一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统，涉及智慧城市规划治理技术领域，该系统包括：城市数据收集整合单元、数字孪生城市模型构建单元、城市试验模拟单元、异地城市特征库构建单元、城市特征相似度判断单元及城市规划治理单元。本发明专利技术通过收集和整合当前城市的各类数据并对构建数字孪生城市模型，在数字孪生城市模型中进行各种数据的试验模拟，通过比较当前城市和异地城市的数据和特征，寻找借鉴和参考之处，通过相似度的评估，可以了解当前城市与其他城市的相似程度，可以从其他城市的成功经验中汲取灵感，避免重复犯错，并提供更有针对性和可行性的规划方案，以推动城市的发展和治理。推动城市的发展和治理。推动城市的发展和治理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统


[0001]本专利技术涉及智慧城市规划治理
，具体来说，特别涉及一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统。

技术介绍

[0002]智慧城市的目标是通过充分利用信息和通信技术手段，感测、分析和整合城市运行核心系统的各项关键信息，以智能的方式对民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动等各种需求作出响应，为人类创造更美好的城市生活。智慧城市的核心是让城市更聪明，而聪明的城市是以人为中心的。通过互联网将城市中的智能传感器连接起来，实现对城市的全面感知。这些传感器可以嵌入到各种物体中，包括建筑物、交通设施、公共设施等。通过感知和收集大量的数据，可以了解城市的运行状态、环境情况、资源利用等。
[0003]城市规划治理是指对城市进行规划和管理的过程，包括城市规划、土地利用管理、建筑和基础设施管理、城市交通管理以及环境保护和资源管理等方面，旨在实现城市的有序发展、空间布局的合理性、资源的有效利用以及人们生活品质的提升。城市规划治理的目标是通过制定规划政策和管理措施，使城市能够适应人口增长、经济发展、环境保护等多种需求，实现可持续发展。
[0004]目前，在智慧城市规划治理中，通过城市的各类数据来进行城市孪生数据模型的构建，通过对城市孪生数据模型的来分析出城市存在的潜在问题，但是，智慧城市的潜在问题通常是复杂而多样的，涉及多个领域和利益相关方，解决这些问题需要多学科的协作和综合的决策，仅仅依靠孪生数据模型的分析结果是不够的，往往不能有效的解决潜在问题。
[0005]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统，以解决上述提及的仅仅依靠孪生数据模型的分析结果是不够的，往往不能有效的解决潜在问题。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0008]一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统，该系统包括：城市数据收集整合单元、数字孪生城市模型构建单元、城市试验模拟单元、异地城市特征库构建单元、城市特征相似度判断单元及城市规划治理单元；
[0009]其中，所述城市数据收集整合单元，用于收集当前城市的各类数据并对收集的当前城市数据进行存储；
[0010]所述数字孪生城市模型构建单元，用于基于整合的当前城市数据构建数字孪生城市模型；
[0011]所述城市试验模拟单元，用于在构建的数字孪生城市模型中进行各种数据的试验模拟，并分析出当前城市存在的潜在问题；
[0012]所述异地城市特征库构建单元，用于收集异地城市的各类数据并构建异地城市特
征库；
[0013]所述城市特征相似度判断单元，用于基于特征点群相似度计算法对当前城市和异地城市的相似度进行计算，得到城市之间的特征相似度；
[0014]所述城市规划治理单元，用于基于城市之间的特征相似度对当前城市存在的潜在问题上进行分析比较，制定规划治理方案。
[0015]作为本文的一个实施例，所述数字孪生城市模型构建单元包括：数据预处理模块、数据集成模块、模型构建模块、模型简化模块、模型更新模块及当前特征点提取模块；
[0016]其中，所述数据预处理模块，用于对收集的城市数据进行预处理操作，包括冗余数据的处理、缺失数据的填充以及异常数据的清洗；
[0017]所述数据集成模块，用于将不同类型的数据进行集成，建立城市数据集；
[0018]所述模型构建模块，用于通过建模工具构建数字孪生城市模型；
[0019]所述模型简化模块，用于基于半边折叠算法对构建的数字孪生城市模型进行简化；
[0020]所述模型更新模块，用于实时获取城市的更新数据并对简化后的数字孪生城市模型进行调整更新；
[0021]所述当前特征点提取模块，用于对数字孪生城市模型进行当前特征点提取。
[0022]作为本文的一个实施例，所述模型简化模块包括：网格结构生子成模块、折叠代价计算子模块、半边折叠子模块及半边折叠判断子模块；
[0023]其中，所述网格结构生子成模块，用于将构建的数字孪生城市模型表示为网格结构，并建立网格结构数据的拓扑，且所述网格结构中每个顶点表示一个地理位置，顶点所组成的边表示连接关系，边所组成的面表示区域；
[0024]所述折叠代价计算子模块，用于根据半边折叠代价计算公式，计算网格结构中所有边的折叠代价值；
[0025]所述半边折叠子模块，用于根据网格结构中所有边的折叠代价值进行半边折叠处理；
[0026]所述半边折叠判断子模块，用于判断是否还存在符合预设条件折叠的半边，若存在则继续进行折叠，否则，停止半边折叠并得到简化后的数字孪生城市模型。
[0027]作为本文的一个实施例，所述半边折叠代价的计算公式为：
[0028][0029]式中，C(u,v)表示网格结构中顶点u和顶点v组成边uv的折叠代价值；
[0030]T
u
表示网格结构中顶点u相关的三角面集合；
[0031]T
uv
表示网格结构中顶点u和顶点v组成边uv所在的两个三角面，分别为f和n；
[0032]θ表示三角面f和三角面n缩所成的夹角；
[0033]D表示被删除顶点u的度；
[0034]||u
‑
v||表示网格结构中顶点u和顶点v组成边的长度。
[0035]作为本文的一个实施例，所述根据网格结构中所有边的折叠代价值进行半边折叠处理包括：
[0036]将网格结构中所有边的折叠代价值按照从小到大的顺序进行排列，并形成待折叠边集合；
[0037]选取待折叠边集合中折叠代价值最小的边进行折叠操作，将选定的边折叠至相邻的边上；
[0038]折叠完成后对形成的新三角面的形状进行狭长三角形检查，若形成的新三角面形状为狭长三角形，则不对选定的边进行折叠操作并撤回折叠操作，否则，对选定的边保留折叠操作并进行下一个边的折叠操作。
[0039]作为本文的一个实施例，所述异地城市特征库构建单元包括异地城市数据收集模块、异地城市数据处理模块、数字孪生异地城市模型构建模块及异地特征点提取模块；
[0040]其中，所述异地城市数据收集模块，用于收集异地城市的各类数据；
[0041]所述异地城市数据处理模块，用于对收集异地城市的各类数据进行数据整合和清洗；
[0042]所述数字孪生异地城市模型构建模块，用于构建数字孪生异地城市模型；
[0043]所述异地特征点提取模块，用于从数字孪生异地城市模型中提取异地城市的特征点，并得到异地城市特征库。
[0044]作为本文的一个实施例，所述城市特征相似度判断单元包括：特征点群拓扑相似度计算模块、特征点群方向相似度计算模块及城市相似度计算模块；
[0045]其中，所述特征点群拓扑相似度计算模块，用于计算当前城市特征点群和异地城市特征库中异地城市特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统，其特征在于，该系统包括：城市数据收集整合单元、数字孪生城市模型构建单元、城市试验模拟单元、异地城市特征库构建单元、城市特征相似度判断单元及城市规划治理单元；其中，所述城市数据收集整合单元，用于收集当前城市的各类数据并对收集的当前城市数据进行存储；所述数字孪生城市模型构建单元，用于基于整合的当前城市数据构建数字孪生城市模型；所述城市试验模拟单元，用于在构建的数字孪生城市模型中进行各种数据的试验模拟，并分析出当前城市存在的潜在问题；所述异地城市特征库构建单元，用于收集异地城市的各类数据并构建异地城市特征库；所述城市特征相似度判断单元，用于基于特征点群相似度计算法对当前城市和异地城市的相似度进行计算，得到城市之间的特征相似度；所述城市规划治理单元，用于基于城市之间的特征相似度对当前城市存在的潜在问题上进行分析比较，制定规划治理方案。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统，其特征在于，所述数字孪生城市模型构建单元包括：数据预处理模块、数据集成模块、模型构建模块、模型简化模块、模型更新模块及当前特征点提取模块；其中，所述数据预处理模块，用于对收集的城市数据进行预处理操作，包括冗余数据的处理、缺失数据的填充以及异常数据的清洗；所述数据集成模块，用于将不同类型的数据进行集成，建立城市数据集；所述模型构建模块，用于通过建模工具构建数字孪生城市模型；所述模型简化模块，用于基于半边折叠算法对构建的数字孪生城市模型进行简化；所述模型更新模块，用于实时获取城市的更新数据并对简化后的数字孪生城市模型进行调整更新；所述当前特征点提取模块，用于对数字孪生城市模型进行当前特征点提取。3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统，其特征在于，所述模型简化模块包括：网格结构生子成模块、折叠代价计算子模块、半边折叠子模块及半边折叠判断子模块；其中，所述网格结构生子成模块，用于将构建的数字孪生城市模型表示为网格结构，并建立网格结构数据的拓扑，且所述网格结构中每个顶点表示一个地理位置，顶点所组成的边表示连接关系，边所组成的面表示区域；所述折叠代价计算子模块，用于根据半边折叠代价计算公式，计算网格结构中所有边的折叠代价值；所述半边折叠子模块，用于根据网格结构中所有边的折叠代价值进行半边折叠处理；所述半边折叠判断子模块，用于判断是否还存在符合预设条件折叠的半边，若存在则继续进行折叠，否则，停止半边折叠并得到简化后的数字孪生城市模型。4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的智慧城市规划治理系统，其特征在于，所述半边折叠代价的计算公式为：
式中，C(u,v)表示网格结构中顶点u和顶点v组成边uv的折叠代价值；T
u
表示网格结构中顶点u相关的三角面集合；T
uv
表示网格结构中顶点u和顶点v组成边uv所在的两个三角面，分别为f和n；θ表示三角面f和三角面n缩所成的夹角；D表示被删除顶点u的度；||u
‑
v||表示网格结构中顶点u和顶点v组成边的长度。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：符韶华，马小淞，王淼，张馨蓓，张西军，吴扬扬，李硕，李旭喆，宋斯阳，赵朋，
申请(专利权)人：沈阳市勘察测绘研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：