CN109918767B - 一种基于用户信息的城市建模系统及建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于用户信息的城市建模方法及其系统，通过对城市地图中道路特征和用户特征的识别，从而搭建用户与设备之间的连接关系，快速将用户信息关联到城市网络中。通过对道路特征和用户特征的采集、分析、建模，利用标记判断用户模型与路网模型的逻辑关系完成城市的仿真网络，实现从城市地图与城市建模的转化。本发明解决了现有技术中复杂的城市模型分析，大大提高城市建模的效率。

Description

一种基于用户信息的城市建模系统及建模方法

技术领域

本发明涉及智慧城市建模技术，尤其涉及一种基于用户信息的城市建模系统及建模方法。

背景技术

随着计算机运算、网络通信、机器视觉等技术发展，通过图像设备在城市中进行设备数据搜集，利用网络通信建立设备模型，通过计算机程序实现智慧城市建模是近年来快速发展的课题之一。目前，城市建模的关注点已经从单个物体建模发展到对城市的大规模场景建模，现有技术几乎全部集中在城市建筑物与道路的规划设计的建模上。然而传统建模方法需要对城市中各个模型进行大量分析，且各模型之间连接关系复杂，使得城市建模效率低下，不能满足工作人员需求。

专利申请号为CN201810131136.4，名称为“一种基于地理目标的建模分析方法”的国内专利1公开了一种基于地理目标的建模分析方法，其通过移动客户端采集地上节点位置信息，根据预定的规则对设备进行分类，在电子地图上显示节点位置并进行设备的网络模型的建立。然而，该专利仅针对设备之间的连接，即使是用户设备，也仅针对大中小用户的开关和/或变压器进行连接，具体用户与设备之间连接仍需进行分析，降低城市建模的效率。

专利申请号为CN201810863931.2，名称为“基于独立空间的设备网络建模方法”的国内专利2和专利申请号为CN201810863942.0，名称为“一种基于图纸的设备网络建模方法”的国内专利3，上述两件专利在特殊封闭环境下或利用市政图纸等特殊工具进行网络的建模，然而与国内专利1相同，上述两件国内专利分别在地下、纸上进行设备建木，具体用户与设备之间连接仍需进行分析，大大降低城市建模的效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明目的是提供一种基于用户信息的城市建模建模方法，从城市地图中识别特征，利用标记将用户与设备进行快速关联，提高城市建模的效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于用户信息的城市建模方法，包括以下步骤：

步骤S100：识别城市地图，采集地图中道路特征及用户特征；

步骤S200：根据所述道路特征采集设备数据，构成设备模型；

步骤S300：根据所述用户特征识别用户数据，构成用户模型，所述用户数据包括用户名称、用户范围、用户位置、用户类型；

步骤S400：所述用户模型通过第一标记与设备模型建立潜在的双向交换关系；

优选地，还包括步骤S500：根据预定规则对设备模型和用户模型进行建模，判断设备模型和用户模型的连接，若存在连接，则第一标记设置为第二标记；若存在但不连接，则第一标记设置为第三标记；若不存在连接，则第一标记设置为第四标记。

优选地，所述城市地图为数字地图或纸质地图。

优选地，所述用户数据的识别还包括步骤S301：抓取用户名称关键字，与预先设置的关键字库进行匹配，根据匹配结果进行用户类型的识别并分类。

优选地，步骤S400中，所述第一标记为双向带箭头标记，所述设备模型与所述用户模型构成潜在的双向交互关系；

优选地，步骤S500中，所述第二标记为单向带箭头标记，所述设备模型与所述用户模型构成单向的交互关系。所述第三标记为单向带箭头闪烁标记，所述设备模型与所述用户模型构成潜在的单向交互关系。所述第四标记为空标记，所述设备模型与所述用户模型不能构成连接关系。

优选地，所述设备数据的采集包括：

步骤S201：从地面沿路采集设备数据；和/或

步骤S202：从地下封闭管网采集设备数据；和/或

步骤S203：从设备图纸中采集设备数据。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

由此可见，本发明提供的建模方法，通过采集、识别设备和用户数据并进行独立建模，根据设备、用户的类型和数据将用户连接到与设备网络中，利用标记快速进行用户与设备的连接，提高城市建模的效率。

根据上述提供的技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、将城市分为两种元素，即道路及其周边地块用户，通过道路作为市政管网的特征，从地图数据中快速获取城市建模的数据基础；

2、通过标记判断用户与设备的逻辑连接/断开状态，使得工作人员快速了解该地块上用户与设备的连接关系，备用连接的设备与用户关系可为后续用户接入网络提供可备用的参考节点；

3、通过对设备信息和用户信息进行提取，与关键字库进行匹配，快速判断数据类型；

4、预先定义用户与设备的连接规则，排除后续人工录入信息，完成智慧城市建模的最后一步；

5、本发明可适用任何市政工程上管网设备与用户的连接，满足不同场合需求；

6、设备的地理位置影响周围用户的连接关系，因此将各类市政设备与用户的连接问题转换为设备与用户逻辑关系的保留问题。

由此可见，本发明是将用户信息快速接入周边的市政管网上，给出用户信息与设备信息逻辑上的连接/或断开状态的判断，从而快速建立用户信息与管网资源交换状态，实现自动完成完整的智慧城市仿真网络的建立。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明城市建模流程图；

图2为本发明第一实施例中城市建模采用第一标记效果示意图；

图3为本发明第一实施例中城市建模带有管网设备信息示意图；

图4为本发明第一实施例中城市建模采用第二标记效果示意图；

图5为本发明第一实施例中城市建模采用第三标记效果示意图。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明。

实施例1

请参阅附图2-5，该城市建模方法包括如下步骤：

步骤S100：识别城市地图，采集地图中道路特征及用户特征。其中，如附图2所示，从城市地图中获取道路特征，其中经由计算机图像识别算法可形成由虚线组成的街道ST1和街道ST2，以及虚线范围内的用户地块特征，包括获取所在地块用户的用户名称。由此，将城市分为两种元素，即道路及其周边地块用户，通过道路作为市政管网的特征，从地图数据中快速获取城市建模的数据基础。其中，所述城市地图为数字地图或纸质地图。

步骤S200：根据所述道路特征采集设备数据，构成设备模型。由附图2可知，根据所在街道ST1和街道ST2铺设的市政管道采集设备数据，所述设备数据构成设备模型，即设备管网G1、设备管网G2、设备管网G3。

其中，步骤S200中对城市范围内设备进行采集，至少包括三种方式：

步骤S201：从地面沿路采集设备数据。通过沿道路方向利用移动客户端采集设备信息，移动客户端包括GPS设备、手机、Appletouch、街景拍摄车和具有无线定位采集功能的移动设备，其定位方法包括：移动基站定位、WiFi定位和GPS定位，利用移动客户端拍摄的静态图像和/或动态视频作图像设备处理，获取设备数据建立设备模型。和/或

步骤S202：从地下封闭管网采集设备数据。在市政道路下方铺设的管道中，通过信号发送设备发送多媒体信息，信号接收设备识别所述多媒体信息中的待识别目标并提取所述待识别设备目标的属性信息，以所述待识别设备目标为节点，并根据所述待识别设备目标的属性信息作为设备数据建立设备模型。和/或

步骤S203：从设备图纸中采集设备数据。对原始图纸进行矢量化处理以获取矢量图，根据所述矢量图的标记点将所述矢量图匹配至电子地图，提取所述矢量图中的待识别设备目标及对应的属性信息，以所述待识别设备目标为节点，根据所述待识别设备目标的属性信息作为设备数据建立设备模型。

步骤S300：根据所述用户特征识别用户数据，构成用户模型，所述用户数据包括用户名称、用户范围、用户位置、用户类型；

其中，所述用户数据的类型识别还包括步骤S301：抓取用户名称关键字，与预先设置的关键字库进行匹配，根据匹配结果进行用户类型的识别并分类。

利用关键字特征，如“工厂”、“商店”、“小区”、“变压器”、“污水管”等作为关键字，通过预先设置的关键字库，对数据进行识别。其中，本领域技术人员在关键字库的基础上通过同义词、近义词等多种方式对关键字特征进行扩展，而不仅限于上述举例的表达方式。通过计算机程序对设备类型进行分类，形成记载有设备和用户信息的代码，所述代码记载有设备数据和用户数据的类型及位置信息，根据设备数据及用户数据分别进行设备建模和用户建模。如附图2所示，以电力设备为例，通过对用户特征进行识别，获知“居民”与商店的用户名称，以及用电类型。

步骤S400：所述用户模型通过第一标记与设备模型建立潜在的双向交换关系；其中所述第一标记为双向带箭头粗实线标记。如附图2所示，将用户模型通过双向带箭头粗实线标记与设备模型建立潜在双向交互关系，完成从城市地图信息向城市模型的建立，快速构造所在城市市政管网与用户地块的城市模型。

如附图3所示，通过步骤S200对设备进行采集获得设备管网涉及的设备类型。其中，设备管网包括点横线构成的电力设备T1，如电力开关，双横线构成的天然气设备T2，如天然气管道，双横虚线构成的自来水设备T3，如自来水管道，双点横线构成的污水设备T4，如排污管道，其中设备管网G1包括电力设备T1、天然气设备T2、自来水设备T3和污水设备T4，设备管网G2包括自来水设备T3和污水设备T4，设备管网G3包括电力设备T1。

通过步骤S300对用户数据进行识别，用户类型包括如某小区的居民用电类型和某商场的商店用户类型。获取所在地段的用户信息后，即居民、商店的用户类型和位置，在电子地图上进行节点标记，通过识将设备模型与用户节点构成潜在的双向交换关系，以

标记作为第一标记显示，将学校、商店与街道ST2的设备管网G1和设备管网G2构成双向关系。

进一步地，为方便技术人员管理不同市政管网资源与用户的供给关系，还包括步骤S500：根据预定规则对设备模型和用户模型进行建模，判断设备模型和用户模型的连接，若存在连接，则第一标记设置为第二标记；若存在但不连接，则第一标记设置为第三标记；若不存在连接，则第一标记设置为第四标记；其中第二标记为单向带箭头实线，第三标记为单向带箭头虚线，第四标记为空，即不显示。

如附图4所示，根据电力设备与用户的预定规则进行建模，其中居民从管网设备G1中获取电源、天然气和自来水，向管网设备G1排出污水，相应的连接关系通过相应带箭头的连接关系作为第二标记显示。以电力设备为例，将第一标记

设置为横线带方向箭头的第二标记点，以表示学校与电力设备管网连接关系。

如附图5所示，若用户与管网设备没有构成连接，则根据实际连接情况将第一标记设置为第三标记，如所述居民用户为公寓，因一般市政工程的要求，公寓不能明火，因此公寓的用户类型不具有饭堂/厨房因而无需接入天然气，相应地通过闪烁标记作为所述第三标记进行设备与用户类型的连接，以代表存在连接机会，但目前没有使用该设备。

若用户与管网设备不可能构成连接，则以空标记作为第四标记。如本实施例中，居民用户的变压器只靠近街道ST2，因此根据预定规则，居民用户面向街道ST2获取电力来源，不与街道ST1上的设备管网G3中的电力设备T1进行交互，因此居民用户与设备管网G3的第一标记为空的第四标记，即城市建模中不显示标记，而管网设备G3的电力设备T1与居民用户通过第二标记进行连接。另外，商店与设备管网G2、设备管网G3没有天然气设备T2的交互，在城市建模中也不显示标记，其均与实际生活中相符。

对于商店而言，参见附图2-5，街道ST2上的设备管网G2只有自来水设备T3和污水设备T4、街道ST1上的设备管网G3只有电力设备T1，因此设备管网G2对商店提供自来水，设备管网G3对商店提供电力能源，商店向设备管网G2排放污水。

值得注意的是，上述提到的标记仅仅为显示设备与用户的连接关系的表现，而不应当仅限上述表达方式，本领域技术人员可通过如带有颜色、虚化或半透明的连接标记代表设备与用户之间的通/断连接。

其中，所述设备模型可为实时更新模型，工作人员通过步骤101和/或步骤102获得实时道路的最新设备数据，该最新设备数据立即上传至云端电子地图，并将所述最新设备数据进行类型分析，使得云端电子地图上的设备模型得到实时更新，根据步骤S500完成最新的设备与用户交互的城市模型，实现边走边建模的城市建模方法。

由此可见，通过上述步骤对该地块进行城市建模，将用户与周边管网设备通过带箭头的逻辑线路作为标记进行连接，以表示用户与设备资源交换的方向，从而快速完成智慧城市的建模。其中，所述标记还将各类市政设备管网与用户的连接关系转换为设备设备与用户是否保留的逻辑关系，设备的地理位置将影响周围用户连接关系的通断状态，通过实线、虚线和空标记进行实际连接、备用连接和无法连接获得判断，有助于计算机快速完成仿真网络的建立。

实施例2

本实施例为上述实施例2的一种推广方式，涉及一种小区用户三维建模系统。

具体地，该小区用户三维建模系统包括数据采集模块、数据分析模块、设备建模模块、用户建模模块以及自动建模模块。

所述数据采集模块采集小区内设备、用户的数据，所述用户数据的采集包括小区内各个住户位置信息、门牌信息、已接入设备信息。所述已接入设备信息为市政管网提供设备接入信息，至少包括水、电、气，所述已接入设备信息通过住户室内各个端口提供。所述设备数据的采集包括收集小区内设备信息，小区内设备为市政管网提供的接入设备，所述接入设备至少包括自来水设备、电力设备、天然气设备，所述设备信息包括设备位置、设备类型。

所述是数据分析模块将所述采集数据进行识别，通过分类进行设备建模和用户建模。

所述设备建模和用户建模将小区内的设备数据和用户数据进行调用，将所述用户信息与位置上与所述用户信息最近的所述设备信息相连接，对所述用户信息与所述设备信息将建立潜在的双向交换关系。

所述自动建模模块根据所述设备模型和用户模型，自动对小区用户与设备构建三维建模。

由此可见，对居民小区而言，可将用户数据建立在三维基础上，通过用户门牌信息获取用户空间上的地理位置，建立小区大楼竖井间的管网到用户家门口的联网建模，当然，未来也可以管理到室内的各个端口。只要涉及管网的仿真建模，本方法均可适用。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种基于用户信息的城市建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：识别城市地图，采集地图中道路特征及用户特征；

步骤S200：根据所述道路特征采集设备数据，构成设备模型；

步骤S300：根据所述用户特征识别用户数据，构成用户模型，所述用户数据包括用户名称、用户范围、用户位置、用户类型；

步骤S400：所述用户模型通过第一标记与设备模型建立潜在的双向交换关系；

步骤S500：根据预定规则对设备模型和用户模型进行建模，判断设备模型和用户模型的连接，若存在连接，则第一标记设置为第二标记；若存在但不连接，则第一标记设置为第三标记；若不存在连接，则第一标记设置为第四标记；

步骤S400中，所述第一标记为双向带箭头标记；

所述第二标记为单向带箭头标记，所述设备模型与所述用户模型构成单向的交互关系；

所述第三标记为单向带箭头闪烁标记，所述设备模型与所述用户模型构成潜在的单向交互关系；

所述第四标记为空标记，所述设备模型与所述用户模型不能构成连接关系。

2.如权利要求1所述的城市建模方法，其特征在于：所述城市地图为数字地图或纸质地图。

3.如权利要求1所述的城市建模方法，其特征在于：所述用户数据的识别还包括如下步骤：

步骤S301：抓取用户名称关键字，与预先设置的关键字库进行匹配，根据匹配结果进行用户类型的识别并分类。

4.如权利要求1所述的城市建模方法，其特征在于：

所述设备数据的采集包括：

步骤S201：从地面沿路采集设备数据；和/或

步骤S202：从地下封闭管网采集设备数据；和/或

步骤S203：从设备图纸中采集设备数据。

5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。

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