CN114492093A - 一种城市可视化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种城市可视化方法及系统，该方法包括：获取城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据；所述地质勘察资料包括：地形图、地上景观图、钻孔数据表、地下水等水位线图、地下管线图以及地铁规划图；基于钻孔数据表，制作标准地层分层表，进而结合地下管线图、地铁规划图以及地质剖面图，建立三维地质结构模型；基于地下水等水位线图，并结合地下水流数据表，建立地下水模型；基于地形图和地上景观图，建立三维地上结构模型；以特定的时间步长，将三维地质结构模型和地下水模型逐帧嵌入三维地上结构模型中，构成随时间变化的城市四维可视化模型；根据城市四维可视化模型对城市地下空间地质环境进行监测、评估。
Description
技术领域
本发明属于可视化信息技术领域，尤其涉及一种城市可视化方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
现有时空数据组织方法主要针对单一空间（地下空间）中地理要素，难以有效组织全空间对象的时空演化过程及其相互作用关系。特别是，难以满足多样化的地表三维模型快速构建与分析任务。城市空间大数据存在多源异质、特征多元、时空基准不一致、语义复杂等问题，为保证时空大数据具有统一的空间分析基点，首先需要建立归一化的时空基准，然后在统一的时空基准之上，实现全空间时空大数据的归一化组织管理。
研究城市地下空间地质构造模型与场模型构建、融合、城市地下空间统一时空数据的动态建模、多源异构数据约束下的城市整体区域三维地质建模、局部详勘数据约束下的地质模型智能化更新与拓扑一致重建、多尺度地下工程模型与地质模型集成表达及动态施工模拟和城市地下空间的大规模多时态网格表达与属性场空间插值等技术方法，实现城市地下复杂时空对象的快速精确建模与表达，为构建地下空间提供技术支撑。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种城市可视化方法及系统，通过大数据的可视化展示，为城市地下轨道的建设评估以及地下环境的变化监测提供实时监测和智能响应。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种城市可视化方法。
一种城市可视化方法，包括：
获取城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据；所述地质勘察资料包括：地形图、地上景观图、钻孔数据表、地下水等水位线图、地下管线图以及地铁规划图；
基于钻孔数据表，制作标准地层分层表，进而结合地下管线图、地铁规划图以及地质剖面图，建立三维地质结构模型；
基于地下水等水位线图，并结合地下水流数据表，建立地下水模型；
基于地形图和地上景观图，建立三维地上结构模型；
以特定的时间步长，将三维地质结构模型和地下水模型逐帧嵌入三维地上结构模型中，构成随时间变化的城市四维可视化模型；
根据城市四维可视化模型对城市地下空间地质环境进行监测、评估。
本发明的第二个方面提供一种城市可视化系统。
一种城市可视化系统，包括：
采集模块，其被配置为：获取城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据；所述地质勘察资料包括：地形图、地上景观图、钻孔数据表、地下水等水位线图、地下管线图以及地铁规划图；
三维地质结构模型建立模块，其被配置为：基于钻孔数据表，制作标准地层分层表，进而结合地下管线图、地铁规划图以及地质剖面图，建立三维地质结构模型；
地下水模型建立模块，其被配置为：基于地下水等水位线图，并结合地下水流数据表，建立地下水模型；
地上结构模型建立模块，其被配置为：基于地形图和地上景观图，建立三维地上结构模型；
城市可视化模型建立模块，其被配置为：以特定的时间步长，将三维地质结构模型和地下水模型逐帧嵌入三维地上结构模型中，构成随时间变化的城市四维可视化模型；
监测、评估模块，其被配置为：根据城市四维可视化模型对城市地下空间地质环境进行监测、评估。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
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上述第一个方面所述的城市可视化方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一个方面所述的城市可视化方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过将三维地质结构模型和地下水模型逐帧嵌入三维地上结构模型中，使得生成的城市四维可视化模型能够可视化的展示地上、地下的整体情况。
2、通过在城市思维可视化模型上进行虚拟测试，精确的反映地下轨道的开发对于整个城市的影响。
3、采用城市四维可视化模型能够对城市地下空间地质环境进行实时监测和评估。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明城市可视化方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种城市可视化方法，本实施例以该方法应用于服务器进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于终端，还可以应用于包括终端和服务器和系统，并通过终端和服务器的交互实现。服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务器、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等，但并不局限于此。终端以及服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接，本申请在此不做限制。本实施例中，该方法包括以下步骤：
S101：获取城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据；所述地质勘察资料包括：地形图、地上景观图、钻孔数据表、地下水等水位线图、地下管线图以及地铁规划图；
作为一种或多种实施方式，所述整理成计算机可识别的格式化数据，包括：地形面网格化、地层标准化、数据格式化以及剔除不良数据。
作为一种或多种实施方式，所述地形面网格化指的是根据建模精度要求将城市片区地形面进行网格化，网格密度子城市片区内部均匀过渡；所述地层标准化是根据钻孔数据建立片区地层的总层序；所述数据格式化是将钻孔数据和试验数据等录入到数据库中，整理成计算机能识别的数据，以备建模使用；所述剔除不良数据是剔除收集的勘察数据中不良数据，如未完成打钻的钻孔数据和钻孔孔深与周边钻孔严重不一致的数据，或者钻孔点与地层控制点不一致的数据，在勘察数据准备过程中将这些不良数据剔除，从而保证建模数据源的一致性、正确性和完整性。
S102：基于钻孔数据表，制作标准地层分层表，进而结合地下管线图、地铁规划图以及地质剖面图，建立三维地质结构模型。
作为一种或多种实施方式，所述标准地层分层表、地下管线图、地铁规划图以及地质剖面图通过一定的空间转化方法变换到三维空间中，构建三维地质结构模型。
S103：基于地下水等水位线图，并结合地下水流数据表，建立地下水模型；
具体的，将地下水等水位线图和地下水流数据表通过一定的空间转化方法变换到三维空间中，构建地下水模型。
S104：基于地形图和地上景观图，建立三维地上结构模型；
具体的，将地形图和地上景观图通过一定的空间转化方法变换到三维空间中，构建三维地上结构模型。
S105：以特定的时间步长，将三维地质结构模型和地下水模型逐帧嵌入三维地上结构模型中，构成随时间变化的城市四维可视化模型。
S106：根据城市四维可视化模型对城市地下空间地质环境进行监测、评估。
作为一种或多种实施方式，所述根据城市四维可视化模型对城市地下空间地质环境进行监测、评估，包括：将城市四维可视化模型转化为相应的栅格模型，设定网格精度值，根据网格精度值与图幅空间建立空间栅格场，通过点与多面体的位置关系判断栅格单元与地质体的位置关系，筛选出位于地质体内部的栅格模型；
对地质体内部的栅格模型进行划分，得到地质体栅格单元模型；基于地质体栅格单元模型中的各个栅格单元对地下空间地质环境进行监测、评估。
具体的，城市四维可视化模型很大方面的应用是针对地下情况的分析进行的，但是，地质情况的分析与评价是无法在矢量的四维模型上进行的，因此，需要将这些矢量模型转换为相应的栅格模型。设定相应的网格精度值，依据该精度值与图幅空间建立空间栅格场，通过点与多面体的位置关系判断个栅格单元与地质体的位置关系，筛选出位于地质体内部的栅格模型，作为其划分后的栅格表达，对于与地质体模型相交的栅格模型，要根据其位于地质体内部的空间大小确定其是否属于该体模型，以免精度损失。经过网格划分后的地质体栅格单元模型，其数据规模是相当庞大的，因此，在进行数据存储的时候，一般的面片存储方式不再适用，需要针对栅格尺度、空间位置建立相应的空间索引，以适用于大规模栅格场数据的快速存储与读取。经过栅格划分后的地质单元可以适用于当前的空间插值计算，包括克里格插值、距离反比插值等，通过相应的算法模型代入，实现各个栅格单元的属性计算，同时这些栅格单元也适用于资源评估方法，基于相应的评估算法，评定该地区相应地区的的开发前景。
实施例二
本实施例提供了一种城市可视化系统。
一种城市可视化系统，包括：
采集模块，其被配置为：获取城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据；所述地质勘察资料包括：地形图、地上景观图、钻孔数据表、地下水等水位线图、地下管线图以及地铁规划图；
三维地质结构模型建立模块，其被配置为：基于钻孔数据表，制作标准地层分层表，进而结合地下管线图、地铁规划图以及地质剖面图，建立三维地质结构模型；
地下水模型建立模块，其被配置为：基于地下水等水位线图，并结合地下水流数据表，建立地下水模型；
地上结构模型建立模块，其被配置为：基于地形图和地上景观图，建立三维地上结构模型；
城市可视化模型建立模块，其被配置为：以特定的时间步长，将三维地质结构模型和地下水模型逐帧嵌入三维地上结构模型中，构成随时间变化的城市四维可视化模型；
监测、评估模块，其被配置为：根据城市四维可视化模型对城市地下空间地质环境进行监测、评估。
实施例三
本实施例提供了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实施例一所述的城市可视化方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如实施例一所述的城市可视化方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（RandomAccessMemory，RAM）等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种城市可视化方法，其特征在于，包括：
获取城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据；所述地质勘察资料包括：地形图、地上景观图、钻孔数据表、地下水等水位线图、地下管线图以及地铁规划图；
基于钻孔数据表，制作标准地层分层表，进而结合地下管线图、地铁规划图以及地质剖面图，建立三维地质结构模型；
基于地下水等水位线图，并结合地下水流数据表，建立地下水模型；
基于地形图和地上景观图，建立三维地上结构模型；
以特定的时间步长，将三维地质结构模型和地下水模型逐帧嵌入三维地上结构模型中，构成随时间变化的城市四维可视化模型；
根据城市四维可视化模型对城市地下空间地质环境进行监测、评估。
2.根据权利要求1所述的城市可视化方法，其特征在于，所述整理成计算机可识别的格式化数据，包括：地形面网格化、地层标准化、数据格式化以及剔除不良数据。
3.根据权利要求2所述的城市可视化方法，其特征在于，所述地形面网格化指的是根据建模精度要求将城市片区地形面进行网格化，网格密度子城市片区内部均匀过渡。
4.根据权利要求1所述的城市可视化方法，其特征在于，所述标准地层分层表、地下管线图、地铁规划图以及地质剖面图通过一定的空间转化方法变换到三维空间中。
5.根据权利要求1所述的城市可视化方法，其特征在于，所述根据城市四维可视化模型对城市地下空间地质环境进行监测、评估，包括：将城市四维可视化模型转化为相应的栅格模型，设定网格精度值，根据网格精度值与图幅空间建立空间栅格场，通过点与多面体的位置关系判断栅格单元与地质体的位置关系，筛选出位于地质体内部的栅格模型。
6.根据权利要求5所述的城市可视化方法，其特征在于，对地质体内部的栅格模型进行划分，得到地质体栅格单元模型。
7.根据权利要求6所述的城市可视化方法，其特征在于，基于地质体栅格单元模型中的各个栅格单元对地下空间地质环境进行监测、评估。
8.一种城市可视化系统，其特征在于，包括：
采集模块，其被配置为：获取城市片区地质勘察资料，整理成计算机可识别的格式化数据；所述地质勘察资料包括：地形图、地上景观图、钻孔数据表、地下水等水位线图、地下管线图以及地铁规划图；
三维地质结构模型建立模块，其被配置为：基于钻孔数据表，制作标准地层分层表，进而结合地下管线图、地铁规划图以及地质剖面图，建立三维地质结构模型；
地下水模型建立模块，其被配置为：基于地下水等水位线图，并结合地下水流数据表，建立地下水模型；
地上结构模型建立模块，其被配置为：基于地形图和地上景观图，建立三维地上结构模型；
城市可视化模型建立模块，其被配置为：以特定的时间步长，将三维地质结构模型和地下水模型逐帧嵌入三维地上结构模型中，构成随时间变化的城市四维可视化模型；
监测、评估模块，其被配置为：根据城市四维可视化模型对城市地下空间地质环境进行监测、评估。
9.一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，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的城市可视化方法中的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的城市可视化方法中的步骤。
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