浅析日照软件复杂建模和大体量计算创新性应用

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摘要：我们针对国内日照分析软件实际应用中，出现的日照复杂三维模型建模困难和复杂模型下的大体量日照计算计算速度慢、甚至无法完成实际工程计算等难点问题进行了比较深入的探讨和研究。

关键词：日照软件、复杂建模、大体量计算

中图分类号：TN711 文献标识码：A

目前，随着国内经济的飞速发展，人们对居住环境的要求不断提高，建筑物设计有关日照要求的国家规范和各个地方规范己经出台，国内日照分析软件近年来在建筑日照分析中迅速得到了广泛的应用。这些国内开发的日照软件共同的特点是符合贴切国家规范和各个地方规范要求，有的软件通过和某些地方规划主管部门进行合作的方式开发，通过了建设部或者相关权威单位的验证。针对国内广大建筑设计人员，简单易用，提供了专业的建模工具，可实现快速的建模过程，提供了较为丰富的日照辅助分析工具，部分软件进一步提供了较为先进的智能体量容积辅助计算分析工具。我们探讨了日照软件实际应用过程中出现的新的难点问题，日照分析对象的复杂三维模型建模问题，包含如立交桥建模等问题。

一、日照前处理中的复杂三维建模

1、传统日照分析模型特点

日照建模一般所占工作量比重较大，会占用日照分析全部分析时间中较大的一部分时间。目前国内日照分析软件一般都不直接使用建筑软件生成的三维建筑设计模型，而是在日照分析软件中单独完成日照分析前处理的建模过程，日照分析前处理模型具有自身的几个鲜明特点，如日照模型一般只对日照分析客体建筑物和可能对客体建筑物造成遮挡的主体建筑物进行建模，在建模中，往往对建筑模型进行了较大的简化，如生成建筑物对象一般都是较为简单的面片数少的拉伸体对象，使用建筑物的外轮廓线直接拉伸生成，然后再布置日照分析用的窗专业分析对象，窗一律都简化为矩形窗，布置屋顶、阳台和电梯房等需要考虑不能忽略不计的建筑附属对象等，其它建筑装饰构件等可以根据实际情况进行简化或者不布置，此外一般较大城市还会进行主体、客体范围分析，分析范围以外的建筑对象不再责任范围内不用进行建模分析，然后即可进行后续的日照专业分析计算。

如图1所示，该小区日照建模仅使用日照专业建模生成了建筑物对象、平屋顶、女儿墙和日照分析用的窗对象。使用日照分析软件提供的专业建筑对象如建筑物、屋顶、窗建模工具，熟练的用户可以在较短时间内快速生成简单的日照分析模型。这种日照分析模型总的面片规模较小，一般达不到上万个三角面片，一般日照软件都能够完成分析计算。

2、日照分析模型新特点

但是随着国内建筑形式的日新月异的多样化发展，各种异型、外观立面复杂的建筑物越来越多，即使是普通的居住建筑物，设计师也越来越注意建筑物的整体造型和外观的设计，日照专业建模工具建造各种复杂形体的建筑物越来越力不从心了。

二、下面我们以RSS软件建模分析

1、需求建模

功能概述:每个用户可以根据自己的需要，订阅感兴趣的网站内容，一旦网站更新，则定时将更新消息推送到用户客户端。用户可以通过客户端对需要进行订阅的网站进行答理，即增添会删除需要订阅的网站，修改备注并进行分类等;用户也可以对推送到客户端的消息进行答理，即用户可以收藏感兴趣的网络地址，以方便随时查询网络信息；用户也可以对客户端进行答理，即用户可以修改客户端获取更新消息的间隔时间；用户也可以更改皮肤，提高阅读器的视觉效果；同时，系统将自动生成用户历史记录的列表，存储用户最近点击阅读的网站地址信息。在需求建模阶段的一个主要任务是对用户的需求进行分析，找出系统的用例，绘制系统用例图。

找出系统外部的参与者和外部系统，确定系统的边界和范围：本软件属于单机软件，无后台答理，参与者只有用户。确定参与者所期望的行为。用户行为总结如下:答理订阅消息(添加订阅消息，删除订阅消息，分类订阅消息)，添加收藏，点击阅读添加历史记录，更改皮肤，修改客户端获取更新消息的间隔时间。

将系统行为命名为用例。系统用例命名如下:答理订阅消息(添加订阅消息，删除订阅消息，分类订阅消息)，添加收藏，添加历史记录，更换皮肤，修改更新间隔。

使用关联、包含关系处理系统行为的公共或变更部分见图2：

图2

编制用例脚本。A.用例名称:答理订阅信息；参与者:用户；用例描述:用户可以根据需要答理订阅的网站信息；主事件流:①打开答理订阅信息；②对订阅信息做出修改；③保存修改。主路径:选项-答理订阅信息；B.用例名称:添加订阅信息；参与者:用户；用例描述:用户可以添加自己需要订阅的网站信息；主事件流:①打开添加订阅信息；②输入需要添加的信息；③保存修改；主路径:选项-答理订阅信息-添加订阅信息；其他路径:软件界面快捷按钮。

2、系统建模

系统建模主要利用类图实现，建立类图的一般步骤:

1.研究分析问题领域，确定系统需求；

2.确定类，明确类的含义和职责，确定类的属性和操作；

3.确定类之间的关系。关联，泛化，聚集，组合，依赖；

4.调整和细化类及其关系，解决重复和冲突；

5.绘制类图，并增加相应说明；

图3

三、计算结果和实测数据对比

国家建筑工程质量监督检验中心采光照明质检部对日照分析软件RSS计算结果进行了测试验证工作。测试验证分为日照模拟计算与测试验证两部分内容。测试工作采用了现场日照观测与模型试验两种方法，通过记录瞬时日影和累计有效日照时间，并与软件的计算结果相比较，验证日照分析软件的正确性。见图5以及表1：

图4

表1

经过检测统计，实测数据与软件计算结果的误差在3分钟以内的占95.2%，误差在4分钟以内占98.4，误差全部在5分钟以内。在瞬时阴影的模型测试中，软件计算的时间间隔取为2秒，计算的阴影线和实际的阴影线基本一致。

我们以一个RSS阅读器系统开发为背景，探讨了基于UML的体系结构建模及其实现问题。由建模过程可以看出UML在体系结构建模方面存在很好的优势，它提供了一个统一的交流平台，而并且能够充分体现面向对象特性。总结的需求建模方法和系统结构建模方法也对类似软件的开发具有借鉴作用。

总之，面对日照分析出现的诸多工程应用难题，RSS日照计算软件在保证计算结果正确性的前提下，对日照复杂建模和大规模工程分析计算等难点进行了很多的独创性的研究工作，在解决这些问题的过程中进行了大量的技术创新研究，解决了一些复杂技术问题，并进行了大量的实验测试，这些技术和应用方法对促进国内日照分析软件的进一步发展，有很好的借鉴和参考价值。

参考文献：

[1].潘玉松.浅谈使用ANSYS时的建模方法.[J].成都电子机械高等专科学校学报.2012.

[2].彭仪普.地形三维可视化及其实时绘制技术研究.[J].西南交通大学.2011.