建筑費用的影響是顯而易見的，可選位置差異對建筑費用的影響是指市中心和郊區(qū)的建筑費用是不同的，當可選位置周邊交通情況不同也會對建筑費用造成較大的影響。本方法中的智能城市建筑一般都是同類建筑，理論上來說這些建筑互相之間距離越近越能夠發(fā)揮集群優(yōu)勢，所以本方法的目標函數盡量使得這些建筑之間的距離最小。
步驟500，求解智慧城市建筑選址方案，所述步驟500中求解智慧城市建筑選址方案的方法包括但不僅限于遺傳算法，模擬退火算法，蟻群算法，粒子群算法以及蛙跳算法。
一種使用遺傳算法求解智慧城市建筑選址方案的具體實施方式為：
1)可行解編碼方式為：z＝(z1,z2…zn)，其中第i位的取值zi表示第i個建筑選擇了第zi個可選位置，因此如果部署位置數量為v，那么有zi∈[1,v]且如果i≠j，那么有zi≠zj。使用這種編碼方式的優(yōu)點是能夠涵蓋所有可行解，擴大搜索空間。
2)選擇算子為改進的一次輪盤賭方法，即生成兩個0至1的隨機數μ1,μ2，且μ1＜μ2，取大于等于μ1*n小于等于μ2*n之間的位數，保留做為下一代可行解的一部分，例如一組可行解包括100位即需要部署100個智慧城市建筑到目標區(qū)域中，生成的隨機數為0.23和0.57，那么第23位到第57位之間的可選位置保留到下一代可行解中，也就是第23個到第57個智慧城市建筑位置不變，對其他建筑位置進行變換，以獲得下一代可行解；使用這種選擇算子的優(yōu)點在于能夠保留上一代可行解中的部分可選位置，加快搜索速度；
3)交叉算子為隨機多點交叉，即生成兩個可行解z和z′，隨機選擇兩個可行解中多組成對的標志函數zi和zi′，將二者的值進行互換，選擇這種交叉算子的優(yōu)點在于能夠避免搜索落入局部最優(yōu)。
4)變異算子采用隨機選擇變異的方法，即隨機選擇可行解的多個位，針對每一位代表的可選位置，選擇離該位置最近的未被選擇的可選位置，替換該位置，選擇這種變異算子的優(yōu)點在于有助于實現各建筑距離最近的目標，加快搜索速度，提高求解效率。
5)適應度函數為目標函數：且i,j∈[1,n]，i≠j，α為權重系數，α∈[0,1]。當目標函數50代之內不再變化或者迭代次數到達1000次時終止遺傳算法，取得最優(yōu)解，使用這種終止方式的優(yōu)點在于能夠防止過多的無效迭代，提高算法效率，也能夠保證最終可行解的優(yōu)越性。
步驟600，根據步驟500確定的選址方案，對智慧城市建筑進行部署。
其他與方法相同之處在此不贅述，詳情請參照方法說明部分。
本發(fā)明實施例首先根據部署區(qū)域的參數，自動計算智慧城市建筑可能部署的位置，其次結合智慧城市建筑的參數，確定智慧城市建筑選址的約束條件和目標函數，然后對智慧城市建筑選址方案進行求解，最終在達到預期效果的同時節(jié)省了人力物力，提高了部署效率。
最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。