基于机器学习的风景园林智能化分析应用研究

机器学习使实现数据的智能化处理及充分利用数据中蕴含的知识与价值成为可能。探索基于机器学习在风景园林领域智能化分析应用的途径,开展3个实验。其中2个与数据分析研究相关,提出基于调研图像色彩聚类分析的城市色彩印象和基于图像识别技术的景观视觉质量评估与网络应用平台部署实验。最后1个实验与数字化设计创作相关,提出用于设计方案遴选的地形生成方法,包括2个子项目:应用深度学习生成对抗网络(GAN)的地形生成和建立遮罩、预测未知区域的高程。3个实验应用到机器学习中分类、聚类和回归3个主要方向中的算法以及深度学习的生成对抗网络,对传统的研究问题提出了基于机器学习新的研究方法。因此,在应用机器学习风景园林领域,可以有效地从多源数据中学习相互增强的知识,发现问题,并提出解决问题的新方法。     

基于样式生成对抗网络的风景园林方案生成及设计特征识别

【目的】人工智能算法能否有效习得风景园林设计特征是一个值得探讨的问题。【方法】采用样式生成对抗网络2代（style generative adversarial network2, StyleGAN2）算法,通过算法训练生成风景园林设计方案;之后拆解StyleGAN2算法中的w向量,采用主成分分析（principal component analysis, PCA）降维方法和无监督学习K均值聚类方法可视化w向量特征;最后根据w向量的数据特征和生成结果的关联,分析算法对设计方案特征的提取能力。【结果】StyleGAN2可以为不同类型的场地生成高质量和多样化的设计方案,并且可以识别和提取一些高维抽象设计特征,如植被密度、水域面积、铺装面积、道路网络结构等。【结论】神经网络不仅可以识别图像形态特征,还可以在没有人类指导的情况下,无监督学习识别部分抽象的高维设计特征。但目前大部分设计特征耦合性较高,这是风景园林工作的复杂性和算法低可解释性共同导致的,需要未来进一步探索。     

基于GAN网络的面部表情识别

本文为了解决姿态不变的面部表情识别即在任意姿态下的面部表情识别问题,提出了一种端到端的深度学习模型,该模型利用不同的姿态和表情进行面部图像合成扩充训练集,提高了模型的准确度,并有效地解决了姿态不变的面部表情识别问题。本文将介绍表情识别的主要过程以及模型中使用到的生成对抗网络(GAN)。     

基于pix2pix的类平面图生成及评价方法研究

文章定义“类平面图”的概念，通过统一规则生成4 556套不重复的类平面图样本，以此解决样本收集和量化评价难的问题；并基于pix2pix算法，设置单一GAN、堆叠GAN两种构架的生成模型，从生成图与真实图的像素相似度和主观评分两方面评价模型的学习效果。结果显示：(1)单一GAN模型的学习效果随样本量和学习回合的增加而稳步提升，而堆叠GAN模型的学习效果与训练参数的相关性较弱；(2)从像素相似度的平均值来看，单一GAN模型优于堆叠GAN模型；(3)从像素相似度的最高值和主观评分来看，堆叠GAN模型优于单一GAN模型；(4)整体而言，单一GAN模型生成的平面图空间分割更清晰，对规则的学习效果也优于堆叠GAN模型。研究结果为后续复杂建筑的训练、生成图中的断线优化、损失函数梯度的降低提供研究思路，也为大规模生成数字建成环境提供技术和理论基础。     

综合GAN与CNN的应急疏散快速风险评估方法

针对大型公共场馆疏散风险评估问题,提出一种综合生成对抗网络(GAN)与卷积神经网络(CNN)的应急疏散深度学习评估模型,通过WGAN(Wasserstein GAN)进行数据增强,解决疏散数据不足的问题,并基于CNN,分别采用LeNet以及ResNet两种网络结构进行数据训练.以某大型体育馆为例,应用该方法进行疏散风险...     

基于深度卷积生成对抗网络的植物图像识别方法的研究

提出使用深度卷积生成对抗网络进行植物图像识别方法.首先,利用生成式对抗网络生成植物图像样本,然后,利用判别网络中的卷积神经网络来提取图像特征,实现对生成网络产生的样本进行判别,以提升模型对图像数据分布的理解,从而达到了通过构建卷积神经网络对生产样本的质量进行测试的目标.实验结果表明,该方法生成的植物图像能够有效的提高卷积神经网络的识别准确率.     

居住区性能模拟图像预测生成方法研究

为解决传统用数值模拟软件调整居住区设计方案物理性能的繁琐流程,提升以性能优化为导向的设计方法的实用价值。立足于深度学习,以对居住区较为重要的两项物理性能（风环境和日照环境）为例,构建基于条件生成对抗网络（CGAN）的性能模拟图像预测模型。实验结果表明：该方法的提出可在有限的误差范围内快速预测生成目标布局对应的性能模拟图像。建筑师可根据预测生成的性能模拟图像对目标方案的总平面图进行调整优化,提高工作效率,在住区强排的初步设计阶段具有较强实用性。     

基于轻量级CNN的电机轴承故障诊断研究

针对深度学习在嵌入式或移动端设备中用于故障诊断时,受限于有限的硬件资源而又需要有足够的效率和精度的应用需求,提出基于轻量级卷积神经网络的电机滚动轴承故障诊断方法。首先对滚动轴承的振动信号数据集进行连续小波变换生成固定尺寸的时频图,并以此方式生成数据集输入网络进行训练。使用测试集进行测试,结果表明,所生成的故障诊断预测网络模型具有较高的识别精度和识别速度,准确率达到99%。通过验证噪声对网络的影响,表明所使用的网络具有较好的鲁棒性和泛化能力。     

基于合成点云与深度学习的建筑构件智能识别方法

本文研究了利用三维建筑信息模型生成的合成点云来训练深度学习算法以实现建筑构件智能识别的可行性。为了实现这一目标,本文首先提出了一种通过三种常见的商业软件将建筑信息模型转换为合成点云的原始方法。然后使用这些合成点云作为模拟数据集来训练深度学习模型,比较在不同数据集(真实数据集与合成数据集)下训练模型的智能识别性能,以验证合成点云数据集的有效性。实验结果证明了利用建筑信息模型生成的合成点云实现智能识别的可行性,合成数据集与真实数据集的训练模型其识别准确率仅相差3%,进一步表明了在智能识别中使用合成数据集代替真实数据集的可能性。该方法也为研究人员提供了一种新的方法来构建特定的数据集,用于他们自己的智能识别与语义分割研究,并为三维重建工作做出了贡献。     

基于生成对抗网络的校园总平布局生成式设计探索——以小学校园为例

总平布局设计是方案设计前期的重要环节,需要综合考虑用地条件、功能需求和设计规范等多种因素的要求与制约。本文以小学校园总平布局设计作为切入点,从设计的逻辑思维过程与机器学习算法模型特点入手,探讨利用生成对抗网络(GAN)的机器学习的理念与方法,提出了实现基于特定用地条件的校园总平布局设计自动生成的思路与方法。通过对生成结果定性与定量相结合的分析,本文发现充分结合建筑设计专业思维与任务特点构建生成对抗网络能够获得比普通网络更好的总平布局生成效果。     

面向国土景观风貌管控的中国国家 公园空间布局研究

中国国家公园作为自然保护地的主体,在国土尺度下保护具有代表性景观风貌发挥着重要作用。中国国家公园体制建设尚处于起步阶段,国家公园的空间布局成为体制建设的核心问题。合理规划中国国家公园整体空间布局,有助于在国土尺度下进行景观风貌管控。景观风貌是一定范围内景观特征的反映。通过引入景观特征评估方法,制定了用于遴选国家公园的综合区划方案,分析了国家公园建设潜在区域,并在此基础上结合分析各国国家公园的面积、离散度等指标,对中国国家公园空间布局关键指标进行限定,以期对中国国家公园的整体空间布局提供参考。主要结论如下：1)中国景观特征综合区划方案包括7个一级景观特征区域、115个二级景观特征区;2)国土面积的25.12%可以作为国家公园建设潜在区域;3)建议国家公园设立的数量为65～133个,国家公园总面积占国土面积的5.23%～10.70%。     

从《职业展望手册》看美国风景园林师的职业发展现状

美国风景园林师在土地资源利用以及自然和文化景观的规划、设计、保护与管理等方面发挥着重要的作用,他们与其他相关职业人员合作,为社会大众创造出了优美、健康而舒适的工作与生活环境.通过对1996-1997年至2010-2011年以来《职业展望手册》的分析,探寻该职业的发展与变化情况.具体分析的内容包括职业的工作性质与领域、就业的方式与条件、职业准人条件与教育、职业规模与薪酬等方面,并由此提出对我国风景园林师职业发展的几点启示.     

珠三角基塘景观格局演变特征及驱动 因素研究——以佛山顺德区为例

基塘系统作为一种水陆相互作用的人工复合农业生态系统,是珠三角地区乡土景观的重要组成部分。近年来,随着城镇化的快速发展,基塘系统的景观格局发生巨大改变,其农业生产功能和生态功能逐渐退化。以佛山顺德区为例,基于1979—2020年的Landsat遥感影像进行ENVI解译,在此基础上利用9个景观指数研究区域基塘景观格局的演变规律,并对其驱动因素进行分析。结果表明,1979—2020年,顺德区基塘、耕地和林地向建设用地转化明显,整体景观呈现非均衡化趋势分布;基塘景观的破碎度不断增加,优势度和团聚程度下降,部分基塘逐渐萎缩。驱动因素分析结果表明,人文因素是影响顺德区景观格局变化的主要因素,具有负向效应的空间推动作用。     

关于城市闲置土地景观化处置的思考

对城市闲置土地给城市带来的问题进行归纳,对现行处置方式进行简要分析,根据主要问题找出直接改善的方法,从改善城市生态环境,维护城市景观形象的角度对城市闲置土地的景观化处置提出几点建议,旨在为城市闲置土地的处置工作提供策略方向。     

浅谈创造地域特色的墓园景观——以宁波同泰嘉陵墓园改造规划设计为例

从传统简单的墓碑罗列转换成了作为风景规划的墓园,墓园景观的含义已经有了质的飞跃.墓园不仅局限于传统的埋葬骨灰的功能,还承载了缓解祭祀人群的哀伤情绪,寄托生者对逝者的思念之情,在一定程度上还起到了传承地方文化的作用.该文通过对宁波同泰嘉陵墓园景观分析,阐述了新型基因景观建设中地域文化的运用.设计探寻园林景观与建筑、现代风...     

景德镇瓷器街传统景观意象重构

千年瓷都景德镇,其最具代表性的街道——"瓷器街"的景观意象正面临着衰落。如何使其景观意象具体化、鲜明化,体现出时代的连续性,并力求在日新月异的现代社会中更好地发展,是亟待解决的问题,也是值得深入研究的问题。基于此背景,从城市意象的角度出发,着重对瓷器街所处的周边环境及其自身景观的演变衰落进行调查,结合国内外相关理论和实践以及景德镇城市发展规划要求,对瓷器街的整体空间形态及景观意象的重构提出设计策略,以保持空间维度上的"统一性"与时间维度上的"连续性",从而唤起人们对瓷器街历史的"集体记忆",为瓷器街传统活力与传统景观意象的营造提出可行的解决方案。     

Proposing an agricultural belt to protect a city’s semi-rural characteristics: The example of Bartın,Turkey

Urban sprawl, a type of urban expansion, is perceived as a global problem due to changes in land conversions and landscape patterns. Farms, forests and shores have been converted into urban areas; this transformation affects energy flow, biochemical cycles and climatic conditions. To follow and evaluate the physical, social and ecological results of urban sprawl, we identified and measured temporal changes in land use and land cover. This is especially important for urban planning policies. In this study, temporal change is identified in the city of Bart?n using remote sensing and landscape metrics. An analysis of land cover and land transformation was done with LANDSAT5 TM/ETM satellite images from 1985 and 2015. These images were used to identify agricultural areas as land that has most commonly undergone drastic changes. Bart?n is a small semi-rural city that has undergone significant changes. Among the most important reasons for these changes were uncontrolled urban sprawl due to political and administrative decisions that lacked long-term planning and a comprehensive city plan. This study examined the risk factors for loss of semi-rural characteristics using the example of Bart?n city. To protect semi-rural city characteristics and control urban sprawl, we propose an agricultural belt based on spatial suitability and an evaluation of landscape metrics.     

唐至清代桂林风景建筑营建历程及 机理——基于地方古文献的分析

唐至清代桂林风景建筑依托喀斯特地貌营建,是反 映山水、建筑、城市三者和谐共融的经典杰作。通过古文献信 息采集、现场踏勘等方法,借助历史地图转译、地理信息系统 等技术,从整体上探究了唐至清代桂林风景建筑的营建历程与 机理。研究认为风景建筑的营建历程可划分为成长期、全盛 期、成熟期3个阶段;厘清了不同阶段风景建筑的分布特征、 建设目标、营建特质与发展态势;揭示了风景建筑依托优越山 水的选址智慧、呼应空间结构的秩序建构、基于价值导向的审 美意境等营建机理,以期对桂林风景建筑形成新的理论认知, 也为未来风景建筑的地域性创作提供支撑。     

论控制性详规中山水景观的保护与再创—以宜昌市五龙片区控制性详规为例

结合宜昌市五龙片区的控制性详细规划,分析了控制性详中山水景观保护与再创的背景及意义;并着重从基地使用、建筑布局、景观设计、空间组织等角度探讨了控制性详规中山水景观保护与再创的原则和方法;最后提出对于山水景观保护与再创的支撑体系——景观敏感区的保护措施。     

基于GIS分析的西北地区土地利用与景观格局演变研究——以甘肃省兰州市为例

以西北地区重点城市兰州为研究对象,借助ENVI和GIS软件对兰州市1990、2000、2010年及2018年遥感影像图进行解译处理,得到兰州市4期土地利用型图。在此基础上进一步运用Fragstats及SPSS软件,进行类型变化、动态度、转移情况、相关性及景观格局指数分析,探寻其变化情况及影响因素。结果显示:(1)1990—2018年间,研究区土地利用和景观格局发生了明显变化,耕地、草地等自然景观利用类型面积逐年减少,建筑用地等人工景观利用类型面积则逐年增加;(2)驱动因素分析表明人为驱动因素GDP与城镇化率等是驱动土地利用变化的主要因素,总体变化与城市化的加快密切相关;(3)景观指数分析表明,人工景观的无限制扩张,导致整体景观向破碎化发展,景观复杂程度增加,斑块逐渐趋于分散。综上分析认为,兰州市的土地利用与景观格局状况在28年间趋于复杂,城市化发展是造成土地利用和景观格局向人工发生演变的重要因素。兰州市需要贯彻可持续发展理念,结合自身优势进行绿色生态农业及水域建设。