CN113887895A - 一种韧性城市智能规划系统、方法和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种韧性城市智能规划系统、方法和存储介质，其中系统包括数据处理子系统、城市信息子系统、仿真引擎子系统、信息可视化子系统和城市规划子系统，其中数据处理子系统实时接收城市信息，转化格式后得到场景模型并传输到城市信息子系统中，城市信息子系统存储场景模型，仿真引擎子系统根据场景模型进行灾害模拟和韧性服务模拟得到投影模型，信息可视化子系统将投影模型图层化，城市规划子系统根据投影模型自动生成城市规划方案。与现有技术相比，本发明具有可实时调整城市信息，灵活性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及城市规划领域，尤其是涉及一种韧性城市智能规划系统、方法和存储介质。
背景技术
自然灾害、经济波动与社会灾难等多种扰动，将破坏复杂城市系统提供服务的能力，最终影响城市居民福祉。韧性城市指城市能够凭自身的能力抵御灾害，减轻灾害损失，并合理的调配资源以从灾害中快速恢复过来。针对复杂城市系统面临的慢性压力、急性冲击等多种扰动风险，已经出现了多种利用城市多源大数据及其建模/分析/诊断技术，进行韧性城市智能规划，提升城市系统在多种扰动中的防御、恢复、适应力，保障城市居民福祉。
面向韧性城市智能规划平台建设，可利用智慧城市的多源大数据，监测预警、仿真模拟和规划决策方面的关键技术，但现有的城市智能规划平台建设缺少一个可以集成这些关键技术的城市规划系统，现有的城市规划系统的扩展性和对各种灾种的适应力也较差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种韧性城市智能规划系统、方法和存储介质。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种韧性城市智能规划系统，包括数据处理子系统、城市信息子系统、仿真引擎子系统、信息可视化子系统和城市规划子系统，其中数据处理子系统实时接收城市信息，转化格式后得到场景模型并传输到城市信息子系统中，城市信息子系统存储场景模型，仿真引擎子系统根据城市信息子系统的场景模型进行灾害模拟和韧性服务模拟得到投影模型，并将投影模型传输至信息可视化子系统和城市规划子系统，信息可视化子系统将投影模型图层化并进行显示，城市规划子系统包括规划模型，将投影模型输入规划模型中自动生成城市规划方案。
进一步地，所述数据处理子系统接收的城市信息包括城市基础信息和城市补充信息，所述城市基础信息由城市固定结构确定，所述城市补充信息根据城市运行情况实时更新。
进一步地，所述信息可视化子系统设置有人机交互模块。
进一步地，所述仿真引擎子系统具体工作流程如下：
SA1、选择特定的灾种，将场景模型输入推演预测模型后，得到灾后城市信息及灾后场景模型；
SA2、选择韧性测度，将灾后城市信息输入专家韧性仿真引擎中，得到城市韧性指标；
SA3、将灾后场景模型和城市韧性指标结合生成投影模型，传输至信息可视化子系统和城市规划子系统。
进一步地，所述城市规划子系统中的规划模型可根据城市信息手动修改。
进一步地，所述城市规划子系统的规划模型根据城市信息子系统中的场景信息建立。
一种韧性城市智能规划方法，包括以下步骤：
S1、获取城市信息，并对城市信息格式统一化后建立场景模型；
S2、根据场景模型进行城市灾害模拟，得到灾后城市信息，并输出城市韧性指标；
S3、根据步骤S2中得到的灾后城市信息和城市韧性指标，生成城市规划方案。
进一步地，所述城市信息包括城市基础信息和城市补充信息，所述城市基础信息由城市固定结构确定，所述城市补充信息根据城市运行情况实时更新。
进一步地，步骤S3中的城市规划方案可通过手动修改灾后城市信息和城市韧性指标进行调整。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如说明书中所述的一种多车道合并违法自动审核方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过设置数据处理子系统、城市信息子系统、仿真引擎子系统、信息可视化子系统和城市规划子系统，实现了城市信息的存储、格式转换、灾害模拟、韧性指标模拟以及城市规划等，其中数据处理子系统可实时更新城市数据，仿真引擎子系统可选择特定的灾种和韧性测度进行模拟，城市规划子系统中用于输出城市规划的规划模型也可手动修改，使得本系统具有良好的扩展性，对于不同情况的适应性也更强。
2、本发明通过设置具有人机交互模块的信息可视化子系统，使城市信息、模拟结果以及规划方案更直观清晰，为手动调整以及数据分析提供了便利。
附图说明
图1为本发明的系统的结构示意图。
图2为本发明的系统工作原理示意图。
图3为本发明的城市信息组成示意图。
图4为本发明的仿真引擎子系统的结构示意图。
图5为本发明在处理洪水灾害情况时仿真引擎子系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例提供了一种韧性城市智能规划系统，如图1和图2所示，具体包括数据处理子系统、城市信息子系统、仿真引擎子系统、信息可视化子系统和城市规划子系统。其中数据处理子系统连接城市信息子系统，城市信息子系统连接仿真引擎子系统，仿真引擎子系统与信息可视化子系统和城市规划子系统分别连接。
数据处理子系统根据事件处理规则接收不同格式、类型的城市基础信息，处理、转化为符合城市信息系统存储格式的数据，并接收实时的城市补充信息，将城市补充数据提取，分析，结合城市基础信息建立场景模型。
城市信息组成由图3所示，其中城市基础信息通常是不改变的，这类信息通常是城市的基本网络，基本要素，包括城市路网、公共服务分布网络、城市用地、城市建筑、电网、水网和能源网络等，为城市居民提供各类基本的城市功能，同时这些城市基础信息可概括归纳为城市居民的生活行为。
城市补充信息则是对于城市基础信息进行补充，其中就包括城市人流量，城市植被分布等等数据。
城市信息子系统存储数据处理子系统传输的城市信息以及场景模型等。
仿真引擎子系统工作原理如图4所示，根据城市信息子系统的场景模型，通过专家知识推演模型或者机器学习预测模型构建的灾害仿真引擎，一方面提供特定的灾害模拟仿真，输出灾后城市信息的变化；另一方面是基于具体城市信息，选择韧性测度，对城市韧性服务进行模拟仿真，输出当前城市信息下所能提供的城市韧性指标。并结合灾后城市信息和城市韧性指标得到投影模型，将投影模型传输至信息可视化子系统和城市规划子系统。
信息可视化子系统是对城市信息的可视化，对仿真引擎子系统输出的仿真结果，城市韧性指标可视化。其中包括城市基础信息通过图层化的思想构建展示出来，将城市补充信息展示在页面中，将韧性功能仿真结果展示在相应图层中，同时还提供相应的交互界面，供用户与各个子系统交互。
城市规划子系统包括规划模型，规划模型根据仿真引擎子系统的投影模型自动生成针对城市基础信息的城市规划。同时，该子系统也提供通过可视化界面来修改特定的城市信息进而修改规划模型，达到手动规划的效果。最终将城市规划结果存储于城市信息子系统中。
在本实施例中，对于城市韧性的测度，不以具体的指标来衡量城市韧性，而是用城市为居民提供服务能力来衡量城市相对韧性。将城市韧性与居民的服务联系起来，将城市韧性指标与城市的服务能力联系起来。
本实施例还提供一种韧性城市智能规划方法，包括以下步骤：
步骤S1、接收不同格式、类型的城市基础信息，处理、转化为符合城市信息系统存储格式的数据，并接收实时的城市补充信息，将城市补充数据提取，分析，结合城市基础信息建立场景模型。
步骤S2、，根据场景模型，通过专家知识推演模型或者机器学习预测模型构建的灾害仿真引擎，提供特定的灾害模拟仿真，输出灾后城市信息的变化；基于具体城市信息，选择韧性测度，对城市韧性服务进行模拟仿真，输出当前城市信息下所能提供的城市韧性指标。并结合灾后城市信息和城市韧性指标得到投影模型。
步骤S3、根据步骤S2中得到的投影模型，生成城市规划方案。
本实施例又提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中提到的韧性城市智能规划，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
以下为本实施例在洪水灾害下的韧性城市模拟规划
首先数据处理子系统接收城市基础信息和城市补充信息，建立场景模型，场景模型中主要内容为城市基础信息中的城市路网信息和城市补充信息中的城市高精度模型和城市雨水排放网络，存储于城市信息子系统。
然后使用仿真引擎子系统，如图5所示，针对洪水灾害这一场景，选用一维下水道——二维地表耦合模型对灾害进行仿真，输出灾后城市信息，包括溢流信息、范围、深度和速度，从而影响城市路网，更改城市路网这一基础信息。
在韧性指标方面，针对路网信息变更这一事实，选用测度城市连通子图作为韧性测度，来测度城市路网所提供的通勤服务能力，衡量城市路网性能。城市连通子图代表着城市各个区域之间的连通性，能很好的反映城市路网为居民提供的通勤服务的能力。产出的城市韧性指标为城市通勤服务能力，以及路网性能指标。
最终，通过信息可视化子系统展示仿真后得到的灾后城市信息和城市韧性指标，并通过城市规划子系统生成韧性城市智能规划方案。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种韧性城市智能规划系统，其特征在于，包括数据处理子系统、城市信息子系统、仿真引擎子系统、信息可视化子系统和城市规划子系统，其中数据处理子系统实时接收城市信息，转化格式后得到场景模型并传输到城市信息子系统中，城市信息子系统存储场景模型，仿真引擎子系统根据城市信息子系统的场景模型进行灾害模拟和韧性服务模拟得到投影模型，并将投影模型传输至信息可视化子系统和城市规划子系统，信息可视化子系统将投影模型图层化并进行显示，城市规划子系统包括规划模型，将投影模型输入规划模型中自动生成城市规划方案。
2.根据权利要求1所述的一种韧性城市智能规划系统，其特征在于，所述数据处理子系统接收的城市信息包括城市基础信息和城市补充信息，所述城市基础信息由城市固定结构确定，所述城市补充信息根据城市运行情况实时更新。
3.根据权利要求1所述的一种韧性城市智能规划系统，其特征在于，所述信息可视化子系统设置有人机交互模块。
4.根据权利要求1所述的一种韧性城市智能规划系统，其特征在于，所述仿真引擎子系统具体工作流程如下：
SA1、选择特定的灾种，将场景模型输入推演预测模型后，得到灾后城市信息及灾后场景模型；
SA2、选择韧性测度，将灾后城市信息输入专家韧性仿真引擎中，得到城市韧性指标；
SA3、将灾后场景模型和城市韧性指标结合生成投影模型，传输至信息可视化子系统和城市规划子系统。
5.根据权利要求1所述的一种韧性城市智能规划系统，其特征在于，所述城市规划子系统中的规划模型可根据城市信息手动修改。
6.根据权利要求1所述的一种韧性城市智能规划系统，其特征在于，所述城市规划子系统的规划模型根据城市信息子系统中的场景信息建立。
7.一种韧性城市智能规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取城市信息，并对城市信息格式统一化后建立场景模型；
S2、根据场景模型进行城市灾害模拟，得到灾后城市信息，并输出城市韧性指标；
S3、根据步骤S2中得到的灾后城市信息和城市韧性指标，生成城市规划方案。
8.根据权利要求8所述的一种韧性城市智能规划系统，其特征在于，所述城市信息包括城市基础信息和城市补充信息，所述城市基础信息由城市固定结构确定，所述城市补充信息根据城市运行情况实时更新。
9.根据权利要求8所述的一种韧性城市智能规划系统，其特征在于，步骤S3中的城市规划方案可通过手动修改灾后城市信息和城市韧性指标进行调整。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7至9任一项所述的一种多车道合并违法自动审核方法的步骤。
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