CN116912445A - 一种城乡供水三维动态可视化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维可视化的技术领域，公开了一种城乡供水三维动态可视化方法，所述方法包括：对供水河流汇聚节点进行节点位置可视化展示；对供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码；根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，得到供水河流通联河流区域轮廓；对供水河流汇聚节点之间的支流进行三维可视化。本发明确定可视化视觉展示的分布参数，对不同供水河流汇聚节点的位置进行视觉映射，实现可视化位置优化，并基于日均河流流量确定河流支流间任意位置的视觉编码，基于视觉编码结果以及位置海拔高度确定河流支流间位置的供水河流能量场，进而确定供水河流通联河流区域三维轮廓以及颜色信息，实现三维可视化颜色编码。
Description
技术领域
本发明涉及三维可视化的技术领域，尤其涉及一种城乡供水三维动态可视化方法。
背景技术
城乡可饮用水供水河流是城乡饮用水的重要来源，城乡供水河流监控系统作为城乡基础服务设施的重要组成部分存储了大量运行数据,基于数字孪生技术能够对城乡供水数据进行等比仿真建模，对城乡供水管理数据关联分析、可视化展示和辅助决策提供科学、快速的支撑。但是该些城乡供水河流运行数据具备时空、多源异构的复杂特征。传统可视化方法无法有效展示供水河流数据的时空多维性，严重降低整体可视化效果，会影响数据分析准确性进而影响决策判断。针对该问题，本发明提出一种城乡供水三维动态可视化方法，通过优化空间布局和多元属性抽象实现城乡供水河流三维动态可视化。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种城乡供水三维动态可视化方法，目的在于：1）采集城乡供水河流空间数据，并根据待可视化展示的屏幕大小，确定可视化视觉展示的分布参数，对不同供水河流汇聚节点的位置进行视觉映射，通过线约束下各位置点的位置偏差来分析和对比整体情况，实现可视化位置优化，更有效地利用屏幕的空间，并结合视觉映射避免过多的无意义重叠，增强了三维可视化结果的直观程度；2）根据供水河流汇聚节点的海拔高度以及日均河流流量，采用结合河流位置的海拔高度以及日均河流流量生成算法进行河流支流中任意位置的海拔高度以及日均河流流量计算，并基于日均河流流量确定河流支流间任意位置的视觉编码，其中视觉编码下颜色越蓝，则表示河流越湍急，基于视觉编码结果以及位置海拔高度确定河流支流间位置的供水河流能量场，海拔高度越高，河流越湍急，则供水河流能量场越高，进而确定供水河流通联河流区域轮廓，并进行三维可视化颜色编码以及可视化展示。
实现上述目的，本发明提供的一种城乡供水三维动态可视化方法，包括以下步骤：
S1：采集城乡供水河流空间数据，其中供水河流空间数据包括供水河流汇聚节点数据和供水河流汇聚节点通联关系数据；
S2：构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，所述模型以采集的供水河流汇聚节点数据和待可视化展示的屏幕大小为输入，以优化布局后的供水河流汇聚节点坐标为输出；
S3：构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码，所述模型以采集到的供水河流汇聚节点通联关系数据为输入，以供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据为输出；
S4：根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，得到供水河流通联河流区域轮廓；
S5：基于供水河流节点通联关系视觉编码数据可视化编码供水河流汇聚节点之间的支流，并基于供水河流通联河流区域轮廓对支流进行可视化，得到城乡供水河流三维可视化结果。
作为本发明的进一步改进方法：
可选地，所述S1步骤中采集城乡供水河流空间数据，包括：
采集城乡供水河流空间数据，其中供水河流空间数据包括供水河流汇聚节点数据和供水河流汇聚节点通联关系数据，所采集城乡供水河流空间数据的形式为：
；
；
；
；
；
其中：
G表示所采集的城乡供水河流空间数据；
E表示供水河流汇聚节点数据集合，表示第i个供水河流汇聚节点数据，表示第i个供水河流汇聚节点/>的位置坐标，/>表示第i个供水河流汇聚节点的日均河流流量，其中/>分别表示第i个供水河流汇聚节点的经纬度，/>表示第i个供水河流汇聚节点的海拔高度，n表示供水河流汇聚节点数据的采集数目；在本发明实施例中，供水河流汇聚节点即为供水河流的分叉点；
V表示供水河流汇聚节点通联关系数据集合，表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点的通联关系数据；
表示通联关系描述，/>表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点之间不存在唯一河流支流，/>表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点之间存在唯一河流支流；
表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点之间的最短河流支流距离，其中河流支流距离为两个节点之间的河流支流长度。
可选地，所述S2步骤中构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，包括：
构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，所述供水河流可视化优化布局模型以采集的供水河流汇聚节点数据和待可视化展示的屏幕大小为输入，以优化布局后的供水河流汇聚节点坐标为输出，基于供水河流可视化优化布局模型的供水河流汇聚节点可视化展示流程为：
S21：根据待可视化展示的屏幕大小，确定可视化视觉展示的分布参数：
；
其中：
S表示待可视化展示的屏幕面积；
n表示供水河流汇聚节点数据的采集数目；
表示可视化视觉展示的分布参数；
S22：计算得到任意两个供水河流汇聚节点之间的位置偏差，其中第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点/>之间的位置偏差为：
；
其中：
表示第i个供水河流汇聚节点/>与第j个供水河流汇聚节点/>之间的位置偏差；
S23：生成初始化位置分布集合，并计算得到初始化位置分布集合/>中的最小值/>，设置当前位置分布迭代次数为t，t的初始值为0，最大值为Max，则第t次迭代得到的位置分布集合为/>，位置分布集合/>中的最小值为/>；
S24：根据最小值确定任意供水河流汇聚节点位置坐标的布局位置优化概率：
；
其中：
表示以自然常数为底的指数函数；
表示供水河流汇聚节点位置坐标的布局位置优化概率；
表示预设的常数参数；
S25：供水河流汇聚节点按照布局优化概率进行位置优化，其中第i个供水河流汇聚节点的位置优化公式为：
；
；
其中：
表示第i个供水河流汇聚节点/>的第t次位置优化结果，/>即为所采集城乡供水河流空间数据中第i个供水河流汇聚节点/>的经纬度位置；
表示第t次位置优化后，在经度方向上距离供水河流汇聚节点/>最近的供水河流汇聚节点的距离；/>表示第t次位置优化后，在纬度方向上距离供水河流汇聚节点/>最近的供水河流汇聚节点的距离；
表示斥力常量，将其设置为100；
S26：若，则令/>，返回步骤S25，否则将供水河流汇聚节点的最终位置优化结果作为公式河流汇聚节点在屏幕中的可视化位置，其中第i个供水河流汇聚节点/>在屏幕中的可视化位置为/>。
可选地，所述S3步骤中构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码，包括：
构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码，所述供水河流关联关系视觉展示模型以采集到的供水河流汇聚节点通联关系数据为输入，以供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据为输出，基于供水河流关联关系视觉展示模型的视觉编码流程为：
遍历得到通联关系描述为1的两个供水河流汇聚节点，并根据供水河流汇聚节点的日均河流流量，以及两个供水河流汇聚节点之间的唯一河流支流距离，生成供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的日均河流流量，其中供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的日均河流流量生成公式为：
；
其中：
，/>，/>；
表示供水河流汇聚节点/>之间河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>处的日均河流流量；
为供水河流汇聚节点/>的日均河流流量，/>为供水河流汇聚节点/>的日均河流流量；
表示第k个供水河流汇聚节点/>与第m个供水河流汇聚节点/>之间的最短河流支流距离；
生成所遍历到的两个供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的视觉编码结果，其中供水河流汇聚节点之间的河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>的视觉编码结果/>为：
；
；
；
；
其中：
为视觉编码结果/>分别在RGB颜色通道的颜色值，/>表示视觉编码结果/>在R颜色通道的颜色值，/>表示视觉编码结果/>在G颜色通道的颜色值，/>表示视觉编码结果/>在B颜色通道的颜色值。
可选地，所述S4步骤中根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，包括：
根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，其中供水河流能量场的计算流程为：
遍历得到通联关系描述为1的两个供水河流汇聚节点，并根据供水河流汇聚节点的海拔高度，以及两个供水河流汇聚节点之间的唯一河流支流距离，生成供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的海拔高度，其中供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的海拔高度生成公式为：
；
其中：
供水河流汇聚节点/>之间河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>处的海拔高度；
基于视觉编码数据以及河流支流间任意位置的海拔高度，计算得到河流支流间任意位置的供水河流能量场，其中供水河流汇聚节点之间的河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>的供水河流能量场：
；
其中：
表示供水河流汇聚节点/>之间的河流支流中位置/>的供水河流能量场；
将供水河流能量场大于预设阈值的位置标记为供水河流通联河流区域轮廓点，其中供水河流通联河流区域轮廓点的坐标为结合可视化经纬度坐标以及所生成海拔高度的三维坐标。
可选地，所述S5步骤中基于供水河流节点通联关系视觉编码数据对供水河流汇聚节点之间的支流进行可视化编码，包括：
基于供水河流汇聚节点的可视化位置，在屏幕中进行供水河流汇聚节点位置标注，并按照供水河流节点通联关系视觉编码数据对屏幕中供水河流汇聚节点之间的河流支流进行颜色编码表示，得到可视化编码后的河流支流。
可选地，所述S5步骤中基于供水河流通联河流区域轮廓对支流进行可视化，得到城乡供水河流三维可视化结果，包括：
利用样条插值法对供水河流通联河流区域轮廓点进行插值拟合，得到三维可视化的供水河流支流轮廓，并基于河流支流的颜色编码表示，得到三维可视化颜色编码后的供水河流支流轮廓并在屏幕中进行可视化展示。在本发明实施例中，通过动态调整供水河流汇聚节点的日均河流流量，实现城乡供水三维动态可视化。
为了解决上述问题，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括：
存储器，存储至少一个指令；
通信接口，实现电子设备通信；及处理器，执行所述存储器中存储的指令以实现上述所述的城乡供水三维动态可视化方法。
为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的城乡供水三维动态可视化方法。
相对于现有技术，本发明提出一种城乡供水三维动态可视化方法，该技术具有以下优势：
首先，本方案提出一种可视化视觉展示优化方法，通过构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，所述供水河流可视化优化布局模型以采集的供水河流汇聚节点数据和待可视化展示的屏幕大小为为输入，以优化布局后的供水河流汇聚节点坐标为输出，基于供水河流可视化优化布局模型的供水河流汇聚节点可视化展示流程为：根据待可视化展示的屏幕大小，确定可视化视觉展示的分布参数：
；
其中：S表示待可视化展示的屏幕面积；n表示供水河流汇聚节点数据的采集数目；表示可视化视觉展示的分布参数；计算得到任意两个供水河流汇聚节点之间的位置偏差，其中第i个供水河流汇聚节点/>与第j个供水河流汇聚节点/>之间的位置偏差为：
；
其中：表示第i个供水河流汇聚节点/>与第j个供水河流汇聚节点/>之间的位置偏差；生成初始化位置分布集合/>，并计算得到初始化位置分布集合/>中的最小值/>，设置当前位置分布迭代次数为t，t的初始值为0，最大值为Max，则第t次迭代得到的位置分布集合为/>，位置分布集合/>中的最小值为/>；根据最小值/>确定任意供水河流汇聚节点位置坐标的布局位置优化概率：
；
其中：表示以自然常数为底的指数函数；/>表示供水河流汇聚节点位置坐标的布局位置优化概率；/>表示预设的常数参数；供水河流汇聚节点按照布局优化概率进行位置优化，其中第i个供水河流汇聚节点/>的位置优化公式为：
；
；
其中：表示第i个供水河流汇聚节点/>的第t次位置优化结果，即为所采集城乡供水河流空间数据中第i个供水河流汇聚节点/>的经纬度位置；/>表示第t次位置优化后，在经度方向上距离供水河流汇聚节点/>最近的供水河流汇聚节点的距离；/>表示第t次位置优化后，在纬度方向上距离供水河流汇聚节点/>最近的供水河流汇聚节点的距离；/>表示斥力常量，将其设置为100；若/>，则令，返回迭代步骤，否则将供水河流汇聚节点的最终位置优化结果作为公式河流汇聚节点在屏幕中的可视化位置，其中第i个供水河流汇聚节点/>在屏幕中的可视化位置为：。本方案通过采集城乡供水河流空间数据，并根据待可视化展示的屏幕大小，确定可视化视觉展示的分布参数，对不同供水河流汇聚节点的位置进行视觉映射，通过线约束下各位置点的位置偏差来分析和对比整体情况，实现可视化位置优化，更有效地利用屏幕的空间，并结合视觉映射避免过多的无意义重叠，增强了三维可视化结果的直观程度。
同时，本方案提出一种三维动态可视化展示方法，根据供水河流汇聚节点的海拔高度以及日均河流流量，采用结合河流位置的海拔高度以及日均河流流量生成算法进行河流支流中任意位置的海拔高度以及日均河流流量计算，并基于日均河流流量确定河流支流间任意位置的视觉编码，其中视觉编码下颜色越蓝，则表示河流越湍急，基于视觉编码结果以及位置海拔高度确定河流支流间位置的供水河流能量场，海拔高度越高，河流越湍急，则供水河流能量场越高，进而确定供水河流通联河流区域轮廓，并进行三维可视化颜色编码以及可视化展示，并通过动态调整供水河流汇聚节点的日均河流流量，实现城乡供水三维动态可视化。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种城乡供水三维动态可视化方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的实现城乡供水三维动态可视化方法的电子设备的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请实施例提供一种城乡供水三维动态可视化方法。所述城乡供水三维动态可视化方法的执行主体包括但不限于服务端、终端等能够被配置为执行本申请实施例提供的该方法的电子设备中的至少一种。换言之，所述城乡供水三维动态可视化方法可以由安装在终端设备或服务端设备的软件或硬件来执行，所述软件可以是区块链平台。所述服务端包括但不限于：单台服务器、服务器集群、云端服务器或云端服务器集群等。
实施例1
S1：采集城乡供水河流空间数据，其中供水河流空间数据包括供水河流汇聚节点数据和供水河流汇聚节点通联关系数据。
所述S1步骤中采集城乡供水河流空间数据，包括：
采集城乡供水河流空间数据，其中供水河流空间数据包括供水河流汇聚节点数据和供水河流汇聚节点通联关系数据，所采集城乡供水河流空间数据的形式为：
；
；
；
；
；
其中：
G表示所采集的城乡供水河流空间数据；
E表示供水河流汇聚节点数据集合，表示第i个供水河流汇聚节点数据，表示第i个供水河流汇聚节点/>的位置坐标，/>表示第i个供水河流汇聚节点的日均河流流量，其中/>分别表示第i个供水河流汇聚节点的经纬度，/>表示第i个供水河流汇聚节点的海拔高度，n表示供水河流汇聚节点数据的采集数目；在本发明实施例中，供水河流汇聚节点即为供水河流的分叉点；V表示供水河流汇聚节点通联关系数据集合，/>表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点的通联关系数据；
表示通联关系描述，/>表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点之间不存在唯一河流支流，/>表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点之间存在唯一河流支流；/>表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点之间的最短河流支流距离，其中河流支流距离为两个节点之间的河流支流长度。
S2：构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，所述模型以采集的供水河流汇聚节点数据和待可视化展示的屏幕大小为输入，以优化布局后的供水河流汇聚节点坐标为输出。
所述S2步骤中构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，包括：
构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，所述供水河流可视化优化布局模型以采集的供水河流汇聚节点数据和待可视化展示的屏幕大小为输入，以优化布局后的供水河流汇聚节点坐标为输出，基于供水河流可视化优化布局模型的供水河流汇聚节点可视化展示流程为：
S21：根据待可视化展示的屏幕大小，确定可视化视觉展示的分布参数：
；
其中：
S表示待可视化展示的屏幕面积；
n表示供水河流汇聚节点数据的采集数目；
表示可视化视觉展示的分布参数；
S22：计算得到任意两个供水河流汇聚节点之间的位置偏差，其中第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点/>之间的位置偏差为：
；
其中：
表示第i个供水河流汇聚节点/>与第j个供水河流汇聚节点/>之间的位置偏差；
S23：生成初始化位置分布集合，并计算得到初始化位置分布集合/>中的最小值/>，设置当前位置分布迭代次数为t，t的初始值为0，最大值为Max，则第t次迭代得到的位置分布集合为/>，位置分布集合/>中的最小值为/>；
S24：根据最小值确定任意供水河流汇聚节点位置坐标的布局位置优化概率：
；
其中：
表示以自然常数为底的指数函数；
表示供水河流汇聚节点位置坐标的布局位置优化概率；
表示预设的常数参数；在本发明实施例中，将/>设置为10；
S25：供水河流汇聚节点按照布局优化概率进行位置优化，其中第i个供水河流汇聚节点的位置优化公式为：
；
；
其中：
表示第i个供水河流汇聚节点/>的第t次位置优化结果，/>即为所采集城乡供水河流空间数据中第i个供水河流汇聚节点/>的经纬度位置；
表示第t次位置优化后，在经度方向上距离供水河流汇聚节点/>最近的供水河流汇聚节点的距离；/>表示第t次位置优化后，在纬度方向上距离供水河流汇聚节点/>最近的供水河流汇聚节点的距离；
表示斥力常量，将其设置为100；
S26：若，则令/>，返回步骤S25，否则将供水河流汇聚节点的最终位置优化结果作为公式河流汇聚节点在屏幕中的可视化位置，其中第i个供水河流汇聚节点/>在屏幕中的可视化位置为/>。
S3：构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码，所述模型以采集到的供水河流汇聚节点通联关系数据为输入，以供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据为输出。
所述S3步骤中构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码，包括：
构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码，所述供水河流关联关系视觉展示模型以采集到的供水河流汇聚节点通联关系数据为输入，以供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据为输出，基于供水河流关联关系视觉展示模型的视觉编码流程为：
遍历得到通联关系描述为1的两个供水河流汇聚节点，并根据供水河流汇聚节点的日均河流流量，以及两个供水河流汇聚节点之间的唯一河流支流距离，生成供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的日均河流流量，其中供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的日均河流流量生成公式为：
；
其中：
，/>，/>；
表示供水河流汇聚节点/>之间河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>处的日均河流流量；
为供水河流汇聚节点/>的日均河流流量，/>为供水河流汇聚节点/>的日均河流流量；
表示第k个供水河流汇聚节点/>与第m个供水河流汇聚节点/>之间的最短河流支流距离；
生成所遍历到的两个供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的视觉编码结果，其中供水河流汇聚节点之间的河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>的视觉编码结果/>为：
；
；
；
；
其中：
为视觉编码结果/>分别在RGB颜色通道的颜色值，/>表示视觉编码结果/>在R颜色通道的颜色值，/>表示视觉编码结果/>在G颜色通道的颜色值，/>表示视觉编码结果/>在B颜色通道的颜色值。/>
S4：根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，得到供水河流通联河流区域轮廓。
所述S4步骤中根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，包括：
根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，其中供水河流能量场的计算流程为：
遍历得到通联关系描述为1的两个供水河流汇聚节点，并根据供水河流汇聚节点的海拔高度，以及两个供水河流汇聚节点之间的唯一河流支流距离，生成供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的海拔高度，其中供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的海拔高度生成公式为：
；
其中：
供水河流汇聚节点/>之间河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>处的海拔高度；
基于视觉编码数据以及河流支流间任意位置的海拔高度，计算得到河流支流间任意位置的供水河流能量场，其中供水河流汇聚节点之间的河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>的供水河流能量场：
；
其中：
表示供水河流汇聚节点/>之间的河流支流中位置/>的供水河流能量场；
将供水河流能量场大于预设阈值的位置标记为供水河流通联河流区域轮廓点，其中供水河流通联河流区域轮廓点的坐标为结合可视化经纬度坐标以及所生成海拔高度的三维坐标。
所述S5步骤中基于供水河流节点通联关系视觉编码数据对供水河流汇聚节点之间的支流进行可视化编码，包括：
基于供水河流汇聚节点的可视化位置，在屏幕中进行供水河流汇聚节点位置标注，并按照供水河流节点通联关系视觉编码数据对屏幕中供水河流汇聚节点之间的河流支流进行颜色编码表示，得到可视化编码后的河流支流。
所述S5步骤中基于供水河流通联河流区域轮廓对支流进行可视化，得到城乡供水河流三维可视化结果，包括：
利用样条插值法对供水河流通联河流区域轮廓点进行插值拟合，得到三维可视化的供水河流支流轮廓，并基于河流支流的颜色编码表示，得到三维可视化颜色编码后的供水河流支流轮廓并在屏幕中进行可视化展示。
实施例2
如图2所示，是本发明一实施例提供的实现城乡供水三维动态可视化方法的电子设备的结构示意图。
所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11、通信接口13和总线，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如程序12。
其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如：SD或DX存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡（Smart Media Card， SMC）、安全数字（SecureDigital， SD）卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如程序12的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器（Central Processing unit，CPU）、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心（Control Unit），利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块（用于实现城乡供水三维动态可视化的程序12等），以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。
所述通信接口13可以包括有线接口和/或无线接口（如WI-FI接口、蓝牙接口等），通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接，并实现电子设备内部组件之间的连接通信。
所述总线可以是外设部件互连标准（peripheral component interconnect，简称PCI）总线或扩展工业标准结构（extended industry standard architecture，简称EISA）总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。
图2仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图2示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源（比如电池），优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。
可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器（Display）、输入单元（比如键盘（Keyboard）），可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。
所述电子设备1中的所述存储器11存储的程序12是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：
采集城乡供水河流空间数据，其中供水河流空间数据包括供水河流汇聚节点数据和供水河流汇聚节点通联关系数据；
构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示；
构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码；
根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，得到供水河流通联河流区域轮廓；
基于供水河流节点通联关系视觉编码数据可视化编码供水河流汇聚节点之间的支流，并基于供水河流通联河流区域轮廓对支流进行可视化，得到城乡供水河流三维可视化结果。
具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考图1至图2对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
需要说明的是，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。并且本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，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 (7)
1.一种城乡供水三维动态可视化方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：采集城乡供水河流空间数据，其中供水河流空间数据包括供水河流汇聚节点数据和供水河流汇聚节点通联关系数据；
S2：构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，所述模型以采集的供水河流汇聚节点数据和待可视化展示的屏幕大小为输入，以优化布局后的供水河流汇聚节点坐标为输出；
S3：构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码，所述模型以采集到的供水河流汇聚节点通联关系数据为输入，以供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据为输出；
S4：根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，得到供水河流通联河流区域轮廓；
S5：基于供水河流节点通联关系视觉编码数据可视化编码供水河流汇聚节点之间的支流，并基于供水河流通联河流区域轮廓对支流进行可视化，得到城乡供水河流三维可视化结果。
2.如权利要求1所述的一种城乡供水三维动态可视化方法，其特征在于，所述S1步骤中采集城乡供水河流空间数据，包括：
采集城乡供水河流空间数据，其中供水河流空间数据包括供水河流汇聚节点数据和供水河流汇聚节点通联关系数据，所采集城乡供水河流空间数据的形式为：
；
；
；
；
；
其中：
G表示所采集的城乡供水河流空间数据；
E表示供水河流汇聚节点数据集合，表示第i个供水河流汇聚节点数据，/>表示第i个供水河流汇聚节点/>的位置坐标，/>表示第i个供水河流汇聚节点的日均河流流量，其中/>分别表示第i个供水河流汇聚节点的经纬度，/>表示第i个供水河流汇聚节点的海拔高度，n表示供水河流汇聚节点数据的采集数目；
V表示供水河流汇聚节点通联关系数据集合，表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点的通联关系数据；
表示通联关系描述，/>表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点之间不存在唯一河流支流，/>表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点之间存在唯一河流支流；
表示第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点之间的最短河流支流距离，其中河流支流距离为两个节点之间的河流支流长度。
3.如权利要求2所述的一种城乡供水三维动态可视化方法，其特征在于，所述S2步骤中构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，包括：
构建供水河流可视化优化布局模型并进行供水河流汇聚节点可视化展示，所述供水河流可视化优化布局模型以采集的供水河流汇聚节点数据和待可视化展示的屏幕大小为输入，以优化布局后的供水河流汇聚节点坐标为输出，基于供水河流可视化优化布局模型的供水河流汇聚节点可视化展示流程为：
S21：根据待可视化展示的屏幕大小，确定可视化视觉展示的分布参数：
；
其中：
S表示待可视化展示的屏幕面积；
n表示供水河流汇聚节点数据的采集数目；
表示可视化视觉展示的分布参数；
S22：计算得到任意两个供水河流汇聚节点之间的位置偏差，其中第i个供水河流汇聚节点与第j个供水河流汇聚节点/>之间的位置偏差为：
；
其中：
表示第i个供水河流汇聚节点/>与第j个供水河流汇聚节点/>之间的位置偏差；
S23：生成初始化位置分布集合，并计算得到初始化位置分布集合/>中的最小值/>，设置当前位置分布迭代次数为t，t的初始值为0，最大值为Max，则第t次迭代得到的位置分布集合为/>，位置分布集合中的最小值为/>；
S24：根据最小值确定任意供水河流汇聚节点位置坐标的布局位置优化概率：
；
其中：
表示以自然常数为底的指数函数；
表示供水河流汇聚节点位置坐标的布局位置优化概率；
表示预设的常数参数；
S25：供水河流汇聚节点按照布局优化概率进行位置优化，其中第i个供水河流汇聚节点的位置优化公式为：
；
；
其中：
表示第i个供水河流汇聚节点/>的第t次位置优化结果，/>即为所采集城乡供水河流空间数据中第i个供水河流汇聚节点/>的经纬度位置；
表示第t次位置优化后，在经度方向上距离供水河流汇聚节点/>最近的供水河流汇聚节点的距离；/>表示第t次位置优化后，在纬度方向上距离供水河流汇聚节点/>最近的供水河流汇聚节点的距离；
表示斥力常量，将其设置为100；
S26：若，则令/>，返回步骤S25，否则将供水河流汇聚节点的最终位置优化结果作为公式河流汇聚节点在屏幕中的可视化位置，其中第i个供水河流汇聚节点在屏幕中的可视化位置为/>。
4.如权利要求1所述的一种城乡供水三维动态可视化方法，其特征在于，所述S3步骤中构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码，包括：
构建供水河流关联关系视觉展示模型并进行供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码，所述供水河流关联关系视觉展示模型以采集到的供水河流汇聚节点通联关系数据为输入，以供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据为输出，基于供水河流关联关系视觉展示模型的视觉编码流程为：
遍历得到通联关系描述为1的两个供水河流汇聚节点，并根据供水河流汇聚节点的日均河流流量，以及两个供水河流汇聚节点之间的唯一河流支流距离，生成供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的日均河流流量，其中供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的日均河流流量生成公式为：
；
其中：
，/>，/>；
表示供水河流汇聚节点/>之间河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>处的日均河流流量；
为供水河流汇聚节点/>的日均河流流量，/>为供水河流汇聚节点/>的日均河流流量；
表示第k个供水河流汇聚节点/>与第m个供水河流汇聚节点/>之间的最短河流支流距离；
生成所遍历到的两个供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的视觉编码结果，其中供水河流汇聚节点之间的河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>的视觉编码结果/>为：
；
；
；
；
其中：
为视觉编码结果/>分别在RGB颜色通道的颜色值，表示视觉编码结果/>在R颜色通道的颜色值，/>表示视觉编码结果在G颜色通道的颜色值，/>表示视觉编码结果/>在B颜色通道的颜色值。
5.如权利要求4所述的一种城乡供水三维动态可视化方法，其特征在于，所述S4步骤中根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，包括：
根据供水河流汇聚节点通联关系的视觉编码数据进行供水河流能量场计算，其中供水河流能量场的计算流程为：
遍历得到通联关系描述为1的两个供水河流汇聚节点，并根据供水河流汇聚节点的海拔高度，以及两个供水河流汇聚节点之间的唯一河流支流距离，生成供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的海拔高度，其中供水河流汇聚节点之间河流支流中任意位置的海拔高度生成公式为：
；
其中：
供水河流汇聚节点/>之间河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>处的海拔高度；
基于视觉编码数据以及河流支流间任意位置的海拔高度，计算得到河流支流间任意位置的供水河流能量场，其中供水河流汇聚节点之间的河流支流中，距离供水河流汇聚节点/>的河流支流距离为u的位置/>的供水河流能量场：
；
其中：
表示供水河流汇聚节点/>之间的河流支流中位置/>的供水河流能量场；
将供水河流能量场大于预设阈值的位置标记为供水河流通联河流区域轮廓点，其中供水河流通联河流区域轮廓点的坐标为结合可视化经纬度坐标以及所生成海拔高度的三维坐标。
6.如权利要求5所述的一种城乡供水三维动态可视化方法，其特征在于，所述S5步骤中基于供水河流节点通联关系视觉编码数据对供水河流汇聚节点之间的支流进行可视化编码，包括：
基于供水河流汇聚节点的可视化位置，在屏幕中进行供水河流汇聚节点位置标注，并按照供水河流节点通联关系视觉编码数据对屏幕中供水河流汇聚节点之间的河流支流进行颜色编码表示，得到可视化编码后的河流支流。
7.如权利要求6所述的一种城乡供水三维动态可视化方法，其特征在于，所述S5步骤中基于供水河流通联河流区域轮廓对支流进行可视化，得到城乡供水河流三维可视化结果，包括：
利用样条插值法对供水河流通联河流区域轮廓点进行插值拟合，得到三维可视化的供水河流支流轮廓，并基于河流支流的颜色编码表示，得到三维可视化颜色编码后的供水河流支流轮廓并在屏幕中进行可视化展示。
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