一种基于城市特征数据的数字孪生气象预警模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于城市特征数据的数字孪生气象预警模拟方法，涉及气象预警技术领域，所述模拟方法包括如下步骤：基于城市特征建立城市孪生模型；从气象数据库内获取城市历史气象数据，对城市实时气象数据进行采集，将采集到的城市实时气象数据输入至城市孪生模型内，基于实时气象数据对城市孪生模型设定气象预警区域，本发明专利技术通过对城市区域内的特征进行获取，并基于特征进行区域划分，从而根据气象预警信息进行划分区域内有针对性的加强预警，以解决现有的气象预警推送方法与城市特征不具备关联性，气象预警的针对性不足的问题。气象预警的针对性不足的问题。气象预警的针对性不足的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于城市特征数据的数字孪生气象预警模拟方法


[0001]本专利技术涉及气象预警
，具体为一种基于城市特征数据的数字孪生气象预警模拟方法。

技术介绍

[0002]气象灾害预警信号（以下简称预警信号）种类常见分14种，总体上分为蓝色、黄色、橙色和红色四个等级（Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级），分别代表一般、较重、严重和特别严重。数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反应相对应的实体装备的全生命周期过程；具体应用时，数字孪生可以用于模型建立，通过将现实物体的数据在虚拟空间中进行建立，形成仿真模型，通过设置仿真模型能够进行多种实验的设置。
[0003]现有的技术中，在对气象进行预警时，通常基于气象数据的变化进行预警，该领域的技术大多是用于解决气象预警数据如何进行生成和输出的问题，例如申请号为：202010107756.1的现有文件1中公开了一种气象预警分析精准快速推送提醒系统及方法，其需要解决的技术问题为如何将气象预警信息快速精准地推送给用户，缺少根据城市的具体特征进行综合预警的方法，对于城市不同区域进行气象预警的有效性和针对性存在不足；因此需要一种能够根据城市特征来划分区域进行气象预警的方法或系统来解决上述难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一，通过对区域进行划分，通过对城市区域内的特征进行获取，并基于特征进行区域划分，从而根据气象预警信息进行划分区域内有针对性的加强预警，以解决现有的气象预警推送方法与城市特征不具备关联性，气象预警的针对性不足的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于城市特征数据的数字孪生气象预警模拟方法，所述模拟方法包括如下步骤：基于城市特征建立城市孪生模型；城市孪生模型建立过程包括：获取城市建筑特征、道路特征以及车流特征，根据城市建筑特征、道路特征以及车流特征建立城市孪生模型；从气象数据库内获取城市历史气象数据，对城市实时气象数据进行采集，根据城市历史气象数据设置灾害预警天气，基于灾害预警天气对城市实时气象数据进行气象灾害判断；将采集到的城市实时气象数据输入至城市孪生模型内，基于实时气象数据对城市孪生模型设定气象预警区域。
[0006]进一步地，所述城市孪生模型建立过程包括城市建筑特征构建方法，所述城市建筑特征构建方法包括：获取城市建筑的高度，将城市建筑的高度大于等于第一高度阈值的
建筑设定为较高建筑物；将若干较高建筑物按照高度由高到低进行排序；按照排序顺序依次选取较高建筑物作为建筑特征划分区域的中心，建筑特征区域设定有较高建筑物排列等级。
[0007]进一步地，建筑特征划分区域的划分方法包括：将建筑特征划分区域的中心的较高建筑物设定为区域中心建筑物；获取区域中心建筑物的高度，设定为区域中心高度，将区域中心高度乘以区域划分最小比例系数得到建筑特征划分区域的最小划分面积；以区域中心建筑物为中心进行画圆，设定为最小划分区域，将最小划分区域的面积设定等于最小划分面积；获取最小划分区域内的若干较高建筑物的数量和较高建筑物的高度，将最小划分区域内的若干较高建筑物的数量和较高建筑物的高度通过建筑区域划分参考公式计算得到建筑区域划分参考值；所述建筑区域划分参考公式配置为；其中，Pjc为建筑区域划分参考值，Gj
n
为较高建筑物的高度，n为最小划分区域内的若干较高建筑物的数量；当建筑区域划分参考值小于等于第一建筑区域划分参考阈值时，将最小划分区域的面积加上第一区域增加面积得到新的划分补充区域，重复计算划分补充区域内的建筑区域划分参考值，直至建筑区域划分参考值大于第一建筑区域划分参考阈值时，将最终得到的划分补充区域作为一个建筑特征划分区域；根据第一个建筑特征划分区域的划分方式依次将城市区域划分为若干建筑特征划分区域；根据建筑特征划分区域的面积设定较高建筑物排列等级，将面积小于第一划分面积阈值的建筑特征划分区域设定为一级高度建筑区域；将面积小于第二划分面积阈值且大于等于第一划分面积阈值的建筑特征划分区域设定为二级高度建筑区域；将面积大于等于第二划分面积阈值的建筑特征划分区域设定为三级高度建筑区域。
[0008]进一步地，所述城市孪生模型建立过程包括道路特征构建方法，所述道路特征构建方法包括：根据建筑特征划分区域对城市道路进行分割，形成道路特征划分区域；获取建筑特征划分区域内的城市道路平均坡度和城市道路的数量；将城市道路的平均坡度和城市道路的数量通过区域道路参考公式计算得到区域道路参考值；所述区域道路参考公式配置为：Pdc=Rp
×
m；其中，Pdc为区域道路参考值，Rp为建筑特征划分区域内的城市道路平均坡度，m为建筑特征划分区域内的城市道路的数量。
[0009]进一步地，所述城市孪生模型建立过程包括道路综合特征构建方法，所述道路综合特征构建方法包括：获取道路特征划分区域内的日均车流量；将日均车流量和区域道路参考值通过区域道路车流参考公式计算得到区域道路车流参考值；所述区域道路车流参考公式配置为：Pcc= Pdc
×
Lc
×
k1；其中，Pcc为区域道路车流参考值，Lc为日均车流量，k1为车流量影响转换比，k1为常数，且k1大于零；根据区域道路车流参考值划分道路综合等级值，将区域道路车流参考值大于等于
第一道路综合参考阈值的道路特征划分区域设定为一级道路区域；将区域道路车流参考值大于等于第二道路综合参考阈值且小于第一道路综合参考阈值的道路特征划分区域设定为二级道路区域；将区域道路车流参考值小于第二道路综合参考阈值的道路特征划分区域设定为三级道路区域。
[0010]进一步地，根据城市历史气象数据设置灾害预警天气，基于灾害预警天气对城市实时气象数据进行气象灾害判断包括：获取城市历史气象数据中的大风、暴雨、冰雹、霜冻以及大雾天气的特征数据；根据大风、暴雨、冰雹、霜冻以及大雾天气的特征数据对实时气象数据进行灾害分类，分别设定为大风灾害天气、暴雨灾害天气、冰雹灾害天气、霜冻灾害天气以及大雾灾害天气。
[0011]进一步地，将采集到的城市实时气象数据输入至城市孪生模型内，基于实时气象数据对城市孪生模型设定气象预警区域包括：当实时气象数据属于大风灾害天气以及冰雹灾害天气中的一种或两种时，将一级高度建筑区域、二级高度建筑区域以及三级高度建筑区域分别设定为一级建筑风险区域、二级建筑风险区域以及三级建筑风险区域。
[0012]进一步地，将采集到的城市实时气象数据输入至城市孪生模型内，基于实时气象数据对城市孪生模型设定气象预警区域还包括：当实时气象数据属于暴雨灾害天气、冰雹灾害天气、霜冻灾害天气以及大雾灾害天气中的一种或多种时，将一级道路区域、二级道路区域以及三级道路区域分别设定为一级道路风险区域、二级道路风险区域以及三级道路风险区域。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术首先通过城市特征建立城市孪生模型，通过设置城市孪生模型，能够将城市的建筑物特征和道路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于城市特征数据的数字孪生气象预警模拟方法，其特征在于，所述模拟方法包括如下步骤：基于城市特征建立城市孪生模型；城市孪生模型建立过程包括：获取城市建筑特征、道路特征以及车流特征，根据城市建筑特征、道路特征以及车流特征建立城市孪生模型；从气象数据库内获取城市历史气象数据，对城市实时气象数据进行采集，根据城市历史气象数据设置灾害预警天气，基于灾害预警天气对城市实时气象数据进行气象灾害判断；将采集到的城市实时气象数据输入至城市孪生模型内，基于实时气象数据对城市孪生模型设定气象预警区域。2.根据权利要求1所述的一种基于城市特征数据的数字孪生气象预警模拟方法，其特征在于，所述城市孪生模型建立过程包括城市建筑特征构建方法，所述城市建筑特征构建方法包括：获取城市建筑的高度，将城市建筑的高度大于等于第一高度阈值的建筑设定为较高建筑物；将若干较高建筑物按照高度由高到低进行排序；按照排序顺序依次选取较高建筑物作为建筑特征划分区域的中心，建筑特征区域设定有较高建筑物排列等级。3.根据权利要求2所述的一种基于城市特征数据的数字孪生气象预警模拟方法，其特征在于，建筑特征划分区域的划分方法包括：将建筑特征划分区域的中心的较高建筑物设定为区域中心建筑物；获取区域中心建筑物的高度，设定为区域中心高度，将区域中心高度乘以区域划分最小比例系数得到建筑特征划分区域的最小划分面积；以区域中心建筑物为中心进行画圆，设定为最小划分区域，将最小划分区域的面积设定等于最小划分面积；获取最小划分区域内的若干较高建筑物的数量和较高建筑物的高度，将最小划分区域内的若干较高建筑物的数量和较高建筑物的高度通过建筑区域划分参考公式计算得到建筑区域划分参考值；所述建筑区域划分参考公式配置为：；其中，Pjc为建筑区域划分参考值，Gj
n
为较高建筑物的高度，n为最小划分区域内的若干较高建筑物的数量；当建筑区域划分参考值小于等于第一建筑区域划分参考阈值时，将最小划分区域的面积加上第一区域增加面积得到新的划分补充区域，重复计算划分补充区域内的建筑区域划分参考值，直至建筑区域划分参考值大于第一建筑区域划分参考阈值时，将最终得到的划分补充区域作为一个建筑特征划分区域；根据第一个建筑特征划分区域的划分方式依次将城市区域划分为若干建筑特征划分区域；根据建筑特征划分区域的面积设定较高建筑物排列等级，将面积小于第一划分面积阈值的建筑特征划分区域设定为一级高度建筑区域；将面积小于第二划分面积阈值且大于等于第一划分面积阈值的建筑特征划分区域设定为二级高度建筑区域；将面积大于等于第二
划分面积阈值的建筑特征划分区域设定为三级高度建筑区域。4.根据权利要求3所述的一种基于城市特征数据的数字孪生气象预警模拟方法，其特征在于，所述城市孪生模型建立过程包括道路特征构建方法，所述道路特征构建方法包括：根据建筑特...

【专利技术属性】
技术研发人员：植挺生，刘勇，黄文澜，邓永俊，劳兆城，罗淑冰，吴玉书，
申请(专利权)人：广东广宇科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：