基于深度学习的城市形态、街区形态与建筑群形态及布局生成:2018-2027 英文期刊文献综述

研究综述、科学计量与理论框架:城市形态生成的研究图谱、方法谱系与研究议程

合并两组综述类文献:一组系统梳理建筑与街区布局生成问题的约束定义与形式语法、遗传算法、深度学习三大技术路线,并以科学计量与文献图谱刻画性能驱动优化(PDO)在街区设计中的脉络与趋势;另一组从模拟驱动的城市形态生成综述、深度生成模型(含深度图生成)在建筑与城市形态中的应用、图像式三维城市重建与生成进展,以及以拓扑/图关系为核心提出的城市形态生成框架与研究假设出发,建构概念坐标。二者共同承担方法谱系梳理、术语体系统一与研究缺口识别的总纲功能,不隶属任何具体生成任务。

图像/栅格表征驱动的城市形态与街区肌理生成、更新与预测(条件GAN、扩散模型与多模态条件控制)

合并两组以栅格化图像为核心表征的生成研究:将场地边界、现状肌理、功能分区与形态指标映射为图像,用条件GAN(Pix2Pix/Pix2PixHD/DCGAN)、条件扩散模型与多模态条件引导学习“设计条件→建筑足迹与形态布局”的映射。组内文献分别贡献空间感知生成模块、社区尺度路网—地块联合生成、人机协同的多模态形态生成、公共空间形态生成、二维条件控制生成的可控性机制、城市更新中的形态预测与再生、历史街区GAN+扩散模型的多模态更新,以及结合机学习偏好实验的住宅区总平面框架和深度学习建筑布局自动生成。共同点是像素级表征、条件可控性与方案多样性,并给出生成结果的形态指标评估。

矢量与图结构表征驱动的街道网络生成与城市肌理合成

这组文献跳出像素栅格表征,直接以矢量数据与图结构为生成对象:以自回归Transformer配合边预测器从坐标序列生成大规模街道网络并保持局部几何约束;以扩散模型(LoRA微调)生成路网结构并用深度网络评估空间句法指标形成生成—评价闭环;以GAN实现“路网→建筑足迹”的地理数据翻译以补全缺失城市形态;以自组织规则重新诠释城市肌理的生成逻辑;以及社区尺度路网生成的GAN模型。共同点是强调拓扑连通性、几何合法性与大规模矢量数据的可计算性,构成与图像范式互补的图/矢量技术路线。

三维建筑体量与表皮形态的生成模型(点云、多模态GAN与三维城市生成)

该组聚焦由平面走向三维体量与表面的生成对象:以CGAN与去噪扩散概率模型耦合生成城市街区中的建筑体量点云,并配套数据集聚类与多样性评估;以多模态GAN协同生成建筑表皮形态;以及三维城市形态生成的案例式研究。共同关注三维几何的可计算表达(点云、体量参数、表面网格)、生成多样性与面向设计语境的可用性,是本主题中“二维形态复现向三维几何生成”过渡的独立环节。

程序化建模、形状语法与数据/几何规则驱动的三维建筑、街区与室内平面生成

合并两组以规则与几何为核心的白盒化技术路径:借助形状语法(CGA、CityEngine)、模板匹配、交互式程序化建模、GIS几何驱动的室内平面程序化生成、形状文法结合增强现实的文脉协调设计,以及基于LiDAR/OSM数据与影像语义分割—边界规则化的建筑轮廓自动提取,实现可编辑、可复现、可解释的三维建筑与街区形态生成;并通过AI方法与程序化建模的可视化对比辨明两类范式的适用边界。共同点是显式规则、几何合法性与与仿真/设计流程的衔接,与数据驱动的黑箱生成形成方法互补。

深度学习驱动的建筑单体平面、户型与功能布局生成

该组聚焦建筑单体尺度的平面、户型与功能分区生成,采用Pix2Pix、ResNet、图神经网络、Transformer等网络结构,以功能分区图、房间邻接关系、可达性与无障碍约束为建模对象,强调空间拓扑合理性、样本集构建、节能目标下的户型优化与设计可行性评估,并覆盖地铁站等特殊功能类型的智能辅助设计。与街区/城市尺度的形态生成相比,其生成对象、约束体系(房间邻接、动线、规范)与评价指标(可达性、面积利用率、功能适配)均具有独立特点,故单独成组。

深度强化学习、多智能体与规则演化(元胞自动机/遗传算法)驱动的布局生成与快速评价决策

合并两组把布局生成建模为序贯决策或规则演化过程的文献:以DDPG、Soft Actor-Critic等智能体在马尔可夫决策过程与约束条件下逐栋/逐房间放置建筑与要素,并结合计算机视觉(Hough变换)或形态指标评价美学与日照;以多智能体系统与元胞自动机(辅以遗传算法优化规则参数)实现街区与社区肌理的动态演化与自动化设计流程;并引入ANN代理模型替代仿真引擎,缓解生成—仿真循环的计算瓶颈,支撑复杂校园/教室群性能的快速大规模评估。共同点是学习型决策与代理模型驱动的实时/近实时设计反馈机制。

生成模型与性能仿真耦合的低碳、能耗与气候响应生成式设计

合并两组以性能目标前置于生成过程的文献:将GAN、条件GAN、扩散模型与自动解码器式生成框架同能耗—碳排放仿真、当地可再生能源利用评估、气候区适应性约束及范畴论约束筛选相结合(如PC-GAN与多机制GAN生成满足特定气候区与减碳目标的三维街区形态、构造实体几何驱动的体量碳优化、气候响应条件扩散建模),形成“生成—预测/仿真—优化—约束检验”闭环;同时涵盖面向可持续性与健康的敏捷创意生成以及施工场地布局优化。共同点是性能目标内生、而非事后评价的设计反馈范式。

参数化建模与多目标进化优化驱动的街区与地块布局寻优

该组以参数化建模+性能仿真+多目标进化算法(NSGA-II、Wallacei、Ladybug Tools等)为核心机制,把建筑位置坐标、体量尺寸与朝向作为设计变量,在高密度街区与恒定密度街区、地块式城市肌理、被动式策略探索与性能响应式设计框架等场景中同时优化能耗、日照、热舒适、辐射与造价等指标。与生成模型驱动组相比,其“候选生成—仿真评价—进化寻优”的经典工作流更强调解的帕累托前沿与设计决策的制度化应用,故独立成组。

人本健康、舒适与城市尺度微气候导向的形态生成与分析

合并原属两组的应用拓展类文献:以健康与舒适为目标的自动生成设计、以增强GAN实现室内环境布局与能效的多目标优化、用深度神经网络结合反演建模生成城市尺度形态参数以支撑中尺度气象模拟,以及将遥感/街景式城市设计特征与抑郁、焦虑与安全感等心理测量做相关性检测的实证研究。共同点是把生成/学习模型从“形态产出”延伸到“环境—人体—健康绩效”的评估维度,提示当前研究在证据型评估与大规模人本验证上的缺口。

生成式人工智能在历史建筑遗产与地域风貌保护更新中的应用

该组以Stable Diffusion类生成模型(文生图、图生图、线稿转图、LoRA微调与ControlNet结构控制)为技术核心,面向岭南骑楼等地域性历史建筑与历史街区的立面风貌与更新方案生成,服务于城市更新中的风貌保护、数字化转译与设计决策支持。其对象(遗产与地域风貌)、评价标准(风貌原真性与地域语义一致性)与数据条件(小样本、风格微调)均区别于一般城市形态生成,故单独保留为特定应用域分支。

基于深度学习的城市形态、街区形态与建筑群形态及布局生成:2018-2027 英文期刊文献综述

合并后本综述按"研究基础—表征范式—生成对象—决策机制—驱动目标—人本与应用延伸"的逻辑组织为十一个并列主题。首先以综述、科学计量与理论框架为总纲,梳理形式语法、遗传算法与深度学习三条技术路线、性能驱动优化(PDO)的文献图谱以及深度生成模型在建筑与城市形态中的应用图景与议程;随后依表征范式区分为三支:二维图像/栅格表征(条件GAN、Pix2PixHD、扩散模型与多模态条件控制)的城市肌理生成与再生预测,矢量与图结构表征(自回归Transformer、LoRA-Stable Diffusion、图生成与自组织规则)的街道网络与肌理合成,以及三维层面的体量与表皮形态生成模型(点云CGAN+DDPM、多模态GAN);同时并行保留以形状语法、程序化建模、遥感/LiDAR与影像分割为支撑的白盒化规则生成路径。在建筑单体尺度单独成组讨论基于Pi-x2Pix、ResNet、GNN与Transformer的平面、户型与功能布局生成。决策与优化层面分为两类机制:深度强化学习、多智能体与元胞自动机/遗传算法的序贯决策与规则演化(含代理模型加速评价),以及参数化建模+仿真+多目标进化算法的街区与地块布局寻优;目标层面则归纳生成模型与性能仿真耦合的低碳、能耗与气候响应生成式设计,以及健康舒适与城市尺度微气候导向的生成与分析。最后单列生成式AI在历史建筑遗产与地域风貌保护更新中的在地化应用。整体呈现从"形态复现"到"性能寻优"、从"二维像素"到"三维矢量"、从"单模型生成"到"生成—评价—优化闭环"的演进脉络,并在可控性、多样性与可验证性上逐步引入扩散模型、图表示学习与显式约束机制。

让 AI 读完这 70 篇文献,进入工作区深入研究
研究方向与代表作共识与分歧研究空白与可做的问题
共 70 篇文献,11 个研究方向
研究综述、科学计量与理论框架:城市形态生成的研究图谱、方法谱系与研究议程

合并两组综述类文献:一组系统梳理建筑与街区布局生成问题的约束定义与形式语法、遗传算法、深度学习三大技术路线,并以科学计量与文献图谱刻画性能驱动优化(PDO)在街区设计中的脉络与趋势;另一组从模拟驱动的城市形态生成综述、深度生成模型(含深度图生成)在建筑与城市形态中的应用、图像式三维城市重建与生成进展,以及以拓扑/图关系为核心提出的城市形态生成框架与研究假设出发,建构概念坐标。二者共同承担方法谱系梳理、术语体系统一与研究缺口识别的总纲功能,不隶属任何具体生成任务。相关文献:D. A. Kostin et. al, 2025 等 7 篇文献

图像/栅格表征驱动的城市形态与街区肌理生成、更新与预测(条件GAN、扩散模型与多模态条件控制)

合并两组以栅格化图像为核心表征的生成研究:将场地边界、现状肌理、功能分区与形态指标映射为图像,用条件GAN(Pix2Pix/Pix2PixHD/DCGAN)、条件扩散模型与多模态条件引导学习“设计条件→建筑足迹与形态布局”的映射。组内文献分别贡献空间感知生成模块、社区尺度路网—地块联合生成、人机协同的多模态形态生成、公共空间形态生成、二维条件控制生成的可控性机制、城市更新中的形态预测与再生、历史街区GAN+扩散模型的多模态更新,以及结合机学习偏好实验的住宅区总平面框架和深度学习建筑布局自动生成。共同点是像素级表征、条件可控性与方案多样性,并给出生成结果的形态指标评估。相关文献:Tian-Dong Shi et. al, 2024 等 11 篇文献

矢量与图结构表征驱动的街道网络生成与城市肌理合成

这组文献跳出像素栅格表征,直接以矢量数据与图结构为生成对象:以自回归Transformer配合边预测器从坐标序列生成大规模街道网络并保持局部几何约束;以扩散模型(LoRA微调)生成路网结构并用深度网络评估空间句法指标形成生成—评价闭环;以GAN实现“路网→建筑足迹”的地理数据翻译以补全缺失城市形态;以自组织规则重新诠释城市肌理的生成逻辑;以及社区尺度路网生成的GAN模型。共同点是强调拓扑连通性、几何合法性与大规模矢量数据的可计算性,构成与图像范式互补的图/矢量技术路线。相关文献:Wen-Xuan Guo et. al, 2026 等 5 篇文献

三维建筑体量与表皮形态的生成模型(点云、多模态GAN与三维城市生成)

该组聚焦由平面走向三维体量与表面的生成对象:以CGAN与去噪扩散概率模型耦合生成城市街区中的建筑体量点云,并配套数据集聚类与多样性评估;以多模态GAN协同生成建筑表皮形态;以及三维城市形态生成的案例式研究。共同关注三维几何的可计算表达(点云、体量参数、表面网格)、生成多样性与面向设计语境的可用性,是本主题中“二维形态复现向三维几何生成”过渡的独立环节。相关文献:Cheng-Yuan Li et. al, 2025 等 3 篇文献

程序化建模、形状语法与数据/几何规则驱动的三维建筑、街区与室内平面生成

合并两组以规则与几何为核心的白盒化技术路径:借助形状语法(CGA、CityEngine)、模板匹配、交互式程序化建模、GIS几何驱动的室内平面程序化生成、形状文法结合增强现实的文脉协调设计,以及基于LiDAR/OSM数据与影像语义分割—边界规则化的建筑轮廓自动提取,实现可编辑、可复现、可解释的三维建筑与街区形态生成;并通过AI方法与程序化建模的可视化对比辨明两类范式的适用边界。共同点是显式规则、几何合法性与与仿真/设计流程的衔接,与数据驱动的黑箱生成形成方法互补。相关文献:R. Zupan et. al, 2023 等 8 篇文献

深度学习驱动的建筑单体平面、户型与功能布局生成

该组聚焦建筑单体尺度的平面、户型与功能分区生成,采用Pix2Pix、ResNet、图神经网络、Transformer等网络结构,以功能分区图、房间邻接关系、可达性与无障碍约束为建模对象,强调空间拓扑合理性、样本集构建、节能目标下的户型优化与设计可行性评估,并覆盖地铁站等特殊功能类型的智能辅助设计。与街区/城市尺度的形态生成相比,其生成对象、约束体系(房间邻接、动线、规范)与评价指标(可达性、面积利用率、功能适配)均具有独立特点,故单独成组。相关文献:Da Wan et. al, 2022 等 6 篇文献

深度强化学习、多智能体与规则演化(元胞自动机/遗传算法)驱动的布局生成与快速评价决策

合并两组把布局生成建模为序贯决策或规则演化过程的文献:以DDPG、Soft Actor-Critic等智能体在马尔可夫决策过程与约束条件下逐栋/逐房间放置建筑与要素,并结合计算机视觉(Hough变换)或形态指标评价美学与日照;以多智能体系统与元胞自动机(辅以遗传算法优化规则参数)实现街区与社区肌理的动态演化与自动化设计流程;并引入ANN代理模型替代仿真引擎,缓解生成—仿真循环的计算瓶颈,支撑复杂校园/教室群性能的快速大规模评估。共同点是学习型决策与代理模型驱动的实时/近实时设计反馈机制。相关文献:Tao Sheng et. al, 2024 等 8 篇文献

生成模型与性能仿真耦合的低碳、能耗与气候响应生成式设计

合并两组以性能目标前置于生成过程的文献:将GAN、条件GAN、扩散模型与自动解码器式生成框架同能耗—碳排放仿真、当地可再生能源利用评估、气候区适应性约束及范畴论约束筛选相结合(如PC-GAN与多机制GAN生成满足特定气候区与减碳目标的三维街区形态、构造实体几何驱动的体量碳优化、气候响应条件扩散建模),形成“生成—预测/仿真—优化—约束检验”闭环;同时涵盖面向可持续性与健康的敏捷创意生成以及施工场地布局优化。共同点是性能目标内生、而非事后评价的设计反馈范式。相关文献:Xinwei Guo et. al, 2026 等 11 篇文献

参数化建模与多目标进化优化驱动的街区与地块布局寻优

该组以参数化建模+性能仿真+多目标进化算法(NSGA-II、Wallacei、Ladybug Tools等)为核心机制,把建筑位置坐标、体量尺寸与朝向作为设计变量,在高密度街区与恒定密度街区、地块式城市肌理、被动式策略探索与性能响应式设计框架等场景中同时优化能耗、日照、热舒适、辐射与造价等指标。与生成模型驱动组相比,其“候选生成—仿真评价—进化寻优”的经典工作流更强调解的帕累托前沿与设计决策的制度化应用,故独立成组。相关文献:Ghazal Mavahebi Tabatabai et. al, 2025 等 5 篇文献

人本健康、舒适与城市尺度微气候导向的形态生成与分析

合并原属两组的应用拓展类文献:以健康与舒适为目标的自动生成设计、以增强GAN实现室内环境布局与能效的多目标优化、用深度神经网络结合反演建模生成城市尺度形态参数以支撑中尺度气象模拟,以及将遥感/街景式城市设计特征与抑郁、焦虑与安全感等心理测量做相关性检测的实证研究。共同点是把生成/学习模型从“形态产出”延伸到“环境—人体—健康绩效”的评估维度,提示当前研究在证据型评估与大规模人本验证上的缺口。相关文献:Ying Zhou et. al, 2024 等 4 篇文献

生成式人工智能在历史建筑遗产与地域风貌保护更新中的应用

该组以Stable Diffusion类生成模型(文生图、图生图、线稿转图、LoRA微调与ControlNet结构控制)为技术核心,面向岭南骑楼等地域性历史建筑与历史街区的立面风貌与更新方案生成,服务于城市更新中的风貌保护、数字化转译与设计决策支持。其对象(遗产与地域风貌)、评价标准(风貌原真性与地域语义一致性)与数据条件(小样本、风格微调)均区别于一般城市形态生成,故单独保留为特定应用域分支。相关文献:Yaning Wang et. al, 2026 等 2 篇文献