【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维城市模拟，尤其涉及城市规划实景三维模拟系统。
技术介绍
1、三维城市模拟
是一个集成了计算机图形学、数据可视化、地理信息系统和计算机辅助设计的跨学科领域。三维城市模拟技术旨在创建城市环境的三维数字副本，数字副本能够在计算机系统中进行高度详细的视觉展示。使规划者和设计师能够理解城市布局、建筑设计、环境影响和公共空间的利用。
2、其中，城市规划实景三维模拟系统旨在通过三维模型来模拟现实世界的城市环境。其主要目的是提供一个直观且互动的平台，使规划师和决策者能够有效地评估和展示未来城市发展项目的视觉效果和潜在影响。该系统设计用于实现高度真实的城市规划和设计模拟，从而帮助识别和解决出现的设计问题，优化城市空间布局，提高公共设施的可访问性和效率，同时考虑到环境保护和可持续发展的要求。通过模拟不同的规划方案，该系统旨在达到更加合理、美观和可持续的城市发展效果。
3、传统的城市规划系统缺乏图像分析工具和算法，使得地形与建筑物的特征提取不准确，难以满足精细化规划的需求。在模型构建和优化过程中，传统系统依赖于简化假设，缺乏自动化和智能化手段，导致规划效率低下，难以应对快速变化的城市发展需求。传统规划工具在评估城市热岛效应和洪水风险时，缺乏准确的模拟能力，无法提供足够详细的数据支持，使得规划方案难以科学评估，导致城市规划决策的盲目性和风险性增加。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的城市规划实景三维模拟系统。
3、所述数据处理模块基于遥感影像数据，采用u-net卷积网络进行图像分割，识别并分离地形与建筑物特征，利用直方图均衡化算法，优化影像对比度和细节可见性，并通过边缘检测算法提取关键特征，生成分割与增强影像；
4、所述深度学习训练模块基于分割与增强影像，采用卷积神经网络，分析图像特征，识别差异化建筑和地形类型，结合迁移学习方法优化模型训练效率和准确性，并通过交叉验证评估模型泛化能力，生成分类模型；
5、所述三维模型构建模块基于分类模型，采用生成对抗网络，细化地形和建筑物细节，利用模型渲染技术模拟材质和光照效果，优化模型视觉效果，并进行模型数据集成，生成初步三维模型；
6、所述模型优化模块基于初步三维模型，采用图像增强技术调整光照和阴影，增加细节层次感，应用迭代训练策略细化模型结构，优化模型准确性，进行真实性验证，并对比原始数据和模型预测结果，生成优化的三维模型；
7、所述绿化空间规划模块基于优化的三维模型，采用遗传算法评估差异化绿化布局方案的生态效益，结合模拟退火算法，捕捉匹配休闲需求和环境美化目标的最优解，并分析需求数据，生成绿化空间布局方案；
8、所述照明规划模块基于优化的三维模型，采用线性规划方法确定照明布局，进行能源消耗模拟，计算差异化方案下的能源效率，并采用遗传算法优化照明分布，生成能效照明方案；
9、所述热岛效应模拟模块基于优化的三维模型，采用热力学模型，模拟城市差异区域的温度变化，根据城市模型数据评估建筑材料和布局对热岛效应的影响，比对差异规划方案，生成热岛效应评估记录；
10、所述水文模型与洪水评估模块基于优化的三维模型，采用gis技术处理地形和土壤数据，应用暴雨洪水管理模型，模拟雨水径流和排水性能，分析洪水风险并识别易发区域，生成洪水风险评估记录。
11、本专利技术改进有，所述分割与增强影像包括地形纹理特征图、建筑物轮廓特征图、亮度调整后的影像，所述优化的三维模型包括光照和阴影调整后的三维场景模型、细节层次感优化的三维视觉模型、通过真实性验证的三维模型，所述绿化空间布局方案包括最优的绿化区域布局、满足城市休闲需求的公园和绿地布局、环境美化效果最优的植被分布方案，所述能效照明方案包括能源消耗最优的街道和公共区域照明布局、满足夜间安全和美观需求的灯光配置方案、减少光污染的照明设施选择，所述热岛效应评估记录包括城市热岛效应区域温度分布模拟记录、影响城市热环境的关键建筑材料和布局分析、热岛效应减缓措施效果预测，所述洪水风险评估记录包括城市洪水模拟的雨水径流路径图、关键排水性能的评估结果、洪水风险区域的定位和预警信息。
12、本专利技术改进有，所述数据处理模块包括图像分割子模块、图像增强子模块、特征提取子模块；
13、所述图像分割子模块基于遥感影像数据，采用u-net卷积网络进行图像分割，使用tensorflow库构建网络结构，包括连续的卷积层和池化层用于下采样，并通过上采样层恢复图像尺寸，同时应用跳跃连接保留上下文信息，设置训练批次大小为32，学习率为0.001，生成地形与建筑物分割图；
14、所述图像增强子模块基于地形与建筑物分割图，采用直方图均衡化算法进行图像增强，使用opencv库的equalizehist函数调整图像直方图，并应用于分割图优化图像对比度，生成对比度增强图；
15、所述特征提取子模块基于对比度增强图，采用canny边缘检测算法进行特征提取，使用opencv库的canny函数，设置低阈值为100，高阈值为200，利用高斯滤波优化图像噪声，滤波器大小为3x3，生成分割与增强影像。
16、本专利技术改进有，所述深度学习训练模块包括cnn训练子模块、模型验证子模块、特征分类子模块；
17、所述cnn训练子模块基于分割与增强影像，采用卷积神经网络进行特征分析，使用tensorflow和keras库构建模型，定义模型结构包括添加多个conv2d层和maxpooling2d层进行特征提取，使用dense层进行分类，设置优化器为adam，损失函数选择categorical_crossentropy，生成特征分析图；
18、所述模型验证子模块基于特征分析图，进行模型验证，采用迁移学习方法，使用预训练的vgg16模型作为基础，利用keras库对模型进行调整，冻结前几层并保留预训练特征，仅训练顶层并匹配新任务，设置验证数据分割比例为20%，生成优化后的模型；
19、所述特征分类子模块基于优化后的模型，进行特征分类，应用softmax分类器，使用tensorflow库设置末层为softmax激活函数，用于输出多类别预测概率，设置训练轮次为50轮，并进行多分类任务，生成分类模型。
20、本专利技术改进有，所述三维模型构建模块包括gan生成子模块、细节渲染子模块、模型集成子模块；
21、所述gan生成子模块基于分类模型，采用生成对抗网络，通过设置生成器，利用卷积层和反卷积层对输入图像进行特征提取和图像重建，判别器评估生成图像与真实图像的关联性，并调整生成器和判别器的学习率分别为0.0002和0.0001，再利用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述系统包括数据处理模块、深度学习训练模块、三维模型构建模块、模型优化模块、绿化空间规划模块、照明规划模块、热岛效应模拟模块、水文模型与洪水评估模块；
2.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述分割与增强影像包括地形纹理特征图、建筑物轮廓特征图、亮度调整后的影像，所述优化的三维模型包括光照和阴影调整后的三维场景模型、细节层次感优化的三维视觉模型、通过真实性验证的三维模型，所述绿化空间布局方案包括最优的绿化区域布局、满足城市休闲需求的公园和绿地布局、环境美化效果最优的植被分布方案，所述能效照明方案包括能源消耗最优的街道和公共区域照明布局、满足夜间安全和美观需求的灯光配置方案、减少光污染的照明设施选择，所述热岛效应评估记录包括城市热岛效应区域温度分布模拟记录、影响城市热环境的关键建筑材料和布局分析、热岛效应减缓措施效果预测，所述洪水风险评估记录包括城市洪水模拟的雨水径流路径图、关键排水性能的评估结果、洪水风险区域的定位和预警信息。
3.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所
4.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述深度学习训练模块包括CNN训练子模块、模型验证子模块、特征分类子模块；
5.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述三维模型构建模块包括GAN生成子模块、细节渲染子模块、模型集成子模块；
6.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述模型优化模块包括迭代训练子模块、模型细化子模块、真实性验证子模块；
7.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述绿化空间规划模块包括需求分析子模块、遗传算法优化子模块、模拟退火优化子模块；
8.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述照明规划模块包括照明模型建立子模块、能效计算子模块、优化策略设计子模块；
9.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述热岛效应模拟模块包括热力学模型应用子模块、模型集成子模块、规划方案评估子模块；
10.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述水文模型与洪水评估模块包括GIS数据处理子模块、水文模拟子模块、风险分析子模块；
...【技术特征摘要】
1.城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述系统包括数据处理模块、深度学习训练模块、三维模型构建模块、模型优化模块、绿化空间规划模块、照明规划模块、热岛效应模拟模块、水文模型与洪水评估模块；
2.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述分割与增强影像包括地形纹理特征图、建筑物轮廓特征图、亮度调整后的影像，所述优化的三维模型包括光照和阴影调整后的三维场景模型、细节层次感优化的三维视觉模型、通过真实性验证的三维模型，所述绿化空间布局方案包括最优的绿化区域布局、满足城市休闲需求的公园和绿地布局、环境美化效果最优的植被分布方案，所述能效照明方案包括能源消耗最优的街道和公共区域照明布局、满足夜间安全和美观需求的灯光配置方案、减少光污染的照明设施选择，所述热岛效应评估记录包括城市热岛效应区域温度分布模拟记录、影响城市热环境的关键建筑材料和布局分析、热岛效应减缓措施效果预测，所述洪水风险评估记录包括城市洪水模拟的雨水径流路径图、关键排水性能的评估结果、洪水风险区域的定位和预警信息。
3.根据权利要求1所述的城市规划实景三维模拟系统，其特征在于：所述数据处理模块包括图像分割子模块、图像增强子模块、特征提取子模块；
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