CN111815117B - 一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法 - Google Patents

一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法，包括：步骤1：对城市元素进行整合，将多个曲面进行布尔运算合并成单一曲面，并对曲面进行网格划分；步骤2：在曲面区域内设置径流起点，利用斜率迭代生成径流曲线；步骤3：提取径流的起始点和终点，并投影到分析平面；步骤4：通过计算在分析区域内的起点与终点数量的比值，形成区域易涝程度的定量分析。本发明实现了多城市元素的综合考虑，基于地形、道路、建筑、水域进行径流分析，实现了城市易涝区的可视化展示以及易涝程度的定量分析，最终将指导城市的科学规划和智能建设。

Description

一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法
技术领域
本发明属于城市雨洪管理领域，具体涉及一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法。
背景技术
随着全球变暖、极端天气频繁，暴雨成为引发城市内涝，阻碍城市发展的高频灾害。城市化建设不断推进，“城市看海”的城市内涝现象愈发严重，引发交通阻塞、公共设施破坏、居民人身财产安全受损等多个问题。产生这一原因的主要问题在于，在城市建设规划阶段，无法对城市的现有地形、道路条件、建筑布置等多个城市元素进行综合的评价和考量，未进行城市易涝区分析和规避。
针对这样的问题，进行城市易涝区分析评估是减缓城市雨洪灾害的有效措施。现有技术方法是大多基于地形进行易涝区分析，如通过GIS进行地形三维建模、利用SWMM等软件进行径流分析。但是该些方法无法真实模拟城市现状，未能充分考虑建筑、道路、水域等多项城市元素进行综合模拟与分析，模拟评价的结果不准确，无法为城市规划建设提供精准科学的指导建议。
发明内容
发明目的：本发明目的是提出一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法，可以综合多项城市元素对降雨进行模拟，实现城市雨洪径流的可视化展示，也可以对城市易涝成都进行量化评价。
技术方案：本发明提供一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法，具体包括以下步骤：
(1)城市元素的整合：通过DEM数据建立城市元素模型，对模型中的地形、道路、建筑、水域进行整合，通过布尔运算将多元素对应的曲面整合成一个多重曲面，对曲面进行网格划分；
(2)径流分析：依据模型模拟尺寸，在曲面上生成随机点模拟降雨径流起点，对每一个起点进行周边网格点连线斜率迭代计算，确定径流方向，直至斜率为0或者负值，形成径流路径；
(3)径流投影：提取径流路径的起点和终点，向分析平面进行投影，将空间点转化为平面点；
(4)区域易涝程度分析：在分析平面设定分析区域的中心点，调节分析区域半径，将径流投影起始点、终点分别与分析区域中心点进行距离计算，进行距离比较，判别点距是否小于分析区域半径，提取出在内的起点与终点进行统计，将终点与起点数量相除，形成区域易涝程度的定量分析。
进一步地，所述步骤(1)包括以下步骤：
(11)地形、道路、建筑、水域的DEM数据为4组三维坐标(x,y,z)点集N1，N2，N3，N4，对点集进行曲面拟合，得到各元素的曲面函数：
地形曲面函数：z1＝f1(x,y)(x,y)∈D1
建筑曲面函数：z2＝f2(x,y)(x,y)∈D2；道路曲面函数：z3＝f3(x,y)(x,y)∈D3；水域曲面函数：z4＝f4(x,y)(x,y)∈D4，其中
Figure BDA0002532035960000023
其中，z1、z2、z3、z4、分别为地形曲面函数、建筑曲面函数、道路曲面函数、水域曲面函数的z坐标值，即函数值；D1,D2,D3,D4为这四项函数的定义域；
(12)通过布尔运算将多元素对应的曲面整合成一个多重曲面函数Z，将建筑、道路、水域曲面函数定义域内的函数代替同(x,y)坐标下的地形曲面函数：
Figure BDA0002532035960000021
(13)设定网格长度为Δx＝Δy＝a，对(x0+na,y0+n'a)带入Z赋值计算，其中x0＝minx,y0＝miny,其中(x,y)∈D1,(x0+na,y0+n'a)∈D1，且n，n’为自然数；
(14)对得到的点集合R{(x0+na,y0+n'a,Z)}进行四边形网格连接，得到网格步长为a的综合城市元素网格，每一四边形网格的四个顶点可表示为点Rk坐标为(xk,yk,Zk)，点Rk+1坐标为(xk+a,yk,Zk+1)，点Rk+2坐标为(xk,yk+a,Zk+2)，点Rk+3坐标为(xk+a,yk+a,Zk+3)，该四边形网格以Rk，Rk+1，Rk+2以及Rk+1，Rk+2，Rk+3为定点划分为2个三角平面，其平面方程为pk1：
Figure BDA0002532035960000022
和pk2：
Figure BDA0002532035960000031
其中，k为自然数。
进一步地，所述步骤(2)包括以下步骤：
(21)依据网格尺寸na与n’a，确定模拟降雨起点的数量为S个，其点集合为M，任一降雨起点可表示为Mm(xm,ym,zm)，其中(xm,ym)∈D1，
Figure BDA0002532035960000032
zm＞Z，m为正整数且小于等于S；
进行降雨模拟，计算降雨径流起点：先对Mm点判断下落区域，找到k值，使得xk≤xm＜xk+a，yk≤ym＜yk+a，如若xk+yk+a-xm＞ym，则带入pk1计算得出z值，如xk+yk+a-xm≤ym则带入pk2计算得出z值记为zm’，得到降雨径流起点M’，任一降雨起点可表示为Mm’(xm,ym,zm')；
(22)对每一个径流起点Mm’进行周边网格点连线斜率迭代计算，确定径流方向，直至斜率为0或者正值，形成径流路径，计算向量：
Mm'Rk＝(xk,yk,Zk)-(xm,ym,zm')＝(xmk,ymk,zmk)；
Mm'Rk+1＝(xk+a,yk,Zk+1)-(xm,ym,zm')＝(xmk+1,ymk+1,zmk+1)；
Mm'Rk+2＝(xk,yk+a,Zk+2)-(xm,ym,zm')＝(xmk+2,ymk+2,zmk+2)；
Mm'Rk+3＝(xk+a,yk+a,Zk+3)-(xm,ym,zm')＝(xmk+3,ymk+3,zmk+3)
对zmk，zmk+1，zmk+2，zmk+3，进行数值判断，如存在负值，则选择其中绝对值最大对应的向量作为径流方向，并将该向量的终点(Rk、Rk+1、Rk+2、Rk+3中的一点)作为下一段径流方向计算的起点，再对周边的相邻的四个网格定点进行斜率计算，直至斜率均为0或正值，计算的次数记为d次；
将径流起点与各个径流向量的终点相连，形成径流路径，并在grasshopper平台予以显示，并将径流终点记为Mm’end。
进一步地，所述步骤(3)的实现过程如下：
建立分析平面z＝w，将径流起点Mm与终点Mm’end以及径流路径向分析平面进行投影，得到起点投影点集合Q{(xm,ym,w)}与终点投影点集合Qend{(xm'end,ym'end,w)}，以及长度可近似地表示为QQend＝da。
进一步地，所述步骤(4)实现过程如下：
记分析点为A点，分析半径为r，将径流投影起始点、终点分别与分析区域中心点进行距离计算，计算线段AQ与AQend的距离，并与r进行比较，进行距离比较，判别点距是否小于分析区域半径，小于的r的起点与终点计入新的点集合分别为Cstart，Cend；提取出在内的起点与终点进行统计，统计集合内点的数量，记为cstart，cend,定义易涝度为
Figure BDA0002532035960000041
将终点与起点数量相除，形成区域易涝程度的定量分析；另定义径流评价指标
Figure BDA0002532035960000042
将在分析圈内的径流总长与所有径流长度相除，形成区域净流量的定量分析。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：1、能够对影响城市洪涝情况的各项元素进行全面的模拟和考量，包括地形、道路、建筑、水域等多项城市元素，能够更符合实际情况地去评价与模拟城市在降雨条件下的径流情况；2、实现城市洪涝情况的可视化展示：通过Grasshopper可视化语言编辑平台能够实现对径流情况的三维直观展示，并且可以通过指令对径流起点与终点按要求分别展示，用以评价城市易涝程度，可以用指导城市的科学规划与建设；3、实现城市易涝程度的量化评价：该方法可以实现对特定区域的易涝程度的数值评价，并且通过调整各项模拟的的城市元素，可以实现海绵城市建设措施的有效性评价准则和判别依据。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的城市模型图；
图3是本发明的城市模型图转化为单一曲面图；
图4是本发明的径流可视化分析图；
图5是本发明的径流投影分析图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。
本发明提供一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
1、城市元素的整合：通过DEM数据建立城市元素模型，对模型中的地形、道路、建筑、水域进行整合，通过布尔运算将多元素对应的曲面整合成一个多重曲面，对曲面进行网格划分。
如图2所示，通过爬取DEM数据，在建立Grasshopper平台城市各项元素包括地形、道路、建筑、水域等网格模型。四种元素地形、道路、建筑、水域爬取的DEM数据为一组三维坐标(x,y,z)点集N1，N2，N3，N4，对各集合的点通过最小二乘法进行曲面拟合，得到各元素的曲面函数。
地形曲面函数：z1＝f1(x,y)(x,y)∈D1，
建筑曲面函数：z2＝f2(x,y)(x,y)∈D2；道路曲面函数：z3＝f3(x,y)(x,y)∈D3；水域曲面函数：z4＝f4(x,y)(x,y)∈D4，其中
Figure BDA0002532035960000052
对城市元素进行整合，通过布尔运算将多元素对应的曲面整合成一个多重曲面，将建筑、道路、水域曲面函数定义域内的函数代替同(x,y)坐标下的地形曲面函数：
Figure BDA0002532035960000051
如图3所示，对整合后的多重曲面进行网格划分：
设定网格长度为Δx＝Δy＝a，对(x0+na,y0+n'a)带入Z赋值计算，其中x0＝minx,y0＝miny,其中(x,y)∈D1,(x0+na,y0+n'a)∈D1，且n，n’为自然数。
对得到的点集合R{(x0+na,y0+n'a,Z)}进行四边形网格连接，得到网格步长为a的综合城市元素网格，每一四边形网格的四个顶点为Rk(xk,yk,Zk)，Rk+1(xk+a,yk,Zk+1)，Rk+2(xk,yk+a,Zk+2)，Rk+3(xk+a,yk+a,Zk+3)，该四边形网格以Rk，Rk+1，Rk+2以及Rk+1，Rk+2，Rk+3为定点划分为2个三角平面，其平面方程为pk1：
Figure BDA0002532035960000061
和pk2：
Figure BDA0002532035960000062
2、径流分析：依据模型模拟尺寸，在曲面上生成随机点模拟降雨径流起点，对每一个起点进行周边网格点连线斜率迭代计算，确定径流方向，直至斜率为0或者负值，形成径流路径。
依据网格尺寸na和n’a，确定模拟降雨起点的数量为S个，如模拟的城市尺度为1km2的区域范围，则网格划分尺度a需要设置为1m，降雨起点的数量S设置为1000，方能较好得满足计算精度。在图3所示案例中，模拟的城市尺度长宽分别为4km和2km，设置网格划分尺度a为2m，将模拟降雨地点设为1000个。
将模拟降雨起点的集合记为M，任一降雨起点可表示为Mm(xm,ym,zm)，其中(xm,ym)∈D1，
Figure BDA0002532035960000063
zm＞Z，即降雨起点的高度需要超过模型的高度，m为正整数且小于等于S；
进行降雨模拟，计算降雨径流起点：先对Mm点判断下落区域，找到k值，使得xk≤xm＜xk+a，yk≤ym＜yk+a，如若xk+yk+a-xm＞ym，则带入pk1计算得出z值，如xk+yk+a-xm≤ym则带入pk2计算得出z值记为zm’，得到降雨径流起点Mm’，Mm点对应的降雨起点可表示为Mm’(xm,ym,zm')，并
Figure BDA0002532035960000064
zm＞Z。
为实现雨点在重力作用下沿着地形并考虑其他元素阻碍影响的径流模拟，通过斜率迭代来实现：对每一个径流起点Mm’进行周边网格点连线斜率迭代计算，确定径流方向，以斜率最大处为流向，雨滴在重力作用下朝该方向流动，直至斜率为0或者正值，最终形成径流路径。
计算起点指向周边网格顶点的向量：
Mm'Rk＝(xk,yk,Zk)-(xm,ym,zm')＝(xmk,ymk,zmk)；
Mm'Rk+1＝(xk+a,yk,Zk+1)-(xm,ym,zm')＝(xmk+1,ymk+1,zmk+1)；
Mm'Rk+2＝(xk,yk+a,Zk+2)-(xm,ym,zm')＝(xmk+2,ymk+2,zmk+2)；
Mm'Rk+3＝(xk+a,yk+a,Zk+3)-(xm,ym,zm')＝(xmk+3,ymk+3,zmk+3)。
对各个向量z方向的值zmk，zmk+1，zmk+2，zmk+3，进行数值判断，如存在负值，则选择其中绝对值最大对应的向量作为径流方向，并将该向量的终点(Rk、Rk+1、Rk+2、Rk+3中的一点)作为下一段径流方向计算的起点，再对周边的相邻的四个网格定点进行斜率计算，如此迭代，直至斜率均为0或正值，计算的次数记为d次。
将径流起点与各个向量的终点相连，形成径流路径，并在grasshopper平台予以显示，并将径流终点记为Mm’end。如图4所示，图中白色线为径流曲线，通过平台可以观察到城市的径流情况，通过曲线的密集程度，用以可视化、直观地发现城市易涝区域。
3、径流投影：提取径流路径的起点和终点，向分析平面进行投影，将空间点转化为平面点。
为方便计算分析，提取径流路径的起点Q和终点Qend，向分析平面进行投影，将空间点转化为平面点。如图5所示，建立分析平面z＝w，将径流起点Mm与终点Mm’end以及径流路径向分析平面进行投影，得到起点投影点集合Q{(xm,ym,w)}与终点投影点集合Qend{(xm'end,ym'end,w)}，以及径流的总长度可近似地表示为QQend＝da。
4、区域易涝程度分析：在分析平面设定分析区域的中心点，调节分析区域半径，将径流投影起始点、终点分别与分析区域中心点进行距离计算，进行距离比较，判别点距是否小于分析区域半径，提取出在内的起点与终点进行统计，将终点与起点数量相除，形成区域易涝程度的定量分析。
记分析点为A点，分析半径为r。在实际应用过程中，基于grasshopper平台可以与地图平台对接，在地图上点去或者通过经纬度确定分析中心与分析区域，实现易涝程度的可视化与量化评价。
将径流投影起始点、终点分别与分析区域中心点进行距离计算，计算线段AQ与AQend的距离，并与r进行比较，进行距离比较，判别点距是否小于分析区域半径，小于的r的起点与终点计入新的点集合分别为Cstart，Cend。
提取出在内的起点与终点进行统计，统计集合内点的数量，记为cstart，cend,定义易涝度为
Figure BDA0002532035960000081
将终点与起点数量相除，形成区域易涝程度的定量分析。另定义径流评价指标
Figure BDA0002532035960000082
将在分析圈内的径流总长与所有径流长度相除，形成区域净流量的定量分析。在此基础上，可对易涝度的公式进行更合理的改良，用以更好地评价城市洪涝水平。
在图5所示案例中，分析区域半径为0.5km，在分析区域内径流起点数量为108个，终点数量为212个，则其易涝度T＝1.96，可以初步评价认为有其他区域的径流涌入该区域，容易造成雨水淤积。
本发明基于Grasshopper平台综合考虑城市地形、建筑、道路、水域元素，实现对城市径流的模拟与分析，实现易涝区的可视化展示和易涝程度的量化评价。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)城市元素的整合：通过DEM数据建立城市元素模型，对模型中的地形、道路、建筑、水域进行整合，通过布尔运算将多元素对应的曲面整合成一个多重曲面，对曲面进行网格划分；
(2)径流分析：依据模型模拟尺寸，在曲面上生成随机点模拟降雨径流起点，对每一个起点进行周边网格点连线斜率迭代计算，确定径流方向，直至斜率为0或者负值，形成径流路径；
(3)径流投影：提取径流路径的起点和终点，向分析平面进行投影，将空间点转化为平面点；
(4)区域易涝程度分析：在分析平面设定分析区域的中心点，调节分析区域半径，将径流投影起始点、终点分别与分析区域中心点进行距离计算，进行距离比较，判别点距是否小于分析区域半径，提取出在内的起点与终点进行统计，将终点与起点数量相除，形成区域易涝程度的定量分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：
(11)地形、道路、建筑、水域的DEM数据为4组三维坐标(x,y,z)点集N1，N2，N3，N4，对点集进行曲面拟合，得到各元素的曲面函数：
地形曲面函数：z1＝f1(x,y) (x,y)∈D1
建筑曲面函数：z2＝f2(x,y) (x,y)∈D2；道路曲面函数：z3＝f3(x,y)(x,y)∈D3；水域曲面函数：z4＝f4(x,y) (x,y)∈D4，其中
Figure FDA0002532035950000011
其中，z1、z2、z3、z4、分别为地形曲面函数、建筑曲面函数、道路曲面函数、水域曲面函数的z坐标值，即函数值；D1,D2,D3,D4为这四项函数的定义域；
(12)通过布尔运算将多元素对应的曲面整合成一个多重曲面函数Z，将建筑、道路、水域曲面函数定义域内的函数代替同(x,y)坐标下的地形曲面函数：
Figure FDA0002532035950000012
(13)设定网格长度为Δx＝Δy＝a，对(x0+na,y0+n'a)带入Z赋值计算，其中x0＝min x,y0＝min y,其中(x,y)∈D1,(x0+na,y0+n'a)∈D1，且n，n’为自然数；
(14)对得到的点集合R{(x0+na,y0+n'a,Z)}进行四边形网格连接，得到网格步长为a的综合城市元素网格，每一四边形网格的四个顶点可表示为点Rk坐标为(xk,yk,Zk)，点Rk+1坐标为(xk+a,yk,Zk+1)，点Rk+2坐标为(xk,yk+a,Zk+2)，点Rk+3坐标为(xk+a,yk+a,Zk+3)，该四边形网格以Rk，Rk+1，Rk+2以及Rk+1，Rk+2，Rk+3为定点划分为2个三角平面，其平面方程为pk1：
Figure FDA0002532035950000021
和pk2：
Figure FDA0002532035950000022
其中，k为自然数。
3.根据权利要求1所述的一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：
(21)依据网格尺寸na与n’a，确定模拟降雨起点的数量为S个，其点集合为M，任一降雨起点可表示为Mm(xm,ym,zm)，其中(xm,ym)∈D1，
Figure FDA0002532035950000023
m为正整数且小于等于S；
进行降雨模拟，计算降雨径流起点：先对Mm点判断下落区域，找到k值，使得xk≤xm＜xk+a，yk≤ym＜yk+a，如若xk+yk+a-xm＞ym，则带入pk1计算得出z值，如xk+yk+a-xm≤ym则带入pk2计算得出z值记为zm’，得到降雨径流起点M’，任一降雨起点可表示为Mm’(xm,ym,zm')；
(22)对每一个径流起点Mm’进行周边网格点连线斜率迭代计算，确定径流方向，直至斜率为0或者正值，形成径流路径，计算向量：
Mm'Rk＝(xk,yk,Zk)-(xm,ym,zm')＝(xmk,ymk,zmk)；
Mm'Rk+1＝(xk+a,yk,Zk+1)-(xm,ym,zm')＝(xmk+1,ymk+1,zmk+1)；
Mm'Rk+2＝(xk,yk+a,Zk+2)-(xm,ym,zm')＝(xmk+2,ymk+2,zmk+2)；
Mm'Rk+3＝(xk+a,yk+a,Zk+3)-(xm,ym,zm')＝(xmk+3,ymk+3,zmk+3)
对zmk，zmk+1，zmk+2，zmk+3，进行数值判断，如存在负值，则选择其中绝对值最大对应的向量作为径流方向，并将该向量的终点： Rk、Rk+1、Rk+2、Rk+3中的一点, 作为下一段径流方向计算的起点，再对周边的相邻的四个网格定点进行斜率计算，直至斜率均为0或正值，计算的次数记为d次；
将径流起点与各个径流向量的终点相连，形成径流路径，并在grasshopper平台予以显示，并将径流终点记为Mm’end。
4.根据权利要求1所述的一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法，其特征在于，所述步骤(3)的实现过程如下：
建立分析平面z＝w，将径流起点Mm与终点Mm’end以及径流路径向分析平面进行投影，得到起点投影点集合Q{(xm,ym,w)}与终点投影点集合Qend{(xm'end,ym'end,w)}，以及长度可近似地表示为QQend＝da。
5.根据权利要求1所述的一种基于Grasshopper平台城市易涝程度模拟评价方法，其特征在于，所述步骤(4)实现过程如下：
记分析点为A点，分析半径为r，将径流投影起始点、终点分别与分析区域中心点进行距离计算，计算线段AQ与AQend的距离，并与r进行比较，进行距离比较，判别点距是否小于分析区域半径，小于的r的起点与终点计入新的点集合分别为Cstart，Cend；提取出在内的起点与终点进行统计，统计集合内点的数量，记为cstart，cend,定义易涝度为
Figure FDA0002532035950000031
将终点与起点数量相除，形成区域易涝程度的定量分析；另定义径流评价指标
Figure FDA0002532035950000032
将在分析圈内的径流总长与所有径流长度相除，形成区域净流量的定量分析。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112633590B (zh) * 2020-12-30 2024-04-30 江苏智库智能科技有限公司 一种用于四向穿梭车的智能入库方法及系统
CN113064958B (zh) * 2021-04-26 2021-11-23 广州筑鼎建筑与规划设计院有限公司 基于图传视频处理技术和数据分析的城市规划设计勘察数据建立处理方法
CN117611759A (zh) * 2023-11-30 2024-02-27 博雅达勘测规划设计集团有限公司 基于三维模型的评分地图生成方法、装置、终端及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103399990A (zh) * 2013-07-18 2013-11-20 北京工业大学 城市排水仿真模拟系统的道路精细离散网格构建方法
CN103927418A (zh) * 2014-04-12 2014-07-16 北京工业大学 基于dem的城市道路渠网化排水通道制作方法
CN107229742A (zh) * 2017-06-20 2017-10-03 华中科技大学 一种基于遥感大数据确定城市易涝点的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103399990A (zh) * 2013-07-18 2013-11-20 北京工业大学 城市排水仿真模拟系统的道路精细离散网格构建方法
CN103927418A (zh) * 2014-04-12 2014-07-16 北京工业大学 基于dem的城市道路渠网化排水通道制作方法
CN107229742A (zh) * 2017-06-20 2017-10-03 华中科技大学 一种基于遥感大数据确定城市易涝点的方法

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