全景影像在城市研究中的应用进展综述

全景成像技术的进步,街景图像工具的普及,以及人工智能领域的计算机视觉、机器学习和深度学习技术的快速发展,推动了在城市研究中利用全景影像进行大规模、自动化的判别与解析。上述领域的快速发展促使近20年来全景影像、人工智能和城市研究领域之间涌现了大量交叉成果。借助文献计量工具中常用的CiteSpace和VOSviewer作为分析平台,梳理了全景影像在城市研究中的应用进展。首先利用文献共被引聚类网络与术语时区图,划分了全景影像在城市研究中的三个发展阶段。然后借助合著网络和关键词聚类分析,梳理了各阶段全景影像在城市研究中的合著关系、全景影像的获取方式、图像信息的提取技术,归纳了全景影像在城市研究中的四个主要应用领域:城市建成环境、城市景观环境、城市物理环境和智慧城市。最后在历史分期视域下,剖析了促成全景影像应用领域发展的主要驱动因素,并总结了应用全景影像的城市研究目前存在的挑战和未来的发展趋势。

基于全景图的城市街谷平均辐射温度计算模型研究

在评估城市街谷热环境对居民生活质量的影响时,明确街谷的微气候条件,尤其是平均辐射温度(Mean Radiant Temperature,MRT)对于改善城市热环境具有重要意义。现阶段,利用基于鱼眼图的天空视域因子(Sky View Factor,SVF)计算方法较为繁琐且难以实现大范围街谷MRT的时空分布评估。因此,本研究旨在通过全景图像技术,提出一种快速大量计算城市街谷MRT时空分布的新方法,并进一步考虑城市街谷中树木的影响,以改进传统模型。本研究首先基于全景图像批量获取城市街谷中的SVF,并结合城市街谷中的几何特征和植被视域因子,通过改进的平均辐射温度计算模型对单点的MRT进行计算,同时采用定点实测数据对该模型进行精确度验证,并将其应用于西安市街谷MRT的实际计算中。研究结果显示,经过模型验证,本研究方法具有较高的精度,相对误差大多数情况下在20%以内,RMSE在2.85~4.66℃。同时,模型与实测数据的一致性较好,能够清晰地反映MRT的变化趋势,R2大于0.74,IA大于0.80。与仅考虑单一不透水面的计算模型相比,考虑树木植被后的模型精度有明显提升,RMSE从5.15℃降至3.87℃,模型的R2由0.72提升至0.74,表明改进模型与观测结果具有更好的一致性。提出的基于全景图的MRT计算方法不仅提高了评估城市街谷热环境的效率和精度,而且通过考虑树木植被的影响,为城市规划和绿化管理提供了更加科学的指导。此外,本研究的方法和结论能够为城市热岛效应的缓解和城市生活环境的改善提供理论依据和技术支持。通过实例分析,研究成功地应用于西安市,展示了2021年7月14日上午9:00的街谷MRT分布图,为后续的城市热环境评估和改善工作奠定了基础。

基于跨层次聚合网络的实时城市街景语义分割

随着自动驾驶技术的迅速发展,精确高效的场景理解显得尤为重要。城市街景语义分割旨在准确识别并分割出行人、障碍物、道路和标志物等要素,为自动驾驶技术提供必要的道路信息。然而,当前的语义分割算法在城市街景分割中仍然面临一些挑战,主要表现为不同类别的像素区分不够清晰、对于复杂场景结构的理解不够精准以及对小尺度对象或大尺度结构的分割不准确等问题。为此,本文提出一种基于跨层次聚合网络的实时城市街景语义分割算法。首先,在编码器末端设计了结合跨层次聚合的金字塔池化模块,用于高效提取多尺度上下文信息;其次,在编码器和解码器之间设计了跨层次聚合模块,通过引入通道注意力机制增强信息的表征能力,逐级聚合编码器阶段的特征以充分实现特征复用;最后,在解码器阶段设计了多尺度融合模块,在通道维度聚合全局信息与局部信息,促进深层特征与浅层特征的融合。将所提算法在两个通用的城市街景数据集上进行了验证。在一张RTX3090显卡上(TensorRT测速环境),本文算法在Cityscapes测试集以294 FPS的实时性达到73.0%mIoU的准确性,在更高分辨率的图像上以164 FPS的实时性达到75.8%mIoU的准确性;在CamVid数据集以239 FPS的实时性达到74.8%mIoU的准确性。实验结果表明,本文算法在准确性与实时性之间取得了有效平衡,对比其他算法的语义分割性能具有显著提升,为实时城市街景语义分割领域带来了新的突破。

基于城市街景和深度学习的老龄人群安全感知评价研究--以沈阳市中心城区为例

随着我国社会老龄化不断加剧,面向老龄人群的精细化规划设计方法需求迫切。相关研究表明,建成环境的感受是否安全,将直接影响老龄人群开展日常活动的意愿和强度。在新技术的支持下,大规模快速测度城市空间情绪感知已成为可能。因此,建立老龄人群的城市空间“感知—评价—优化”分析框架有助于精细化规划设计的实现。本研究以重度老龄化的特大城市——沈阳市中心城区作为研究对象,采用深度学习对城市街景要素进行语义分割;建立人机对抗的老龄人群安全感知随机森林模型,并对沈阳中心城区的街景进行评价。此外,研究还采用冷热点聚类、增强归回树(BRT)模型等方法,探讨了城市空间中老龄人群安全感知与建成环境之间的关系。结果表明:第一,沈阳市老龄安全感知水平呈现显著的空间异质性,总体趋势为内高外低;第二,研究基于冷热点聚类模型分析得到了安全感知空间聚类特征,并分析其与不同用地性质的概率分布关系;第三,在不同用地类型下城市老龄安全感知冷热点集聚差异显著,居住用地热点呈片状分布、商业用地呈南北线状分布、公共服务设施用地由于分散且数量较少而聚类不显著;第四,研究基于BRT模型分析了人机对抗模型中,街景要素与安全感知水平的贡献水平和边际效应。研究结果对面向老龄人群的精细化规划和设计提供了一定支撑。

省级城乡历史文化价值体系规划框架与建构方法

新时代城乡历史文化保护传承体系包含国家、省、市(县)三级管理体制,省级城乡历史文化保护传承体系具有“承上启下”的关键作用,省级城乡历史文化保护传承体系的建设须以价值体系建构为引领。聚焦省级城乡历史文化价值体系建构与落实,以《陕西省城乡历史文化保护传承体系规划》为例,探索与建构基于整体观及“三全一联动”策略的规划框架,总结了包涵“梳理历史脉络,提炼价值框架—建构空间格局,彰显省域价值—完善保护名录,夯实价值支撑—明确市(县)任务,落实价值传导”的规划方法,旨在为相关研究与实践提供参考,为增强省级层面城乡历史文化保护传承的整体性和系统性提供技术支撑。

一种历史城区景观感知的有效途径——广州历史城区天台视点遴选及其眺望景观保护与运营

历史城区风貌保护与景观感知是近年来城市规划工作关注的重点。针对公众实际观景行为的调查研究显示,天台成为公众感知历史城区景观的重要视点,究其原因在于相较于地面视点,天台通过较高的视点高度,有效提升了视域面积和最远可视距离,创造出更好的观景体验。研究以广州历史城区为例,筛选出6个待培育的天台视点,将其划分为高层天台和低多层天台两类;进而借助Arcgis软件对天台视点景观视野特征进行量化解析并制定视廊导控方案;最后从监测机制、法律保障、功能交通组织和产权配置角度思考天台运营管理模式,为历史城区景观管理提供新思路。

基于深度多视图网络的政务事件分拨方法

12345政务服务便民热线是由各地市政府设立的专门受理热线事项的公共服务平台。随着政府信息化进程的推进,12345热线作为市民与政府交流纽带的重要性大大提高,并对事件处置的效率提出了更高的要求。针对传统事件分拨方法主要依赖于分拨人员人工操作、速度较慢、准确率不高,且需要消耗大量人力资源的问题,文中提出了一种基于深度多视图网络的政务事件分拨方法。首先,通过自监督学习训练带权重的图卷积神经网络,从历史记录中抽取事件归口-分拨部门的分拨行为特征作为事件的归口视图。其次,使用经过政务领域语料微调的BERT模型,提取事件描述与事件标题的语义特征,得到事件的语义视图。然后,使用基于交叉注意力机制的残差网络,将事件的两种视图融合,得到事件的融合表征。最后,将融合表征输入分类器,得到事件分拨的结果。在南通市12345热线的数据集上进行实验,结果表明,所提方法在各项指标上均优于其他基线方法,能够有效提高事件分拨的效率。

城市眺望景观规划控制研究——以日本广岛市为例

城市眺望景观作为城市风貌保护和特色文脉塑造的重要组成部分,在现代城市规划中发挥着关键作用。当前世界各国对于眺望景观已开展大量理论研究和建设实践,我国同样进行了有益探索,但在眺望景观规划的整体性、系统性和建设性方面仍有待深入。广岛市以二战原子弹爆炸场所为核心,在战后重建过程中逐步构建了较为完备眺望景观规划控制体系,突破了欧美国家在法律法规、控制方法及操作实施层面所存在的局限,开辟了全新且独特的视角。探讨日本广岛市在城市眺望景观规划控制方面的经验与措施,在厘清其发展脉络的基础上重点梳理其体系建构、保护内容和技术方法,为我国城市眺望景观实践提供了有益借鉴。

中国式花园城市:理论构建与实践路径

花园城市是生态文明潮流下营造和谐人居环境的一种理想模式,与中国本土文化和城市发展形势相结合被赋予了更丰富的内涵。中国式花园城市吸收国外花园城市建设经验,延续中华传统自然山水观意蕴,拓展现代生态都市主义理论,成为建设人与自然和谐共生现代化的重要载体。其特性包括系统性、人民性、人文性、生态性、强韧性等。在具体构成上以城市要件、环境要件和连通要件为支撑,涵盖微观花园要素、中观花园场景、宏观花园体系三个层次。实践方面可在景观设计上建设开敞花园空间、在空间形态上打造全域花园体系、在功能设置上营造多元花园场景、在治理方式上共享多重花园红利。

巴黎:风暴之眼——从大革命景观看巴黎的城市空间演变

本文从法国大革命时期路易十六斩首事件引入,展开断头台作为巴黎“风暴之眼”的图像与空间分析。同时,借助建筑学、现象学、城市视觉文化、社会学等研究视角,展现革命空间、宗教空间、墓葬空间中头颅的展示秩序,进而延伸出一条以“头颅景观”为线索的巴黎城市化道路。本文后半部分,聚焦“现代生活中的巴黎”,以19世纪奥斯曼领导下的“巴黎大改造”为背景,通过围绕协和广场展开的空间分析,展现革命场所对于城市空间秩序的“修正”作用,借助革命历史揭示出巴黎城市景观的崭新维度,最终延伸出系列有关遗产空间、历史场所的现代性问题。

滨海城市山海眺望点选取研究——以青岛海滨风景区为例

随着我国的城市建设的不断发展,城市眺望景观得到重视。构建城市山海眺望系统对展示滨海城市整体特色风貌、制定城市眺望景观规划导则有积极的影响。本研究通过网络数据分析、实地调研、GIS可视化分析的方法对青岛城市周边山体区域面向城市滨海区域的合理眺望视距进行筛选,筛选出山体区域高点眺望点与滨海区域低点眺望点共31个。从眺望点的交通可达、环境品质、观景数量和眺望景观的视觉层次、天际线质量、视线通畅度几个方面进行评价,将眺望点分为三个等级,规划出望山、观海、看城三类视觉廊道,构成了青岛海滨风景区山海眺望系统。

融合出租车轨迹与街景图像的城市街道空间分类方法

城市街道空间是一种复杂的公共活动场所,是城市功能的重要空间载体。然而现有研究通常只聚焦于街道空间的交通功能,忽略街道空间所承担的其他功能类型,给街道的设计以及品质优化带来阻碍。为此,文章提出了一种融合出租车轨迹与街景图像的街道空间城市功能分类方法,该方法基于出租车轨迹数据构建城市居民在街道空间上的动态出行特征,基于街景图像构建街道空间的物理环境特征,并采用K-Means聚类算法对街道空间进行聚类。并以深圳市宝安区为例进行实验,结果表明,该方法能识别出商业、交通和居住3种类型的街道空间,识别结果可为街道空间设计与品质优化提供参考。

基于生成式大模型的老年友好城市设计--以杭州市街道为例

中国正面临深度老龄化的挑战,建设老年友好城市已成为迫切目标。本研究利用百度“文心一格”大模型,结合居民对街道的老年友好需求生成改造方案,进一步统计分析各群体的老年友好需求差异及整体特征。研究发现:第一,生成式大模型可以有效地应用在老年友好城市设计;第二,女性更关注老年友好街道的环境设施功能,男性更关注街道形态;受教育水平越高,老年友好街道的绿化率需求越高;第三,当前街道的天空开敞度、围墙(栏)、步行道、路灯、车流和车行道现状与老年友好街道需求之间仍存在差距。本研究以期为老年友好理念下的城市规划和设计提供创新方法和实践参考。

城乡融合推动乡村生态振兴的实现路径研究——基于马克思的生态观视角

在马克思生态观的指导下,挖掘乡村生态振兴建设的过程中面临城乡生态制度、生态产业、生态科技创新难融合的困境。建议促进城乡生态政策体系融合,夯实乡村生态发展制度保障;推进城乡生态产业全流程融合,加速乡村生态产业发展;强化城乡生态科技创新融合,提升乡村生态科技创新水平,以此加快乡村生态振兴的进程。

自适应多视图融合图神经网络地铁客流预测模型

针对传统方法对地铁车站的多视角空间交互建模不足的问题,本文提出自适应多视图融合图神经网络模型(Adaptive Multi-view Fusion Graph Neural Network Model, AMFGNN)进行地铁车站短时客流预测。在空间维度,模型包括了物理拓扑图、线路可达性图、空间距离图等多个局部视图,并使用图注意力网络(Graph Attention Networks, GAT)学习每个视图内车站间的动态空间交互;以单视图车站为中心节点,结合其他视图中该车站作为邻居节点构建融合视图,并使用GAT学习多视图间动态交互;在时间维度,使用门控循环单元神经网络学习车站客流的时变特征。以重庆市地铁网络为例,全网出站客流的预测实验结果表明:相较于基线中的物理虚拟结合图网络模型(PVCGN),AMFGNN的平均绝对误差和均方根误差分别降低3.06%和2.49%。多视图内节点间注意力分数可视化结果表明,基于GAT的多视图建模思路能够自适应地融合不同视图中提取到的车站空间信息。此外,AMFGNN模型性能影响因素分析结果表明,以物理拓扑、线路可达性等结构稳定的视图作为中心节点构建融合视图能够获得更准确、稳定的预测模型。

城市建筑形态特征与地表温度关系研究

城市建筑形态与地表温度关系研究,能够为城市未来空间形态优化、城市热岛效应缓解等提供科学参考。以重庆市南岸区为研究区,基于Landsat-8数据和城市建筑物调查数据,开展地表温度与城市建筑形态指标(平均建筑密度、平均建筑高度、建筑容积率、平均建筑体积、天空开阔度)相关性研究,分析不同梯度视角下地表温度与城市建筑形态指标的线性关系特征,建立多元线性回归模型,分析城市建筑形态对地表温度的影响及其差异性。结果显示:城市建筑形态指标中仅平均建筑密度与地表温度相关性较高,其余指标相关系数均较小,表明在山地城市区域地表温度对建筑形态指标响应不强;建立城市建筑形态指标与地表温度多元线性回归模型,因子数量越多模型越准确,但计算复杂度越高,且超过3个因子后模型虽然与地表温度相关性增加,但增加幅度较小,在兼顾模型准确性和计算复杂度时考虑2因子或3因子模型较为适宜。

基于街景目标检测的城市人群活动研究——以武汉市汉正街为例

近年来,机器学习、计算机视觉等课题与其他学科之间的联动愈加频繁,在建筑学、城市空间的研究中起到跳板式的作用。本研究使用Mask-RCNN目标检测算法,对武汉市汉正街地区街景图像中的“板车工”人群进行图像分析与统计研究,统计全局街景图中检测到的目标数量,研究“板车工”人群活动特征及其面临的交通压力,以及反映出的城市空间使用问题。通过此类人群活动的数据化与可视化成果,提出指导城市设计中对于重点区域的选择,同时提出对用于城市研究的检测模型应当增加“人—物”的组合标签,以适用复杂的人群活动研究。

Fringe View: Problems and Construction of Human Settlement Environment for "Village-in-City"

The construction of human settlement environment is one of the important contents in the domain of sustainable development. We try to annotate human settlement environment for "village- in-city" from the angle of fringe view. According to the macro-system thought of human settlement environment science, the evolvement, which can be generalized into four phases, connotation and problems (including social, economic, and environmental problems) of "village-in-city" are discussed primarily in this paper. Some domestic and international researches and practices are also summarized and assessed in the paper. Based on the analysis, some appropriate clues and suggestions for the construction of "village-in-city" have been put forward.

“鸟瞰式”都市影像的视觉文化分析

伴随着媒介技术的发展,出现了一系列“鸟瞰式”的都市媒介景观,这些景观表现为组织化的都市形象宣传片、娱乐化的都市影视意象、平台化的位置景观、个性化的无人机拍摄的短视频,其在视觉思维、视觉内容、视觉角度方面有着独有的特征,蕴含着认识都市空间和当今视觉文化生产的别样价值,成为独有的“鸟瞰式”美学。

中观尺度城市建成环境对疫情空间风险的影响探析

全球新冠肺炎疫情持续蔓延背景下,建成环境对大流行病传播风险的空间应对已成为当前城乡规划领域关注的重点。为揭示中观尺度城市建成环境对新冠肺炎空间分布的影响机制,研究以2020年武汉中心城区疫情集中爆发社区及其街道为基本研究单元,立足疫情传播特征借助ArcGIS和Pycharm平台对社区及街道两类数据进行提取和计算,基于克里金插值和语义分割模型获取街道开敞度、交通拥堵度、土地利用混合度、容积率等9个建成环境特征,并在此基础上,利用地理加权回归模型构建疫情空间风险指标体系。研究表明:一、社区及街道建成环境要素与疫情空间风险紧密相关,语义分割模型在街道建成环境要素测度上具有方法优势;二、存在4个通过稳健性检验的显著影响要素,其中道路密度、土地利用混合度、交通拥堵程度与疫情风险分布呈显著正相关,路网宽度和疫情风险分布呈显著负相关;三、地理加权回归模型相较于OLS模型充分地考虑了各因素的空间解释,通过回归系数分析了不同风险指标的空间效应,所构建的疫情空间风险评价体系指出传染病防治规划策略宜结合社区及街道等多种尺度的建成环境要素。本研究结果为中观尺度城市建成环境下传染病防治的空间对策制定提供依据。