城市建筑日照分析

1 解题流程
1.1 计算容积率
计算各单元地块的面积，然后计算每一个建筑的总面积，然后求出每一个地块内建筑的总面积，进而求出每个地块的容积率。流程图如图1-1所示。

图1-1 地块容积率求解流程
1.2 找出不符合日照标准的建筑
先计算太阳高度角、方位角等参数，根据这些参数利用山体阴影工具提取不同时段建筑背光阴影。将所有时段阴影叠加分析得到不符合要求的建筑。流程图如图1-2所示。

图1-2 找出不符合日照条件的建筑
2 解题步骤
2.1 求解地块容积率
（1）求算地块面积：在ArcToolbox中选择Spatial Statistics Tools  Utilities  Calculator Areas工具选择Parcel数据，求出各地块面积。面积结果如图2-1所示。

图2-1 Parcel数据属性表
（2）计算建筑物的建筑总面积：打开Buildings属性表创建双精度“T_area”用于表示建筑物的体积，右击该字段选择字段计算器，输入公式FLOOR*area，计算结果如图2-2所示。

图2-2 建筑物总面积
（3）标识各个建筑所属地块，便于下一步计算每个建筑地块的总面积。选择Analysis Tools  Overlay  Indentify工具，设置如图2-3所示，结果如图2-4所示。

图2-3 表示设置

图2-4 表示后的属性表
（4）打开building_ID属性表，右击ID_1字段，选择Summarize工具，在Summarize对话框中进行如图2-5所示的参数设置，汇总结果如图2-6所示。

图2-5 汇总设置

图2-6 汇总结果
（5）关联数据：右击parcel_area图层，选择Joins and RelatesJoin Data，连接工具的对话框中参数设置如图2-7所示，将parcel_area的ID字段与Sum_Area的ID_1字段进行关联操作，结果如图2-8所示。

图2-7 连接设置

图2-8 连接后的结果
（6）计算每个地块的容积率：在parcel_area属性表中，新建双精度字段Rate，如图2-9所示。右击Rate字段选择Field Calculator，输入公式：[Sum_Area. Sum_T_area]/[ parcel_area.F_AREA]，如图2-10所示。计算结果如图2-11所示。

图2-9 添加字段

图2-10字段计算

图2-11地块容积率结果
2.2 找出不符合日照条件的建筑
（1）矢量转栅格：ArcToolboxConversionTo RasterPolygon to Raster，Polygon to Raster对话框的参数设置如图2-12所示，将building.shp转化为栅格数据，结果如图2-13所示。

图2-12 矢量转栅格设置

图2-13矢量转栅格结果
（2）重分类：ArcToolboxSpatial AnalystReclassReclassify，Reclassify对话框的参数设置如图2-14所示，将无数据区域的数值转为数值0，以确保阴影数据的完整性。结果如图2-15所示。

图2-14 重分类设置

图2-15重分类结果
（3）计算太阳高度角和坡度角，分别根据给定的公式，计算12:00、13:00、14:00三个时间点的太阳高度角和太阳方位角。结果如表2-1所示。
表2-1 太阳位置计算结果
时刻 高度角 方位角 ArcGIS中的方位角
12:00 34.75197° 0° 180°
13:00 32.92049° 16.4569° 196.4569°
14:00 27.75121° 31.2727° 211.2727°
（4）提取坡向：ArcToolboxSpatial AnalystSurfaceAspect，坡向对话框的参数设置如图2-16所示，结果如图2-17所示。

图2-16 生成坡向设置

图2-17 生成坡向结果
（5）提取背光面轮廓：ArcToolboxSpatial AnalystMap AlgebraRaster Calculator，Raster Calculator对话框的参数设置如图2-18所示，从而计算在12:00方位角为180°的建筑背光面轮廓，结果如图2-19所示。

图2-18 提取建筑被光面轮廓设置

图2-19 建筑背光面轮廓
（6）同样方法提取13:00和14:00时建筑背光面轮廓。如图2-20至2-23所示。

图2-20 提取建筑被光面轮廓设置

图2-21 建筑背光面轮廓

图2-22 提取建筑被光面轮廓设置

图2-23 建筑背光面轮廓
（7）提取背光面高度：ArcToolboxSpatial AnalystMap AlgebraRaster Calculator，Raster Calculator对话框的参数设置如图2-24所示，从而计算在12:00的建筑背光面轮廓高度，结果如图2-25所示。

图2-24 提取背光面高度轮廓设置

图2-25 背光面高度轮廓
（8）用同样的方法提取同样方法提取13:00和14:00时建筑背光面轮廓。如图2-26至2-29所示。

图2-26 提取背光面高度轮廓设置

图2-27 背光面高度轮廓

图2-28 提取背光面高度轮廓设置

图2-29 背光面高度轮廓
（9）山体阴影：ArcToolboxSpatial AnalystSurfaceHillshade，在山体阴影对话框中进行如图2-30的参数设置，则分别生成时刻为12:00的阴影数据、时刻为13:00的阴影数据、时刻为12:00的阴影数据，分别如图2-30、图2-31、图2-32所示。

图2-30山体阴影设置

图2-31 时刻为12:00的阴影数据

图2-32 时刻为13:00的阴影数据

图2-33 时刻为14:00的阴影数据
（10）提取三个时段的阴影数据：ArcToolboxSpatial AnalystMap AlgebraRaster Calculator，Raster Calculator对话框的参数设置如图2-34所示，结果如图2-35所示。

图2-34 提取阴影设置

图2-35 阴影结果
(11) 栅格转面:ArcToolboxConversionFrom Raster Raster to Polygon，Raster to Polygon对话框的参数设置如图2-36所示，将阴影栅格转化为面数据，结果如图2-37所示。

图 2-36 栅格转矢量设置

图2-37 阴影转栅格结果
（12）得到不符合规定的建筑：右击查询后的buildings图层，选择DataExport Data，输出数据对话框的参数设置如图2-38所示，其中输出要素类设置为illegal，结果如图2-39所示。

图2-38 选择设置

图2-39 提取结果（红色为不符合光照条件的建筑）
2.3 制作专题图
点击视图左下角的布局视图按钮，仅显示土壤稳定性结果图，添加图名、图例、格网、指北针、比例尺等制图要素。如图2-40所示。

图3-40 城市建筑日照分析专题图