一种城市虚拟公园交互式组合设计系统及方法与流程

技术特征：

1.一种城市虚拟公园交互式组合设计系统，其特征在于，包括计算机管理系统、成本预算系统、数据存储单元、虚拟场景设计单元、移动式地理信息系统、LCD大屏幕显示装置，其中所述成本预算系统、数据存储单元以及虚拟场景设计单元集成于所述计算机管理系统，所述移动式地理信息系统和所述LCD大屏幕显示装置分别与所述计算机管理系统连接，所述数据存储单元与所述成本预算系统双向通讯连接，所述数据存储单元与所述虚拟场景设计单元双向通讯连接，所述移动式地理信息系统中的数据通过所述计算机管理系统在所述LCD大屏幕显示装置中显示；其中，所述计算机管理系统设置成管理公园设计组件数据；所述成本预算系统设置成对设计出的公园组件进行成本和价格预算；所述LCD大屏幕显示装置设置成显示和播放设计出的公园组件；所述移动式地理信息系统设置成实时地获取、存储、更新、处理、分析和显示城市公园的地理信息；所述数据存储单元设置成存储公园组件信息和数据；所述虚拟场景设计单元设置成虚拟期望的场景并将虚拟场景设计出来以供用户参考和研究。

2.根据权利要求1所述的一种城市虚拟公园交互式组合设计系统，其特征在于，所述成本预算系统包括组件获取系统、组件分析系统、组件计算系统和LCD小屏幕显示单元，其中所述组件获取系统的输出端与所述组件分析系统的输入端连接，所述组件分析系统的输出端与所述组件计算系统连接，所述组件计算系统与所述LCD小屏幕显示单元连接，其中所述组件获取系统设置成获取待预算的公园景观组件中数据信息；所述组件分析系统设置成对待预算的公园景观组件进行分析和归类以及统计，所述组件计算系统对所述组件分析系统设置成分析出的公园组件进行计算以便得出待预算的公园景观组件的结果，所述LCD小屏幕显示单元设置成显示待预算的公园景观组件的结果。

3.根据权利要求1所述的一种城市虚拟公园交互式组合设计系统，其特征在于，所述虚拟场景设计单元包括景观建筑三维模型创建单元，与所述景观建筑三维模型创建单元连接的植被模型与环境创建单元和材料资源创建单元以及虚拟场景设计测试单元，其中所述三维虚拟景观系统设置成全方位、多角度地可视化虚拟现实公园景观以便给用户以立体的体验；所述景观建筑三维模型创建单元设置成对景观建筑元素进行可视化和立体化设计；所述植被模型与环境创建单元设置成对不同植被和环境模型的构建；所述材料资源创建单元设置成对不同主体风格的设计组件资源的建立；所述虚拟场景设计测试单元设置成对初步设计出的公园组件进行结构合理性检测。

4.根据权利要求1所述的一种城市虚拟公园交互式组合设计系统，其特征在于，所述建模单元包括分别彼此连接设置的地形设计单元、景观设计单元、树木设计单元、道路设计单元和桥梁设计单元，其中所述地形设计单元、景观设计单元、树木设计单元、道路设计单元和桥梁设计单元中的任意一个单元均可以向其它单元调用单元信息，其中所述地形设计单元设置成对各种不同风格地形的设计；所述景观设计单元设置成对各种不同景观风格的设计，所述树木设计单元设置成对不同类型树木进行设计；所述道路设计单元设置成对不同道路类型进行设计；所述桥梁设计单元设置成实现不同桥梁风格的设计。

5.根据权利要求1所述的一种城市虚拟公园交互式组合设计系统，其特征在于，所述移动式地理信息系统包括输入/输出接口，与所述输入/输出接口连接且对地理信息进行数据采集的数据采集系统，与所述数据采集系统连接且对地理信息数据进行数据存储的数据存储器，与所述数据存储器连接且对地理信息数据进行处理的数据处理系统以及与所述数据处理系统连接且对地理信息数据进行传输的数据传输系统；其中所述数据传输系统为TCP/IP通讯协议或RS485串口通讯。

6.根据权利要求1所述的一种城市虚拟公园交互式组合设计系统，其特征在于，所述LCD大屏幕显示装置包括主机显示器和多媒体显示装置。

7.根据权利要求1所述的一种城市虚拟公园交互式组合设计系统，其特征在于，所述数据存储单元包括数据输入系统，与所述数据输入系统连接且对设计出的公园组件数据进行存储的数据存储器，与所述数据存储器连接且对设计出的公园组件数据进行综合管理的存储管理系统，以及与所述数据存储管理系统连接且对设计出的公园组件数据进行输出的数据输出系统，其中所述数据输入系统设置成实现设计出的公园组件数据的输入，是实现设计出的公园组件数据输入的物质载体；所述数据存储器设置成存储所述成本预算系统和虚拟场景设计单元的数据；所述数据输出系统设置成实现数据的输出，是数据输出的物质载体。

8.一种城市虚拟公园交互式组合设计方法，其特征在于，包括：对公园进行全新组合设计方法和对公园进行整修组合设计方法；其中，对公园进行全新组合设计方法包括步骤(S10)、(S11)和(S12)，其中：

(S10)采用虚拟场景设计单元对公园内部结构进行组合设计，得到公园效果，所述组合设计为从所述数据存储单元中调取虚拟场景设计单元中的景观设计组件，并将这些景观设计组件按照公园预期规定的设计标准进行设计；在本方法中，预期规定的设计标准是指按照设计者的思路和方法或者按照设计图纸进行设计的标准；

(S11)采用成本预算系统对设计出的公园内部结构进行成本预算，得到设计出的公园预算；

(S12)采用LCD大屏幕显示装置播放公园效果和公园预算结果；

其中对公园进行整修组合设计方法包括以下步骤：

(S20)采用移动式地理信息系统采集公园景观信息；

(S21)将所采集的公园景观信息存储在数据存储单元中；

(S22)在虚拟场景设计单元中通过数据存储单元模拟公园景观现状；在本方法中，运用数据存储单元中的现有数据，通过现有数据的信息组合，虚构出公园景观，实现对公园现状的模拟；

(S23)对所述公园景观现状进行调整和修改，获得新公园效果；

(S24)采用成本预算系统对新公园效果进行成本预算，获得新公园预算；

(S25)采用LCD大屏幕显示装置播放调整后的新公园效果和新公园预算结果。

9.根据权利要求8所述的一种城市虚拟公园交互式组合设计方法，其特征在于，所述步骤(S11)和步骤(S24)中所述成本预算系统为基于BP人工神经网络预测模型的方法进行预算，所述预算方法为：

(S111)在所述成本预算系统中建立BP人工神经网络预测模型，其中BP人工神经网络包括输入层、与所述输入层连接的隐含层、与所述隐含层连接的输出层，为后期的预算做比对；

(S112)通过所述组件获取系统从所述数据存储单元或所述虚拟场景设计单元中调取预算组件或元素；

(S113)通过所述组件分析系统对获取的组件单元数据进行分析、归类和存储,其中所述组件分析系统对所选择的待预算的公园组件样本中的每个公园组件进行初步预算，所述初步预算的方法为：在每个公园组件上标注单元公园组件的价格，然后对采用的公园组件的价格运用归类、叠加的方式进行累加，计算出总的公园组件的价格；

(S114)调用BP人工神经网络预测模型对待预测的公园组件进行再次预测，预测出的结果与初步预算的结果进行比对；如果误差超过0.5％，则再次调用BP人工神经网络预测模型，再次计算；如果误差小于或者等于0.5％，则认为是获取的最终结果，不再重新调用BP人工神经网络预测模型进行计算，BP人工神经网络预测模型使用结束，，则BP人工神经网络预测模型使用结束；

(S115)输出计算结果。

10.根据权利要求9所述的一种城市虚拟公园交互式组合设计方法，其特征在于，所述BP人工神经网络预测模型为基于Matlab软件建立起来的数据模型，建立所述BP人工神经网络预测模型的方法为：

(1)对BP人工神经网络进行初始化，对神经网络中的权值和神经元阈值进行初始化；

(2)收集待预测的设计出的公园组件，作为预测的样本，确定量化指标，选择待计算的设计组件，输入选择的公园组件并设置期望输出；

(3)根据计算公式求隐层和输出层各个单元的输出，其中n₁为隐含层单元数，n为输入单元数，m为输出单元数，a为[1,10]之间的常数；

(4)在范围[1,10]内，取一个定值，确定a的值，则为计算每层神经元的实际输出值；

(5)根据误差计算模型，求目标值和实际值输出值的误差，其中所述误差计算模型公式为：E_p＝1/2×∑(t_pi-O_pi)²，t_pi-i节点的期望输出值；O_pi-i节点计算输出值；

(6)判断结果是否满足需求：

(61)如果满足需求，则任务结束；

如果不满足需求，则进行以下步骤：

(62)重新计算隐节点误差；

(63)求误差梯度；

(64)修正权值；

(7)命令返回到步骤(1)，执行循环命令，直到权值稳定为止。