CN108182724B - 一种高精度城市热岛检测方法、设备及存储设备 - Google Patents

一种高精度城市热岛检测方法、设备及存储设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施方式公开了一种高精度城市热岛检测方法,还公开了相应的设备以及存储设备。本发明实施例中,通过获取城市三维建模基础数据,然后根据自动三维建模技术重建城市三维建模基础数据得到城市三维模型,再获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据该城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数,最后网格化城市三维模型,并根据综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型;实现了对中心城市及其周边的城市在一定范围内的三维空间内精确的热岛效应的监测,同时还考虑了城市中不同性质的下垫面、不同的功能区以及不同走向、高宽比的街道等因素对热岛形成的影响,使得热岛检测结果精度更高、更细致。

Description

一种高精度城市热岛检测方法、设备及存储设备
技术领域
本发明实施方式涉及环境监测领域,特别是涉及一种高精度城市热岛检测方法、设备及存储设备。
背景技术
热岛效应是城市化过程的必然结果,不同城市建筑结构及下垫面特性对城市热岛强度差异具有重要影响,研究楼宇尺度的城市热岛效应评价,对提高城市热岛效应评价精度具有重要意义。
从全球变化的趋势上看,由于全球CO2浓度的增高导致温室效应的加剧,城市热岛效应影响更为严重,尤其对城市居民生活质量影响更为明显。热岛效应成为科学界、管理者以至民众广泛关注的焦点。各国学者利用气象资料、遥感影像、模拟模型及布点观测等研究方法对城市热岛产生的原因、热岛强度特征、城市热岛的危害及缓解对策进行了广泛的研究。
城市热岛研究主要采用代表路线观测和选点观测相结合的方法,这种方法不可能全面同步的反映,地面的热辐射状况。因此,随着遥感技术的发展,越来越多的学者开始应用遥感图像的热红外波段来研究地面热状况。早期的研究一般利用气象卫星,观测的密度只有一个观测值,但是已经大大的推进了热岛的研究。对于城市热岛效应的遥感研究已经有不少的研究人员做过相应的尝试,利用遥感图像模拟城市温度的主要思路如下:首先建立亮温计算模式,将热红外图像的灰度值转变为亮温辐射温度数据;再通过一定的回归分析模式,将亮温转化为地面的气温,最后应用图像处理的方法,将图像所表达的热红外信息用符合视觉感受的颜色序列表达出来。
现有热岛效应评价方法,主要有两类:第一类是早期采用代表路线观测和选点观测相结合的方法,这种方法不可能全面同步的反映,地面的热辐射状况。第二类是以遥感技术为依托的,利用遥感图像模拟城市温度,但是在以往的研究中,大多只注重到了其中的一个或两个方面,并没有形成一个完整的研究体系,并且精确度也非常低。
发明内容
本发明实施方式主要解决的技术问题是提供一种高精度城市热岛检测方法、设备及存储设备,实现了对中心城市及其周边的城市在一定范围内的三维空间内精确的热岛效应的监测,同时还考虑了城市中不同性质的下垫面、不同的功能区以及不同走向、高宽比的街道等因素对热岛形成的影响,使得热岛检测结果精度更高、更细致。
为解决上述技术问题,本发明实施方式采用的一个技术方案是:
提供一种高精度城市热岛检测方法,包括:
获取城市三维建模基础数据,所述三维建模基础数据包括倾斜影像、街景数据;
根据自动三维建模技术重建所述城市三维建模基础数据得到城市三维模型;
获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据所述城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数;
网格化所述城市三维模型,并根据所述综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型。
进一步的,所述获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据所述城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数的步骤包括:
获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据,所述城市热岛效应基础数据包括卫星数据、人口数量、二三产业比例、汽车数量、家电数量变化数据、景观格局演变、城市热场变化与植被比例、水体比例、植被指数、建筑负荷强度、硬化地表比例、人口密度、道路密度的数据;
根据所述城市热岛效应基础数据构建影响楼宇尺度热效应的关键指数,所述关键指数包括硬化地表指数、建筑负荷强度、人口密度空间分布和地表温度。
进一步的,所述根据综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型的步骤包括:
获取硬化地表指数、建筑负荷强度、人口密度空间分布和地表温度;
建立综合评价热指标,具体为:
CHIi=Ti+ISIi+BPi+P(r),
其中CHIi为第i个单元格的综合评价热指标,T为地表温度,ISI为硬化地表指数、BP为建筑负荷强度指数、P(r)人口密度空间分布指数。
进一步的,所述根据自动三维建模技术重建所述城市三维建模基础数据得到城市三维模型的步骤包括:
根据所述城市三维建模基础数据构建用于存储所述城市三维建模基础数据的多源融合数据库;
根据自动三维建模技术以及基于图形运算技术,通过对所述城市三维建模技术数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建以及自动赋予纹理,快速构建城市三维模型。
为解决上述技术问题,本发明实施方式采用的第二个技术方案是:
提供一种高精度城市热岛检测设备,包括:
获取模块,用于获取城市三维建模基础数据,所述三维建模基础数据包括倾斜影像、街景数据;
城市三维模型重建模块,用于根据自动三维建模技术重建所述城市三维建模基础数据得到城市三维模型;
综合热岛效应检测指数构建模块,用于获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据所述城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数;
综合评价热指标模型构建模块,用于网格化所述城市三维模型,并根据所述综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型。
进一步的,所述综合热岛效应检测指数构建模块包括:
获取单元,用于获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据,所述城市热岛效应基础数据包括卫星数据、人口数量、二三产业比例、汽车数量、家电数量变化数据、景观格局演变、城市热场变化与植被比例、水体比例、植被指数、建筑负荷强度、硬化地表比例、人口密度、道路密度的数据;
关键指数构建单元,用于根据所述城市热岛效应基础数据构建影响楼宇尺度热效应的关键指数,所述关键指数包括硬化地表指数、建筑负荷强度、人口密度空间分布和地表温度。
进一步的,所述综合评价热指标模型构建模块包括:
获取单元,用于获取硬化地表指数、建筑负荷强度指数、人口密度空间分布指数和地表温度指数;
综合评价热指标建立单元,用于建立综合评价热指标,具体为:
CHIi=Ti+ISIi+BPi+P(r),
其中CHIi为第i个单元格的综合评价热指标,T为地表温度,ISI为硬化地表指数、BP为建筑负荷强度指数、P(r)为人口密度空间分布指数。
进一步的,所述城市三维模型重建模块包括:
多源融合数据库构建单元,用于根据所述城市三维建模基础数据构建用于存储所述城市三维建模基础数据的多源融合数据库;
城市三维模型单元构建,用于根据自动三维建模技术以及基于图形运算技术,通过对所述城市三维建模技术数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建以及自动赋予纹理,快速构建城市三维模型。
为解决上述技术问题,本发明实施方式采用的第三个技术方案是:提供一种存储设备,所述存储设备存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
为解决上述技术问题,本发明实施方式采用的第四个技术方案是:提供一种高精度城市热岛检测设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
本发明实施方式的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明实施方式中通过获取城市三维建模基础数据,然后根据自动三维建模技术重建城市三维建模基础数据得到城市三维模型,再获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据该城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数,最后网格化城市三维模型,并根据综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型;实现了对中心城市及其周边的城市在一定范围内的三维空间内精确的热岛效应的监测,同时还考虑了城市中不同性质的下垫面、不同的功能区以及不同走向、高宽比的街道等因素对热岛形成的影响,使得热岛检测结果精度更高、更细致。
附图说明
图1是本发明实施例一种高精度城市热岛检测方法的数据流程图;
图2是本发明实施例一种高精度城市热岛检测方法的另一数据流程图;
图3是本发明实施例一种高精度城市热岛检测设备的逻辑结构示意图;
图4是本发明实施例一种高精度城市热岛检测设备的另一逻辑结构示意图。
具体实施方式
实施例一,参阅图1,本发明高精度城市热岛检测方法的实施方式包括:
101、获取城市三维建模基础数据;
本实施例中获取城市三维建模基础数据采用航空倾斜摄影系统来采集,具体的:
倾斜摄影测量技术是测绘领域近年来发展起来的一项新技术,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,可以同时从多个角度采集影像。通过引入该技术,使目前高昂的三维建模成本大大降低,它在低空以45度角对地面进行摄影测量,可以获得近地高分辨率航测影像。它克服了正射影像只能从垂直角度拍摄的局限,可获得5个或更多角度的倾斜摄影影像,大大提升了数据采集的速度和效率。
利用航空倾斜摄影系统采集数据时,其作业流程大致如下:根据任务的要求对待拍摄地区航迹以及路线进行规划。航空摄影地面控制子系统按照规划的航线控制航空摄影的飞行路线,遥感空中控制子系统则需要按照预设的航线和拍摄方式控制遥感传感器进行拍摄;遥感传感器子系统将所拍摄的进行数据存储,航空摄影平台则利用无线传输通道将飞行的相关数据传输到地面的控制子系统;地面工作人员可以在地面监测航空摄影的飞行航线,在必要的情况下,还可以根据所获得的数据对飞行的计划进行更改,比如在必要时候可以马上对部分地区的进行相关的补拍,用来获得更加详细准确的数据;拍摄结束后手控飞行,等待降落等。通过倾斜摄影测量技术可以获取到城市的倾斜影像、街景数据、照片等基础数据。城市三维建模基础数据为多源数据,还可以包括多源卫星影像数据等能从各角度反映城市面貌的数据。
通过倾斜摄影测量技术获取到城市三维建模基础数据后,将数据输入进高精度城市热岛检测设备,该设备可以为计算机。
102、根据自动三维建模技术重建城市三维建模基础数据得到城市三维模型;
获取多源的城市三维建模基础数据后,通过多源数据融合,可以在3D地理信息系统(Geographic Information System,GIS)系统中集成倾斜影像数据、BIM/CAD数据、矢量数据传感器数据以及正射影像数字高程数据,并有效融合多源卫星影像,有利于增强多重数据的复合能力,改善地理信息提取的及时性和可靠性,便于利用影像数据辅助GIS空间数据的获取与更新,有效地提高各类数据的使用率。
其中多源遥感影像的融合,主要利用非关系型数据库MongoDB的非结构化存储模式,构建多种数据类型的MongoDB统一存储、管理接口,对原始地理数据进行清洗、解析、描述与存储,研究如何从标准各异的数据中读取信息,设计地理元数据,建立数据的提取模板。
城市三维建模基础数据融合存储后,再利用自动三维建模技术进行城市三维建模,具体的,自动三维建模技术可以基于图形运算单元进行快速三维模型的构建,通过摄影测量原理,对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自动赋予纹理等步骤,最终得到三维模型。以Skyline的自动三维建模技术为例,该过程仅依靠简单连续的二维图像,就能还原出最真实的真三维模型,无需依赖激光点云扫描辅助设备、POS定位系统,也无需人工干预便可以完成海量三维模型的批量处理。同时还提供多节点并行计算能力,可以大大加速建模效率。
103、获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数;
在本实施例中设置时间段为35年,获取35年内的城市热岛效应基础数据。具体的,获取近35年的TM、NOAA、MODIS、资源三号等卫星数据的融合产品,研究热岛效应指数和夜间灯光指数,定量反演深圳城市热岛效应变化过程和日夜变化规律。同时,收集整理深圳市近35年人口、二三产业、汽车、空调等变化数据,研究城市热岛与城市景观、人口增长、产业发展、汽车拥有及家用电器之间关系,发现不同时期城市热岛效应的关键因子。利用地理信息系统空间统计分析手段重点分析城市景观格局演变及城市热场变化与植被比例、水体比例、植被指数、建筑负荷强度、硬化地表比例、人口密度、道路密度等的时空相互作用关系,从而构建综合热岛效应检测指数。
将获取的城市热岛效应基础数据进行整理分析后,再根据城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数,其中,该指数重点为针对楼宇尺度的指数,具体的:
硬化地表指数(Impervious surface index,ISI)是指单位面积硬化地表的面积比例。可从土地利用/覆盖图来估算硬化地表指数,将水体、植被、裸地合并,表示非硬化地表,其它建筑物(建设用地)、道路桥梁等表示硬化地表,生成硬化地表二值图。根据硬化地表指数将地物分为ISI大于60%的高密度城市用地,ISI大于40%并且小于60%的中等建设密度用地,ISI大于10%并且小于40%的低密度城市用地以及ISI低于10%的自然地表。这种分类方式可以体现城市用地自然属性的差异,强调城市用地的水热条件差异和自然生态过程。
建筑负荷强度指数(Built Pressure,BP)是建筑占地面积与建筑容积率的乘积。建筑密度可以通过影像直接判读,建筑容积率的确定需要首先测算建筑总面积和该建筑物的占地面积。对绝大部分单体建筑而言,由于每层楼平面面积相同,楼层数即是该建筑物的容积率。楼层高度的计算是估算建筑容积率的关键,可从三维影像提取。建筑负荷强度的计算公式如下:
BP=BD×h,
其中BP是建筑负荷强度指数,BD是建筑密度,h为建筑高度。
人口密度空间分布指数利用CLARK模型进行计算:
其中p(r)为人口密度,p0为城市特征半径内的人口密度,r为距城市特征中心的距离,r0为城市特征半径。主成分回归分析利用GIS空间自回归模型进行,对高维变量系统进行最佳地综合与简化,建立回归方程,能够客观地确定各个指标的权数,避免了主观随意性。
地表温度(T):利用多源融合遥感影像反演匹配楼宇尺度的地表温度。
104、网格化城市三维模型,并根据综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型;
基于步骤103中构建的硬化地表指数、建筑负荷强度和人口密度空间分布指数,对带检测城市区域进行网格化,分别计算每个网格各指标对应的值,进而构建综合评价热指标:
CHIi=Ti+ISIi+BPi+p(r)i
其中CHIi为第i个单元格的综合评价热指标,T为地表温度,ISI为硬化地表指数、BP为建筑负荷强度指数、P(r)人口密度空间分布指数。
本实施例中,通过获取城市三维建模基础数据,然后根据自动三维建模技术重建城市三维建模基础数据得到城市三维模型,再获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据该城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数,最后网格化城市三维模型,并根据综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型;实现了对中心城市及其周边的城市在一定范围内的三维空间内精确的热岛效应的监测,同时还考虑了城市中不同性质的下垫面、不同的功能区以及不同走向、高宽比的街道等因素对热岛形成的影响,使得热岛检测结果精度更高、更细致。
实施例二,参阅图2,本发明高精度城市热岛检测方法的实施方式包括:
本实施例中的步骤201和步骤206与实施例一中的步骤101和步骤104相同,此处不做赘述。
202、根据城市三维建模基础数据构建用于存储城市三维建模基础数据的多源融合数据库;
获取多源的城市三维建模基础数据后,需要对多源数据进行融合,主要利用非关系型数据库MongoDB的非结构化存储模式,构建多种数据类型的MongoDB统一存储、管理接口,对原始地理数据进行清洗、解析、描述与存储,研究如何从标准各异的数据中读取信息,设计地理元数据,建立数据的提取模板。利用MongoDB的结构松散性特点,实现对复杂海洋数据的快速、自动与标准化的存储管理。数据是实现模型应用的基础,通过构建好的模型数据需求模板,获取模型的任务与具体输入数据的要求,解析模型在空间范围、空间尺度、时间范围、数据格式等方面的需求,再利用XML对模型需求进行结构化处理,使得计算机可识别。对环境参数反演模型与环境演变过程模型的任务与数据需求进行解析与抽象,根据数据需求在时间和空间特性、维度结构与属性上的特征,建立基于数据流的地理数据推送方法。定义数据与模型的通用接口,建立模型输入接口与不同数据操作间数据流的串、并联对接模式,形成分析模型的整体数据流的构建。进而通过遥感数据精准定位、数据同化、时空数据融合与标准化技术,实现统一地理框架下的多源数据融合。
203、根据自动三维建模技术以及基于图形运算技术,通过对城市三维建模技术数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建以及自动赋予纹理,快速构建城市三维模型;
城市三维建模基础数据融合存储后,再利用自动三维建模技术进行城市三维建模,具体的,自动三维建模技术可以基于图形运算单元进行快速三维模型的构建,通过摄影测量原理,对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自动赋予纹理等步骤,最终得到三维模型。以Skyline的自动三维建模技术为例,该过程仅依靠简单连续的二维图像,就能还原出最真实的真三维模型,无需依赖激光点云扫描辅助设备、POS定位系统,也无需人工干预便可以完成海量三维模型的批量处理。同时还提供多节点并行计算能力,可以大大加速建模效率。
204、获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据;
本实施例中设置时间段为35年,获取35年内的城市热岛效应基础数据。具体的,获取近35年的TM、NOAA、MODIS、资源三号等卫星数据的融合产品,研究热岛效应指数和夜间灯光指数,定量反演深圳城市热岛效应变化过程和日夜变化规律。同时,收集整理深圳市近35年人口、二三产业、汽车、空调等变化数据,研究城市热岛与城市景观、人口增长、产业发展、汽车拥有及家用电器之间关系,发现不同时期城市热岛效应的关键因子。利用地理信息系统空间统计分析手段重点分析城市景观格局演变及城市热场变化与植被比例、水体比例、植被指数、建筑负荷强度、硬化地表比例、人口密度、道路密度等的时空相互作用关系,从而构建综合热岛效应检测指数。
205、根据城市热岛效应基础数据构建影响楼宇尺度热效应的关键指数;
建影响楼宇尺度热效应的关键指数有:
指数ISI,是指单位面积硬化地表的面积比例。可从土地利用/覆盖图来估算硬化地表指数,将水体、植被、裸地合并,表示非硬化地表,其它建筑物(建设用地)、道路桥梁等表示硬化地表,生成硬化地表二值图。根据硬化地表指数将地物分为ISI大于60%的高密度城市用地,ISI大于40%并且小于60%的中等建设密度用地,ISI大于10%并且小于40%的低密度城市用地以及ISI低于10%的自然地表。这种分类方式可以体现城市用地自然属性的差异,强调城市用地的水热条件差异和自然生态过程。
指数BP,是建筑占地面积与建筑容积率的乘积。建筑密度可以通过影像直接判读,建筑容积率的确定需要首先测算建筑总面积和该建筑物的占地面积。对绝大部分单体建筑而言,由于每层楼平面面积相同,楼层数即是该建筑物的容积率。楼层高度的计算是估算建筑容积率的关键,可从三维影像提取。建筑负荷强度的计算公式如下:
BP=BD×h,
其中BP是建筑负荷强度指数,BD是建筑密度,h为建筑高度。
人口密度空间分布指数利用CLARK模型进行计算:
其中p(r)为人口密度,p0为城市特征半径内的人口密度,r为距城市特征中心的距离,r0为城市特征半径。主成分回归分析利用GIS空间自回归模型进行,对高维变量系统进行最佳地综合与简化,建立回归方程,能够客观地确定各个指标的权数,避免了主观随意性。
地表温度,指利用多源融合遥感影像反演匹配楼宇尺度的地表温度。
本实施例中,通过获取城市三维建模基础数据,然后根据自动三维建模技术重建城市三维建模基础数据得到城市三维模型,再获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据该城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数,最后网格化城市三维模型,并根据综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型;实现了对中心城市及其周边的城市在一定范围内的三维空间内精确的热岛效应的监测,同时还考虑了城市中不同性质的下垫面、不同的功能区以及不同走向、高宽比的街道等因素对热岛形成的影响,使得热岛检测结果精度更高、更细致。
实施例三,参阅图3,本发明高精度城市热岛检测设备的实施方式包括:
获取模块301,用于获取城市三维建模基础数据,其中三维建模基础数据包括倾斜影像、街景数据;具体可采用航空倾斜摄影系统采集数据,城市三维建模基础数据为多源数据,还可以包括多源卫星影像数据等能从各角度反映城市面貌的数据。
城市三维模型重建模块302,用于根据自动三维建模技术重建城市三维建模基础数据得到城市三维模型;具体的,首先将多源城市三维建模基础数据采用MongoDB融合存储,再利用自动三维建模技术进行城市三维建模,具体的,自动三维建模技术可以基于图形运算单元进行快速三维模型的构建,通过摄影测量原理,对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自动赋予纹理等步骤,最终得到三维模型。以Skyline的自动三维建模技术为例,该过程仅依靠简单连续的二维图像,就能还原出最真实的真三维模型,无需依赖激光点云扫描辅助设备、POS定位系统,也无需人工干预便可以完成海量三维模型的批量处理。同时还提供多节点并行计算能力,可以大大加速建模效率。
综合热岛效应检测指数构建模块303,用于获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据该城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数;具体的,首先获取预设时间段内城市热岛效应基础数据,城市热岛效应基础数据包括卫星数据、人口数量、二三产业比例、汽车数量、家电数量变化数据、景观格局演变、城市热场变化与植被比例、水体比例、植被指数、建筑负荷强度、硬化地表比例、人口密度、道路密度的数据等等。将获取的城市热岛效应基础数据进行整理分析后,再根据城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数,包括ISI指数、BP指数、人口密度空间分布指数、地表温度指数等等。
综合评价热指标模型构建模块304,用于网格化城市三维模型,并根据综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型;具体的,基于硬化地表指数、建筑负荷强度和人口密度空间分布指数,对带检测城市区域进行网格化,分别计算每个网格各指标对应的值,进而构建综合评价热指标。
进一步的,综合热岛效应检测指数构建模块303包括:
获取单元,用于获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据,所述城市热岛效应基础数据包括卫星数据、人口数量、二三产业比例、汽车数量、家电数量变化数据、景观格局演变、城市热场变化与植被比例、水体比例、植被指数、建筑负荷强度、硬化地表比例、人口密度、道路密度的数据等等。
关键指数构建单元,用于根据城市热岛效应基础数据构建影响楼宇尺度热效应的关键指数,其中关键指数包括ISI指数、BP指数、人口密度空间分布指数和地表温度指数。
进一步的,综合评价热指标模型构建模块304包括:
获取单元,用于获取ISI指数、BP指数、人口密度空间分布指数和地表温度指数;
综合评价热指标建立单元,用于建立综合评价热指标,具体为:
CHIi=Ti+ISIi+BPi+P(r),
其中CHIi为第i个单元格的综合评价热指标,T为地表温度,ISI为硬化地表指数、BP为建筑负荷强度指数、P(r)人口密度空间分布指数。
进一步的,城市三维模型重建模块302包括:
多源融合数据库构建单元,用于根据城市三维建模基础数据构建用于存储城市三维建模基础数据的多源融合数据库;具体利用非关系型数据库MongoDB的非结构化存储模式,构建多种数据类型的MongoDB统一存储、管理接口,对原始地理数据进行清洗、解析、描述与存储,研究如何从标准各异的数据中读取信息,设计地理元数据,建立数据的提取模板。
城市三维模型单元构建,用于根据自动三维建模技术以及基于图形运算技术,通过对城市三维建模技术数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建以及自动赋予纹理,快速构建城市三维模型;具体利用自动三维建模技术进行城市三维建模,具体的,自动三维建模技术可以基于图形运算单元进行快速三维模型的构建,通过摄影测量原理,对获得的倾斜影像、街景数据、照片等数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自动赋予纹理等步骤,最终得到三维模型。以Skyline的自动三维建模技术为例,该过程仅依靠简单连续的二维图像,就能还原出最真实的真三维模型,无需依赖激光点云扫描辅助设备、POS定位系统,也无需人工干预便可以完成海量三维模型的批量处理。同时还提供多节点并行计算能力,可以大大加速建模效率。
本实施例中,通过获取城市三维建模基础数据,然后根据自动三维建模技术重建城市三维建模基础数据得到城市三维模型,再获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据该城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数,最后网格化城市三维模型,并根据综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型;实现了对中心城市及其周边的城市在一定范围内的三维空间内精确的热岛效应的监测,同时还考虑了城市中不同性质的下垫面、不同的功能区以及不同走向、高宽比的街道等因素对热岛形成的影响,使得热岛检测结果精度更高、更细致。
实施例四,本发明实施例提供一种存储设备,该存储设备中存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行实现实施例一和实施例二中方法的步骤,步骤具体详见实施例一和实施例二,此处不做赘述。
实施例五,请参阅图4,本发明一种高精度城市热岛检测设备包括存储器、处理器以及存储在该存储器中并可在处理器上运行的计算机程序,处理器执行存储器中的计算机程序时实现实施例一和实施例二中方法的步骤,步骤具体详见实施例一和实施例二,此处不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种高精度城市热岛检测方法,其特征在于,包括:
获取城市三维建模基础数据,所述三维建模基础数据包括倾斜影像、街景数据;
根据自动三维建模技术重建所述城市三维建模基础数据得到城市三维模型;
获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据所述城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数;
网格化所述城市三维模型,并根据所述综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型;
所述根据综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型的步骤包括:
获取硬化地表指数、建筑负荷强度、人口密度空间分布和地表温度;
建立综合评价热指标,具体为:
CHIi=Ti+ISIi+BPi+P(r),
其中CHIi为第i个单元格的综合评价热指标,T为地表温度,ISI为硬化地表指数、BP为建筑负荷强度指数、P(r)人口密度空间分布指数。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据所述城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数的步骤包括:
获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据,所述城市热岛效应基础数据包括卫星数据、人口数量、二三产业比例、汽车数量、家电数量变化数据、景观格局演变、城市热场变化与植被比例、水体比例、植被指数、建筑负荷强度、硬化地表比例、人口密度、道路密度的数据;
根据所述城市热岛效应基础数据构建影响楼宇尺度热效应的关键指数,所述关键指数包括硬化地表指数、建筑负荷强度、人口密度空间分布和地表温度。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据自动三维建模技术重建所述城市三维建模基础数据得到城市三维模型的步骤包括:
根据所述城市三维建模基础数据构建用于存储所述城市三维建模基础数据的多源融合数据库;
根据自动三维建模技术以及基于图形运算技术,通过对所述城市三维建模技术数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建以及自动赋予纹理,快速构建城市三维模型。
4.一种高精度城市热岛检测设备,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取城市三维建模基础数据,所述三维建模基础数据包括倾斜影像、街景数据;
城市三维模型重建模块,用于根据自动三维建模技术重建所述城市三维建模基础数据得到城市三维模型;
综合热岛效应检测指数构建模块,用于获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据并根据所述城市热岛效应基础数据构建综合热岛效应检测指数;
综合评价热指标模型构建模块,用于网格化所述城市三维模型,并根据所述综合热岛效应检测指数构建精确到城市三维模型各网格范围的综合评价热指标模型;
所述综合评价热指标模型构建模块包括:
获取单元,用于获取硬化地表指数、建筑负荷强度指数、人口密度空间分布指数和地表温度指数;
综合评价热指标建立单元,用于建立综合评价热指标,具体为:
CHIi=Ti+ISIi+BPi+P(r),
其中CHIi为第i个单元格的综合评价热指标,T为地表温度,ISI为硬化地表指数、BP为建筑负荷强度指数、P(r)为人口密度空间分布指数。
5.根据权利要求4所述的设备,其特征在于,所述综合热岛效应检测指数构建模块包括:
获取单元,用于获取预定时间段内的城市热岛效应基础数据,所述城市热岛效应基础数据包括卫星数据、人口数量、二三产业比例、汽车数量、家电数量变化数据、景观格局演变、城市热场变化与植被比例、水体比例、植被指数、建筑负荷强度、硬化地表比例、人口密度、道路密度的数据;
关键指数构建单元,用于根据所述城市热岛效应基础数据构建影响楼宇尺度热效应的关键指数,所述关键指数包括硬化地表指数、建筑负荷强度、人口密度空间分布和地表温度。
6.根据权利要求4所述的设备,其特征在于,所述城市三维模型重建模块包括:
多源融合数据库构建单元,用于根据所述城市三维建模基础数据构建用于存储所述城市三维建模基础数据的多源融合数据库;
城市三维模型单元构建,用于根据自动三维建模技术以及基于图形运算技术,通过对所述城市三维建模技术数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建以及自动赋予纹理,快速构建城市三维模型。
7.一种存储设备,所述存储设备存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤。
8.一种高精度城市热岛检测设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤。
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