(57)【要約】【課題】天空率算出の処理時間を短縮する。【解決手段】建築物の３次元データが予め記憶する手段と、記憶されている建築物の３次元データを参照して、天空率算出点の周囲に存在する建築物の平面図を生成する手段と、平面図上において、天空率を算出する天空率算出点の位置を定義する手段と、天空率算出点を始点とする半直線を定義する手段と、平面図上において、半直線と交わる建築物を選択する手段と、選択された建築物のうち、天空率算出点から建築物の頂点に対する仰角が最大である建築物を特定する手段と、特定した建築物の頂点の射影点を求める手段と、天空率算出点を始点とする半直線の方向を離散的に変化させた場合について、射影点を繰り返し求め、求めた複数の射影点に基づいて、天空率算出点における天空率を算出する手段とを備えた。【選択図】図１
2009271627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の３次元データが予め記憶された建築物データ記憶手段と、
前記建築物データ記憶手段に記憶されている前記建築物の３次元データを参照して、前記天空率算出点の周囲に存在する建築物の平面図を生成する平面図生成手段と、
前記平面図上において、天空率を算出する天空率算出点の位置を定義する算出点定義手段と、
前記天空率算出点を始点とする半直線を定義する直線定義手段と、
前記平面図上において、前記半直線と交わる建築物を選択する建築物選択手段と、
前記建築物選択手段により選択された建築物のうち、前記天空率算出点から前記建築物の頂点に対する仰角が最大である建築物を特定する建築物特定手段と、
前記建築物特定手段により特定した建築物の頂点の射影点を求める射影点算出手段と、
前記天空率算出点を始点とする前記半直線の方向を離散的に変化させた場合について、前記建築物選択手段と前記建築物特定手段とにより建築物を選択した後に特定した建築物に対して、前記射影点算出手段により該建築物の頂点の射影点を繰り返し求め、求めた複数の射影点に基づいて、前記天空率算出点における天空率を算出する天空率算出手段と
を備えたことを特徴とする天空率算出装置。
【請求項２】
建築物の３次元データが予め記憶された建築物データ記憶手段を備えた天空率算出装置上のコンピュータによって天空率を算出する天空率算出プログラムであって、
前記建築物データ記憶手段に記憶されている前記建築物の３次元データを参照して、前記天空率算出点の周囲に存在する建築物の平面図を生成する平面図生成ステップと、
前記平面図上において、前記天空率を算出する天空率算出点の位置を定義する算出点定義ステップと、
前記天空率算出点を始点とする半直線を定義する直線定義ステップと、
前記平面図上において、前記半直線と交わる建築物を選択する建築物選択ステップと、
前記建築物選択ステップにより選択された建築物のうち、前記天空率算出点から前記建築物の頂点に対する仰角が最大である建築物を特定する建築物特定ステップと、
前記建築物特定ステップにより特定した建築物の頂点の射影点を求める射影点算出ステップと、
前記天空率算出点を始点とする前記半直線の方向を離散的に変化させた場合について、前記建築物選択ステップと前記建築物特定ステップとにより建築物を選択した後に特定した建築物に対して、前記射影点算出ステップにより該建築物の頂点の射影点を繰り返し求め、求めた複数の射影点に基づいて、前記天空率算出点における天空率を算出する天空率算出ステップと
をコンピュータに行わせることを特徴とする天空率算出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天空率算出装置及び天空率算出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築基準法第５６条第７項には、斜線制限の緩和条件として定められた指標である天空率が規定されている。天空率は、一つの計画建築物の影響範囲において算出することにより、計画建築物が周囲に及ぼす影響の検討を行うのに用いられる。ここで、図５を参照して、天空率について簡単に説明する。天空率は、任意の天空率算出点に対して正射影投影（魚眼レンズで空を見上げたもの）された図（天空図）より、建物が投影されている範囲を除いた空間の割合のことであり、空の見える割合に相当する。天空率算出点と建築物頂部を結んだ際に発生する想定半球上の点を垂直に投影面に描くことによる天空図（正射影投影法）を作図し、最終的には、円Ｓａ（水平投影面）の面積から建築物投影面積Ｓｂを引いた割合で天空率を求める。すなわち、天空率（％）＝（Ｓａ−Ｓｂ）／Ｓａによって求める。
【０００３】
なお、天空率を算出する先行技術として、熟練した技術無しに、簡易に正確な天空率を算出するために、太陽を含んだ天空の撮影画像に基づいて天空率を算出するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３３１３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、天空率を算出する場合、原則的に一つの建築物を対象とすることが想定されており、作成された３次元ＣＡＤシステムの３次元データの所定の視点から天空面に向けて半直線を構成し、対象建築物の接触する面以外の点の傾斜角を算定し、その正射影された点を結んだ面積を算定するという処理を行わなければならない。このため、街区内の天空率分布を求めようとする場合には、天空率を算出しなければならない算出点の数が多くなるため、算出時間が長くなるという問題がある。特に、天空率を算出する場合、周囲の建築物の高度を調べなければならないが、街区内の天空率分布を求めようとする場合には、天空率の算出点が変わる度に、この算出点に影響を及ぼす建築物の高度を調べなければならない対象建築物が多数あり、計算処理時間が莫大となり、天空率算出の処理時間を実用的な時間内に収めることが困難になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、天空率算出の処理時間を短縮することができる天空率算出装置及び天空率算出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、建築物の３次元データが予め記憶された建築物データ記憶手段と、前記建築物データ記憶手段に記憶されている前記建築物の３次元データを参照して、前記天空率算出点の周囲に存在する建築物の平面図を生成する平面図生成手段と、前記平面図上において、天空率を算出する天空率算出点の位置を定義する算出点定義手段と、前記天空率算出点を始点とする半直線を定義する直線定義手段と、前記平面図上において、前記半直線と交わる建築物を選択する建築物選択手段と、前記建築物選択手段により選択された建築物のうち、前記天空率算出点から前記建築物の頂点に対する仰角が最大である建築物を特定する建築物特定手段と、前記建築物特定手段により特定した建築物の頂点の射影点を求める射影点算出手段と、前記天空率算出点を始点とする前記半直線の方向を離散的に変化させた場合について、前記建築物選択手段と前記建築物特定手段とにより建築物を選択した後に特定した建築物に対して、前記射影点算出手段により該建築物の頂点の射影点を繰り返し求め、求めた複数の射影点に基づいて、前記天空率算出点における天空率を算出する天空率算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明は、建築物の３次元データが予め記憶された建築物データ記憶手段を備えた天空率算出装置上のコンピュータによって天空率を算出する天空率算出プログラムであって、前記建築物データ記憶手段に記憶されている前記建築物の３次元データを参照して、前記天空率算出点の周囲に存在する建築物の平面図を生成する平面図生成ステップと、前記平面図上において、前記天空率を算出する天空率算出点の位置を定義する算出点定義ステップと、前記天空率算出点を始点とする半直線を定義する直線定義ステップと、前記平面図上において、前記半直線と交わる建築物を選択する建築物選択ステップと、前記建築物選択ステップにより選択された建築物のうち、前記天空率算出点から前記建築物の頂点に対する仰角が最大である建築物を特定する建築物特定ステップと、前記建築物特定ステップにより特定した建築物の頂点の射影点を求める射影点算出ステップと、前記天空率算出点を始点とする前記半直線の方向を離散的に変化させた場合について、前記建築物選択ステップと前記建築物特定ステップとにより建築物を選択した後に特定した建築物に対して、前記射影点算出ステップにより該建築物の頂点の射影点を繰り返し求め、求めた複数の射影点に基づいて、前記天空率算出点における天空率を算出する天空率算出ステップとをコンピュータに行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、天空円を離散化し、離散化したそれぞれの角度について、天空図中の仰角が最大となる建築物を検索し、その高度を天空図に射影した点を結んだ多角形の面積と天空円の面積に基づいて天空率を求めるようにようにしたため、天空率算出処理時間を短縮することができるという効果が得られる。これにより、街区全体の天空率の水平分布を実用的な時間内で求めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態による天空率算出装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、天空率を算出する天空率算出部であり、パソコン等のコンピュータで構成する。符号２は、キーボードやマウス等で構成する入力部である。符号３は、液晶のディスプレイ装置等で構成する表示部である。符号４は、天空率を算出するべき位置の周辺の建築物データを定義するＣＡＤシステムである。符号５は、ＣＡＤシステム４に定義された天空率を算出するべき位置の周辺の建築物の３次元データが記憶された建築物データ記憶部である。符号６は、天空率算出部１が算出した天空率のデータを記憶する天空率記憶部である。
【００１０】
次に、図２を参照して、図１に示す天空率算出部１が天空率を算出する動作を説明する。図２は、図１に示す天空率算出部１が天空率を算出する動作を示すフローチャートである。まず、天空率算出部１は、ＣＡＤシステム４により作成された３次元の建築物データを読み込み、読み込んだ３次元の建築物データから平面図データを作成する（ステップＳ１）。なお、平面図データは、建築物データ記憶部５に予め記憶されており、この平面図データを読み込むようにしてもよい。
【００１１】
次に、天空率算出部１は、表示部３に対して、作成した平面図を表示し、表示した平面図上において、天空率を算出する点を指示するようにメッセージ表示する。このメッセージ表示に対して、作業者は、入力部２を操作して、天空率算出点を指示する。天空率算出部１は、この操作を読み取り、平面図上の天空率算出点の座標を特定し、天空率算出点を決定する（ステップＳ２）。
【００１２】
次に、天空率算出部１は、決定した天空率算出点を始点とする半直線を平面図上に定義する。このとき、天空率算出部１は、天空率算出点から東方向（画面の上方向を北とすると、東方向は、左方向となる）の角度を０°とした場合の離散角度θ方向へ延びる半直線を定義する。ここでは、東方向を特定する角度θを０°とし、半時計回りの方向を＋方向とする。すなわち、東方向がθ＝０°、北方向がθ＝９０°、西方向がθ＝１８０°、南方向がθ＝２７０°となる。初期状態において、θの値は０°に設定されている（ステップＳ３）ため、東方向（θ＝０°）へ延びる半直線を定義することになる。
【００１３】
次に、天空率算出部１は、先に作成した平面図上に定義した半直線と交わる平面図上の建築物を選択する（ステップＳ４）。ここで、図３を参照して、半直線と交わる平面図上の建築物を選択する動作を説明する。図３は、ステップＳ１において作成した街区平面図上に天空率算出点を始点とする方向を示す角度θの半直線Ｌ１を定義した状態を示す図である。図３に示す矩形は、天空率算出点の周辺に存在する建築物を表している。図３に示す例において、ステップＳ４の処理を実行すると、符号Ｈ１、Ｈ２及びＨ３の建築物が選択されることになる。図３に示す例においては、平面図における建築物形状が矩形である建築物のみが表現されているが、平面図上における建築物形状は、建築物データ記憶部５に基づいて、定義されるものであるため、矩形に限られるわけではない。矩形でない建築物の場合についても図３に示すように、平面図上における建築物の外形形状を示す線と半直線Ｌ１が交わる建築物が選択されることになる。
【００１４】
図２に戻り、次に、天空率算出部１は、選択した建築物の中から、建築物の頭頂点に対する仰角が最大となる建築物を特定する（ステップＳ５）。ここで、図４を参照して、選択した建築物の中から、建築物の頭頂点に対する仰角が最大となる建築物を特定する動作を説明する。図４は、ステップＳ４において選択された建築物Ｈ１、Ｈ２及びＨ３の半直線Ｌ１における断面図（離散角度θにおける断面図）である。建築物の特定は、各建築物Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の頭頂点Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４のそれぞれと天空率算出点Ｐ１を結ぶ直線と、半直線Ｌ１とのなす角度φ（仰角）が最大となる建築物を選択することにより特定する。頭頂点と天空率算出点を結ぶ直線と、半直線Ｌ１とのなす角度である仰角φが最大となる頭頂点の選択は、各頭頂点（Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）の鉛直距離（重力方向の距離に相当し、高さと同じ値になる）をＨ、各頭頂点（Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）と天空率算出点Ｐ１との水平距離をＤとすると、Ｈ／Ｄの値が最大となる頭頂点を選択することにより行う。
【００１５】
図２に戻り、次に、天空率算出部１は、特定した建築物の射影点（選択した頭頂点の射影点）を求める（ステップＳ６）。射影点の算出は、まず選択した頭頂点（図４に示す例では頭頂点Ｐ２）におけるＨ／Ｄの値から仰角φを求める。仰角φは、φ＝ａｔａｎ（Ｈ／Ｄ）によって求める。そして、天空図の半球の半径ｒに基づいて、ｒ・ｃｏｓφにより、半直線Ｌ１上の点を求めることにより、特定した建築物の頭頂点の射影点を求める。
【００１６】
次に、天空率算出部１は、全ての離散角度θについて、射影点を求めたか否かを判定する（ステップＳ７）。この判定の結果、未だ全ての離散角度θについて射影点を求めていなければ、天空率算出部１は、離散角度θの値を増加させる（θ←θ＋Δθ；ステップＳ８）。ここで、Δθは予め決められた離散角度θの増加量であり、例えば、「１°」である。そして、天空率算出部１は、ステップＳ４に戻り、前述した処理動作を繰り返す。
【００１７】
一方、全ての離散角度θについて射影点が求められた場合、天空率算出部１は、求めた複数の射影点に基づいて、天空率を算出する（ステップＳ９）。この天空率の算出は、従来の算出方法と同様であり、すなわち、天空率（％）＝（Ｓａ−Ｓｂ）／Ｓａによって算出する。このとき、天空率算出部１は、天空率算出点を始点とする半直線の離散角度θ毎に求めた複数の射影点を結んだ多角形を建築物投影領域Ｓｂとして天空率の算出を行う。そして、天空率算出部１は、求めた天空率の値と、天空率算出点の座標値とを関係付けて天空率記憶部６へ記憶する。
【００１８】
次に、天空率算出部１は、全ての天空率算出点について天空率を算出したか否かを判定する（ステップＳ１０）。この判定の結果、未だ全ての天空率算出点について天空率を算出していなければ、ステップＳ２に戻り、前述した処理動作を繰り返し、全ての天空率算出点について天空率が算出された時点で処理を終了する。
【００１９】
なお、図２に示す天空率算出点の決定処理（ステップＳ２）は、予め決められている天空率算出点の座標を読み出すことにより、天空率算出点の決定を行うようにしてもよい。この場合、建築物データ記憶部５内に天空率を求めるべき天空率算出点の座標値を記憶しておくようにすればよい。このようにすることにより、街区全体を天空率算出対象として、得られた天空率の値に基づいて、街区内の天空率分布を求めることが可能となる。
【００２０】
このように、天空円を離散化し、離散化したそれぞれの角度θについて、天空図中の仰角が最大となる建築物を検索し、その高度を天空図に射影した点を結んだ多角形の面積と天空円の面積に基づいて天空率を求めるようにようにしたため、天空率算出処理時間を短縮することができ、街区全体の天空率の水平分布を実用的な時間内で求めることが可能となる。
【００２１】
本発明による天空率算出方法を用いた場合、対象となる建築物の数が３０００個、天空率算出点の数が９０００箇所で、パソコンを用いて天空率を算出すると、２４時間以内に求めることができた。従来の方法による計算時間が対象となる建築物の数が３０００個、天空率算出点の数が１００箇所で、７２時間であるので、計算処理時間を大幅に短縮することが可能であることが分かる。
【００２２】
なお、図１における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより天空率算出処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００２３】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す天空率算出部１の動作を示すフローチャートである。
【図３】建築物選択動作を示す説明図である。
【図４】最大仰角の建築物を特定する動作を示す説明図である。
【図５】天空率の算出方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・天空率算出部、２・・・入力部、３・・・表示部、４・・・ＣＡＤシステム、５・・・建築物データ記憶部、６・・・天空率記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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