城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法技术

本发明专利技术公开了城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法，所述的方法包括以下步骤：(1)建立基础地形地貌数据库；(2)建立城市交通数据库；(3)建立城市建筑‑用地数据库；(4)构建高程‑等高线数据库；(5)建立城市三维模型，形成城市三维建筑高精度空间大数据；(6)对三维建模数据进行数据挖掘分析及可视化展示。本发明专利技术能够应对海量空间形态数据的处理，进行快速高效的城市三维建筑高精度空间大数据的获取及空间结构要素的测度，实现基于人工智能系统的城市空间分析基础数据的综合采集及信息合成，有助于城市规划与设计的全面、规范和高效的运作。

【技术实现步骤摘要】
城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法
本专利技术涉及一种城市空间大数据挖掘、采集及分析，具体涉及城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法。
技术介绍
以三维建筑为最小单元的城市高精度空间大数据一直是空间规划乃至城市规划的核心基础，但是这一数据库具有难获取、周期长、小样本等特点。针对这一问题，运用高新信息化智能化的多源途径获取到城市空间大数据库对于研究城市空间形态演变、城市内在发展机制等有着十分重要的意义。相对于传统遥感卫星地图通过红外波段区分城市各类要素的作用而言，基于影像技术和数据挖掘的城市三维建筑高精度空间大数据库具有全样本、可定位、可视化、实时监测特点。更为重要的是，这一大数据库将从表层到深层、从实到虚对城市各空间系统、各空间单元进行全面、综合的信息表达与分析。在影像技术和数据挖掘的研究中，通过不同类型的数据源判别各种数据要素是其中的重要一环，城市三维建筑高精度空间大数据库的建立关乎专业信息识别、数据提取、动态变化预测和综合地图制作等重要方面。这一数据库将满足日益庞大的城市空间大数据对于城市规划与设计及辅助决策需求和城市管理需要，是城市规划面临的难题之一。目前国内外研究城市三维建筑高精度空间大数据库的主要关注单一数据的采集、分析及可视化，较少关注城市空间各数据系统之间的相互影响关系，更缺乏精细到三维建筑层面的城市空间全覆盖的三维建筑高精度空间大数据库的制作和动态显示技术。在城市三维建筑高精度空间大数据库的采集上，缺乏城市地理空间坐标，停留在单一维度的数据处理，在大尺度复合数据的城市空间大数据采集、集成和显示领域落后。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术的不足，本专利技术提供城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法，所述的方法基于影像分析和大数据挖掘构建城市三维建筑模型，实现城市三维建筑高精度空间大数据的无缝衔接采集与空间特征的模拟动态显示。技术方案：城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法，包括以下步骤：(1)对待测区域内的高清遥感影像图数据进行采集，建立城市地形地貌数据库；(2)通过互联网开源城市大数据提取该区域内的道路及各类交通站点信息，建立城市交通数据库；(3)从互联网城市地图代码大数据识别该区域范围内的建筑及用地单元外轮廓点，建立建筑-用地数据库；(4)运用SRTMDEM进行数据获取该区域范围内的高程点及等高线数据，建立高程-等高线数据库；(5)将上述数据库进过平移、缩放、旋转空间处理后转换到统一的wgs84坐标系中，以统一的shp数据格式进行数据组织管理、合成，建立城市三维建筑高精度空间大数据；(6)对三维建模数据进行数据挖掘分析，通过地理信息系统进行分布及可视化展示。其中，步骤(1)所述的建立地形地貌数据库模块包括采用红外遥感分波段技术，区分出内部的山体、水体及绿化植被基本要素，同时将其提取出进行矢量化处理。进一步的，步骤(1)所述的建立的城市地形地貌数据库模块包括以下具体步骤：(1.1)对一定区域内的高清遥感影像技术数据进行采集，并基于红外线波段区分平台中的吸管工具对区域内的高清遥感影像图像中的山体、水体及绿化植被要素颜色进行吸取，进而设定出山体、水体及绿化植被要素的色彩标准阈值，并采集区域范围内的符合山体、水体及绿化植被要素阈值内的图像部分，设定为单独的文件格式；(1.2)将山体、水体及绿化植被要素数据分别导入VPstudio矢量化软件，进行A轮廓线矢量化命令操作，同时将通用的拉直命令强度均调整为“强”等级，并对“层”这一阈值等级调整为首尾最强等级，最后采用V矢量化命令，分别对四类要素进行矢量化处理，形成作为矢量化的基础底图；(1.3)将山体、水体及绿化植被要素矢量化数据分别导入到地理信息系统，并将其分别存储为shp格式文件，其中山体、水体要素采用转多段面处理，将三类数据转换成为地形地貌数据库模块三维建模基础数据。进一步的，步骤(2)所述的建立城市交通数据库模块具体包括以下步骤：(2.1)运用URL编码方法接入openstreetmap后台API端口，并框选出与步骤A相同范围的区域，应用“OverpassAPI”命令进行数据下载；(2.2)将步骤(2.1)得到的数据导入JSOM软件，并采用关键词搜索方法对道路及交通站点空间要素进行搜索查找，并将其分别单独导出成为独立的OSM格式数据进行空间要素数据的提取及筛选；(2.3)将OSM格式数据导入地理信息系统，并将其转化为独立SHP格式文件。进一步的，步骤(3)所述的建立城市建筑-用地数据库模块具体包括以下步骤：(3.1)运用高德地图坐标拾取工具对相同区域范围内的边界节点的经纬度坐标进行拾取，并进行核对及记录；(3.2)运用Python软件中的IDLE(PythonGUI)模块中的building编码程序对精准经纬度坐标下的边界节点范围内的建筑物外轮廓点进行抓取，同时运用txtToPolygon编码程序将建筑物外轮廓点转化为建筑物外轮廓线，并赋予其建筑高度属性信息；(3.3)运用Python软件中的IDLE(PythonGUI)模块中的landuse编码程序对精准经纬度坐标下的边界节点范围内的用地地块外轮廓点进行抓取，同时运用txtToPolygon编码程序将用地地块外轮廓点转化为用地地块外轮廓线，并赋予其用地性质属性信息；进一步的，所述的步骤(4)建立高程-等高线数据库包括通过API代码开发方法和矢量化，运用谷地地理信息系统平台对区域范围内的高程点及等高线数据进行抓取，并选取所需要的精度及坐标系，导出成csv格式文件；然后将csv格式文件导入Arcgis平台，转化为SHP格式文件。进一步的，步骤(5)建立城市三维建筑高精度空间大数据具体包括以下步骤：(5.1)对单种类型的大数据进行综合建模，分别导入地理信息系统数据库,将四类数据模块按照统一的数据格式进行空间位置的对位，各类数据库模块转换成统一的wgs84坐标系，使得每一类数据的数值能与其它类型数据数值实现空间耦合；(5.2)进行多层次的数据格式转换，将不同格式的数据类型转化为统一或者可相互转换的数据格式。(5.3)将对位后的六类数据统一到以城市道路围合而成的街区为基本统计单元，每一街区基本单元包含形地貌数据库模块、交通数据库模块、建筑-用地数据库模块以及高程-等高线数据库模块四大模块的数据信息。进一步的，步骤(6)包括统计各用地地块单元内部的建筑数量数据、建筑基底面积数据、建筑总面积数据，并计算出各街区内的建筑密度、容积率等空间指标。有益效果：本专利技术与现有技术相比其显著的效果在于：1、本专利技术基于影像分析和大数据挖掘，能够应对海量数据的处理，进行实时的快速进行城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集；2、通过将多种类型、多系统的城市空间数据叠合在同一个数字地图系统下，实现基于城市坐标体系的城市三维建筑高精度空间大数据的无缝衔接采集与空间特征的模拟动态显示；3、通过将地形地貌数据库模块、交通数据库模块、建筑-用地数据库模块以及高程-等高线数据库模块叠合在同一个数字地图系统下，实现基于城市坐标体系的城市空间大数据的采集及综合分析显示；4、通过不同途径类型划分多图层对应相应的城市空间大数据要素，有利于分类管理和选择操作，设定选区功能可以快速选择显示范本文档来自技高网...

【技术保护点】
城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对待测区域内的高清遥感影像图数据进行采集，建立城市地形地貌数据库；(2)通过互联网开源城市大数据提取该区域内的道路及各类交通站点信息，建立城市交通数据库；(3)从互联网城市地图代码大数据识别该区域范围内的建筑及用地单元外轮廓点，建立建筑‑用地数据库；(4)运用SRTM DEM进行数据获取该区域范围内的高程点及等高线数据，建立高程‑等高线数据库；(5)将上述数据库进过平移、缩放、旋转空间处理后转换到统一的wgs84坐标系中，以统一的shp数据格式进行数据组织管理、合成，建立城市三维建筑高精度空间大数据；(6)对三维建模数据进行数据挖掘分析，通过地理信息系统进行分布及可视化展示。

【技术特征摘要】
1.城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对待测区域内的高清遥感影像图数据进行采集，建立城市地形地貌数据库；(2)通过互联网开源城市大数据提取该区域内的道路及各类交通站点信息，建立城市交通数据库；(3)从互联网城市地图代码大数据识别该区域范围内的建筑及用地单元外轮廓点，建立建筑-用地数据库；(4)运用SRTMDEM进行数据获取该区域范围内的高程点及等高线数据，建立高程-等高线数据库；(5)将上述数据库进过平移、缩放、旋转空间处理后转换到统一的wgs84坐标系中，以统一的shp数据格式进行数据组织管理、合成，建立城市三维建筑高精度空间大数据；(6)对三维建模数据进行数据挖掘分析，通过地理信息系统进行分布及可视化展示。2.根据权利要求1所述的城市三维建筑高精度空间大数据的采集及分析方法，其特征在于：步骤(1)所述的建立地形地貌数据库模块包括采用红外遥感分波段技术区分出内部的山体、水体及绿化植被基本要素，同时将其提取出进行矢量化处理。3.根据权利要求1、2所述的城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法，其特征在于：步骤(1)所述的建立的城市地形地貌数据库模块包括以下具体步骤：(1.1)对一定区域内的高清遥感影像技术数据进行采集，并基于红外线波段区分平台中的吸管工具对区域内的高清遥感影像图像中的山体、水体及绿化植被要素颜色进行吸取，进而设定出山体、水体及绿化植被要素的色彩标准阈值，并采集区域范围内的符合山体、水体及绿化植被要素阈值内的图像部分，设定为单独的文件格式；(1.2)将山体、水体及绿化植被要素数据分别导入VPstudio矢量化软件，进行A轮廓线矢量化命令操作，同时将通用的拉直命令强度均调整为“强”等级，并对“层”这一阈值等级调整为首尾最强等级，最后采用V矢量化命令，分别对四类要素进行矢量化处理，形成作为矢量化的基础底图；(1.3)将山体、水体及绿化植被要素矢量化数据分别导入到地理信息系统，并将其分别存储为shp格式文件，其中山体、水体要素采用转多段面处理，将三类数据转换成为地形地貌数据库模块三维建模基础数据。4.根据权利要求1所述的城市三维建筑高精度空间大数据的综合采集及分析方法，其特征在于：步骤(2)所述的建立城市交通数据库模块具体包括以下步骤：(2.1)运用URL编码方法接入openstreetmap后台API端口，并框选出与步骤A相同范围的区域，应用“OverpassAPI”命令进行数据下载；(2.2)将步骤(2.1)得到的数据导入JSOM软件，并采用关键词搜索方法对道...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊宴，熊伟婷，史宜，曹俊，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32