CN106991218A - 一种基于cbc仿真的可视化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CBC仿真的可视化系统，包括：型数据模块，对城市的几何形态数据进行采集、分类和汇聚；流数据模块，实时采集城市的流动数据；集成存储模块，对几何形态数据以及流动数据进行集成、存储和读取；数据格式转换模块，读取集成存储模块中的数据，对空间数据和非空间数据进行交换与集成，对几何形态数据与流动数据进行格式转换；可视化模块，采用可视化仿真软件对几何形态数据和流动数据进行可视化的模拟仿真，得到城市时空数据模型；仿真推演模块，基于几何形态数据和流动数据，在不同环境下对城市时空数据模型进行仿真、推演和模拟测试。本发明将通信、物联网、云计算和大数据技术融合应用，满足新型智慧城市设计推演的需求。

Description

一种基于CBC仿真的可视化系统

技术领域

本发明涉及智慧城市以及可视化领域，具体涉及一种基于CBC(City BuildingCloud，城市建筑云)仿真的可视化系统。

背景技术

随着城市的膨胀，城市病及城市灾害有愈演愈烈的趋势，主要表现在：

1.环境污染、雾霾笼罩、交通拥堵、“马路拉链”、停车难和罚款多；

2.城市盲目扩张，职住不平衡加剧，城市空间分异，宜居环境破坏严重；

3.绿地公园广场不足，黑臭水、水淹城，循环生态不畅，生活环境恶化；

4.火灾爆炸、滑坡危楼和地下管道泄漏伤害，危及城市居民身心健康及安全；

5.城市管理不够智能、不够精准，公共服务水平低下，管理成本逐年攀升。

随着新型智慧城市建设与国家治理体系和城市治理能力建设的持续推进，以及“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念的不断深入，我国创新驱动发展、网络强国、大数据、“互联网+”等重大战略的实施和“智慧(数字)中国”建设，为城市建设和新型城镇化赋予了新的内涵和使命，新型智慧城市建设正面临前所未有的发展机遇。

大数据、物联网发展促使城市生活进入新模式，如何满足全民即时社会数据获得的需求，透明直观便捷高效的了解城市与城市规则，提供全程、全景、清晰、明了和生动地城市设计仿真展现、时空推演、城市保护、生态修复以及城市治理等过程，实现城市可持续发展惠及民众的需求目标，其关键路径是在城市设计仿真多源多规合一、空天地海物联网感知数据融合共享，实现仿真推演与可视化技术的综合应用，由此将颠覆传统的城市设计、时空推演和建设模式，并引发城市、社会、生活和产业等全方位的深刻变革。

有鉴于此，急需通过城市设计仿真推演与可视化技术，解决城市病以及城市灾害问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过城市设计仿真推演与可视化技术，解决城市病以及城市灾害问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种基于CBC仿真的可视化系统，包括：

型数据模块，依据多源异构数据标准，对城市的几何形态数据进行采集、分类和汇聚；

流数据模块，通过GPS、RS、GIS以及物联网传感器实时采集城市的流动数据；

集成存储模块，对型数据模块采集的几何形态数据以及流数据模块采集的流动数据进行集成、存储和读取；

数据格式转换模块，读取集成存储模块中的数据，对空间数据和非空间数据进行交换与集成，对几何形态数据与流动数据进行数据格式转换；

可视化模块，采用可视化仿真软件对型数据模块的几何形态数据和流数据模块的流动数据进行可视化的模拟仿真，得到城市时空数据模型；

仿真推演模块，基于型数据模块的几何形态数据和流数据模块的流动数据，在不同环境下对城市时空数据模型进行仿真、推演和模拟测试。

在上述技术方案中，还包括数据活化模块，根据城市时空数据模型的数据利用情况，进行数据标准化与数据活化处理。

在上述技术方案中，所述数据活化模块对几何形态数据与流动数据进行数据灾难备份。

在上述技术方案中，还包括融合API交换模块，支持可视化系统与其它空间应用的分享服务，支持共享数据的查询。

在上述技术方案中，所述可视化模块在C/S、B/S平台或移动客户端全景展示城市时空数据模型。

在上述技术方案中，所述可视化模块根据所述型数据模块的几何形态数据和所述流数据模块的流动数据进行距离测算、运动测算、面积测算、高程测算以及设备统计。

本发明通过创建一种城市多维的时空数据模型，从多维度多视角，推演城市的几何形态数据、流动数据与城市空间的相互作用关联关系，推演城市智慧管理和精准治理所需要干预的多维度辅助手段等。通过这种城市设计仿真推演与数值预测模型，为城市的智慧精准管理和可持续发展提供辅助的仿真可视化技术手段。通过将现代通信技术、物联网、云计算和大数据技术融合应用，解决了城市设计局限化、信息碎片化和无法模拟仿真等问题，满足新型智慧城市设计推演的需求。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于CBC仿真的可视化系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的一种基于CBC仿真的可视化系统，集成利用GIS和BIM(地理信息系统和建筑信息模型)及空天地海遥感技术建立的城市时空数据模型；集成运用物联网技术实时感知的流动数据(包含人流数据、车流数据、物流数据、能耗流数据和生活要素流数据等)；运用数字化和可视化的多维仿真平台展示技术、API(Application ProgrammingInterface,应用程序编程接口)融合汇聚技术、数据库整理与分析技术等进行城市时空数据模型设计、仿真推演和数值预测等，是一种多技术集成利用的城市空间多维仿真、数据可视化、智慧推演预测的辅助决策和公共服务平台技术。

本方案创建了一种城市多维的数值模型，从空天维度、时空维度、平面维度、立体维度、静态动态、业态生态等多维度多视角，推演城市的生态环境，推演高峰时段的交通流、职住流以及城市各种生活要素流等与城市空间的相互作用关联关系，推演城市智慧管理、精准治理所需要干预的多维度辅助手段等。

通过这种城市设计仿真推演与数值预测模型，为城市的智慧精准管理和可持续发展提供了辅助的仿真可视化技术手段。通过将现代通信技术、物联网、云计算、VR(VirtualReality，虚拟现实)/AR(Augmented Reality，增强现实)和大数据技术融合应用，解决了城市设计局限化、信息碎片化和无法模拟仿真等问题，满足新型智慧城市设计推演与经济产业发展的需要。

本方案为城市政务及便民服务的其它应用窗口，留有开放的API接口，可以满足城市治理、惠民便民的其它数据的交互对接与APP应用，可以借助于本发明的可视化系统进行相关数据获取、整合与发布等。

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细的说明。

本发明实施例提供了一种基于CBC(City Building Cloud，城市建筑云)仿真的可视化系统，如图1所示，包括：集成存储模块10、型数据模块20、流数据模块30、数据格式转换模块40、可视化模块50、仿真推演模块60、数据活化模块70以及融合API交换模块80。

集成存储模块10，对型数据模块20采集的几何形态数据以及流数据模块30采集的流动数据进行集成、存储和读取。

型数据模块20，依据统一的多源异构数据标准，对城市的几何形态数据进行采集、分类和汇聚，并将采集到的几何形态数据发送至集成存储模块10，型数据模块20采集的几何形态数据反映了城市空间的三维或多维的几何形态数据。

城市的几何形态数据包括城市建筑群数据以及城市地理信息数据，城市建筑群数据包括城市地理、建筑物、构筑物和道桥等时空数据模型的几何形态数据，具体包括职住分布数据、建筑属性数据、建筑分类数据、建筑位置数据、建筑结构、消防通道、机电设备以及建筑立顶到运维的所有数据；城市地理信息数据包括倾斜射影GIS数据、航拍GIS数据、百度GIS数据以及超图GIS数据等。

流数据模块30，在城市空间、虚拟空间和行为空间等环境下，利用GPS(全球定位系统)、RS(红外遥感)和GIS(地理信息系统)以及城市的物联网传感器实时采集城市的各种流动数据，并将采集到的流动数据发送至集成存储模块10。

该流动数据包括人流数据、车流数据、物流数据、生活要素流数据、建筑的动力与节能流数据、消防报警数据、建筑安全动态流数据、视频流媒体数据、实时定位导航数据、台站地面检测数据以及空天地海的实时遥感数据等。

数据格式转换模块40，读取集成存储模块10中的数据，对空间数据和非空间数据进行交换与集成，支持几何形态数据与流动数据等多种不同空间数据格式之间的相互转换。无缝的数据转换提高了用户对各类空间数据的访问能力，通过在数据转换过程中重新构造数据，实现了多种不同空间数据格式(模型)之间的相互转换，以及不同数据的集中式管理与共享。

采用各领域的数学模型对城市空间的几何形态数据与流动数据进行智能处理和数据格式转换，对海量多源异构数据进行准确快捷的分析和关系建模，分析各种交通智能卡数据、手机信令数据。根据文字、图像和视频等各种不同数据实体之间在时间、空间和事件等方面的相互关联、作用及影响，实现对数据实体之间的基本组织关系的建模分析。

以人或群体(组织)为中心的信息互动模式，其应用主要体现为社交网络数据(博客、电子邮件、即时通信、社交网络服务、维基百科、社会书签等应用，如Facebook、Twitter以及国内的新浪博客、微博和腾讯QQ等)、网页浏览痕迹数据以及电子商务记录数据。

可视化模块50，采用可视化仿真软件对型数据模块20的几何形态数据以及流数据模块30的流动数据进行可视化的模拟仿真，得到城市的时空数据模型，并在C/S(客户机/服务器)、B/S(浏览器/服务器)平台或移动客户端，360度全景展示城市时空数据模型。融合了倾斜摄影GIS、百度GIS、超图GIS以及航拍GIS等多维度的地理坐标、高度等数据，并能详细针对特定城市空间、虚拟空间和行为空间区域进行可视化建模，展示基于多维BIM的外部与内部建筑的环境、结构、分布、机械设备、人流、车流、物流等状态。同时，还可以基于可视化模块50进行距离测算、运动测算、面积测算、高程测算和设备统计等。

仿真推演模块60，基于型数据模块20的几何形态数据和流数据模块30的流动数据，结合多维的模型算法，对城市空间、虚拟空间和行为空间等进行时空设计，对交通、职住、生活、日照、风场、节能和安全应急等进行仿真、综合推演和模拟测试，得出城市生态推演、城市时空推演、交通拥堵推演以及应急安全推演等分析数据及结论，达到对城市建设的未来预测、科学布局、生态和谐和智慧治理的效果。利用相关学科理论方法和空间信息技术，发展了一整套成熟的以城市概念模型、城市数据表达、城市数据分析到实验验证的城市时空数据推演技术路线，为解决城市病以及城市灾害问题提供了有力的大数据的辅助支撑，服务于民众生活和城市的产业发展。

数据活化模块70，综合利用城市概念模型、城市空间数据模型、时空编码技术、实验验证的城市时空数据活化技术路线，结合相关学科理论方法和空间信息技术，综合考虑城市传感器网络、物联网系统、数字城市、城市空间数据系统的数据利用情况，对城市空间信息分类及数据标准化整理与数据活化，支撑城市数据时空关联的表达与描述。

数据活化模块70从质量、动量和能量守恒规律来理解推演城市内物流、人流、能流、气象流、人口和经济要素流等的转换传递、交互作用的相关规律，开发相应的城市时空数据活化技术组件。数据活化模块70提供数据认知、数据关联、数据生长和数据维护等，经数据活化处理，数据库中原始数据重新组织，并产生新的数据，这些数据将被用于驱动上层新型智能业务应用，支撑传统的数据服务，实现数据网络存储、数据处理及数据安全管理。

数据活化模块70还用于对数据系统(包括硬件、软件、数据、人、物理环境及其基础设施)实时有效保护与数据灾难备份，不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改和泄露，维护系统连续可靠正常地运行，最终实现业务连续性，同时，保证信息获取的权限得到有效管理。

本方案的可视化系统的实现基于城市空间服务总线的API集成。融合API交换模块80支撑CBC城市建筑云平台与其它空间应用的分享服务，利用服务门户与检索，方便使用者进行平台共享数据的查询，还提供全景动态地图数据API服务及各类型API标准的产品开发服务。本方案的可视化系统推出基于开放API标准的产品和服务，其他系统及子平台可以将开放API提供的服务整合到自己的应用之中，同时，这种整合API带来的服务应用，也会激发更多富有创意的应用产生。本方案的可视化系统为第三方的开发者提供良好的社区支持，旨在实现跨地域、跨层级、跨部门、跨系统、跨业务的技术融合、业务融合、数据融合，吸引更多的技术人员参与到开放的开发平台中，并开发出更为丰富多彩的第三方应用。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于CBC仿真的可视化系统，其特征在于，包括：

型数据模块，依据多源异构数据标准，对城市的几何形态数据进行采集、分类和汇聚；

流数据模块，通过GPS、RS、GIS以及物联网传感器实时采集城市的流动数据；

集成存储模块，对型数据模块采集的几何形态数据以及流数据模块采集的流动数据进行集成、存储和读取；

数据格式转换模块，读取集成存储模块中的数据，对空间数据和非空间数据进行交换与集成，对几何形态数据与流动数据进行数据格式转换；

可视化模块，采用可视化仿真软件对型数据模块的几何形态数据和流数据模块的流动数据进行可视化的模拟仿真，得到城市时空数据模型；

仿真推演模块，基于型数据模块的几何形态数据和流数据模块的流动数据，在不同环境下对城市时空数据模型进行仿真、推演和模拟测试。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括数据活化模块，根据城市时空数据模型的数据利用情况，进行数据标准化与数据活化处理。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据活化模块对几何形态数据与流动数据进行数据灾难备份。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括融合API交换模块，支持可视化系统与其它空间应用的分享服务，支持共享数据的查询。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可视化模块在C/S、B/S平台或移动客户端全景展示城市时空数据模型。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可视化模块根据所述型数据模块的几何形态数据和所述流数据模块的流动数据进行距离测算、运动测算、面积测算、高程测算以及设备统计。