本發明涉及信息可視化,具體為一種基于大數據的城市信息可視化管理系統及方法。
背景技術:
1、城市信息可視化是將城市各類數據通過圖表、地圖、動畫等可視化手段展現出來,以幫助城市管理者更好地理解和利用這些數據。首先,數字城市數據可視化可以提供全面的信息,使得城市管理者可以一目了然地了解城市的現狀和趨勢。通過數據可視化,城市管理者可以直觀地觀察到城市的人口分布、交通流量、環境狀況等重要指標,從而為城市規劃和資源配置提供科學依據;
2、城市的建筑規劃與城市的人口、交通、環境之間存在密切的關系,建筑規劃的合理性會影響到城市的人口吸引力和居住環境的舒適度;城市的交通規劃也會考慮到建筑布局,合理的建筑布局可以減少交通擁堵;人們的居住選擇或者出行選擇也都會受到車流量的影響;一般情況下,商業區和住宅區的車流量會更大,如果商業區和住宅區的分布密集的話,則會造成交通的擁堵;因此一個城市的建筑規劃非常重要,在對城市剛開始進行規劃時會考慮交通的因素,但是隨著時間的推移,城市中各個區域的建筑類型會發生變化,導致原先正常的交通情況變得擁堵,同時也會影響城市的人口規模和居住環境,影響城市的發展。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種基于大數據的城市信息可視化管理系統及方法,以解決上述背景技術中提出的問題。
2、為了解決上述技術問題,本發明提供如下技術方案:一種基于大數據的城市信息可視化管理方法,管理方法包括以下步驟:
3、步驟s100:獲取目標城市的建筑分布可視化圖像;對目標城市進行區域劃分,確認各個區域的建筑類型,對建筑類型相同的相鄰區域進行合并,生成目標城市的若干個目標區域;獲取目標區域中的道路密度和在一個單位周期里的擁堵時長,計算得到目標區域的建筑類型影響程度;
4、步驟s200:對建筑分布圖像進行周期性監測,當存在目標區域的建筑類型發生變化時,分析目標區域的變化情況,對目標城市的所有目標區域進行調整得到若干個新目標區域;獲取在新的目標區域中,相鄰兩個單位周期里的車流量變化值,判斷當前車流量是否處于穩定狀態;根據目標區域變化前后的擁堵情況變化,計算得到新的目標區域所需要的適應時長;
5、步驟s300:當對目標區域設定一個預期重建目標時,對建造完成后的目標區域的模擬結果進行可視化,生成新的建筑分布圖像;確定目標區域建造完成前后的建筑類型,獲取建造完成后目標區域與相鄰區域間的相同道路長度,預測得到建造完成后目標區域的理論車流量;根據建造完成后目標區域的道路密度,計算得到理論擁堵時長;
6、步驟s400:獲取與預期建筑目標的建筑類型相同的其他目標區域的車輛平均行駛速度,得到理論車輛行駛速度;根據目標區域建造完成后的理論擁堵時長和理論車流量,計算得目標區域建造完成后的理論道路密度;獲取建筑類型相同的其他目標區域的平均道路密度,判斷是否對預期建筑目標發送可調整提醒。
7、進一步的,步驟s100包括以下步驟:
8、步驟s101:獲取目標城市的歷史建筑分布情況,提取目標城市中的道路數據,按照目標城市中的道路分布將目標城市劃分為若干個區域;獲取任意一個區域中的建筑數據,確定每一個建筑的建筑類型,統計一個區域中每種建筑類型的數量,設定第種建筑類型的數量為,計算得到第種建筑類型的數量占比為,其中,為一個區域中存在的建筑類型的種類數量;選擇數量占比最大的建筑類型作為所在區域的建筑類型;
9、步驟s102:設定第個區域的建筑類型為,獲取第個區域相鄰的若干個區域的建筑類型,若存在區域的建筑類型與第個區域相同,則將相同建筑類型的相鄰區域進行合并得到一個新區域;對所有區域進行比對合并后,生成目標城市的若干個目標區域;通過使用道路將所有建筑劃分區域,每個區域以劃分的道路為邊界,將建筑包含在區域里;
10、步驟s103:獲取歷史第個目標區域中每條道路的長度,得到第個目標區域的道路總長度,其中,道路總長度為目標區域中所有道路的長度總和,包括了區域邊界的道路和區域內部的道路,根據公式:,其中,為第個目標區域的占地面積,計算得到第個目標區域的道路密度;設定一個單位周期,統計在單位周期里存在道路處于擁堵狀態的擁堵時長,得到第個目標區域在單位周期里的擁堵時長占比為;擁堵時長為車輛在行駛過程中,行駛速度顯著低于道路設計的速度,甚至行駛速度為0的累計時間。
11、步驟s104:獲取第個目標區域在一個單位周期里的總車流量,根據公式:
12、
13、
14、其中,為目標城市一個區域里的基礎車流量,計算得到第個目標區域的建筑類型影響程度。
15、進一步的,步驟s200包括以下步驟:
16、步驟s201:設定當前目標城市中存在第個目標區域的建筑類型發生變化,獲取第個目標區域所處位置的邊界數據;若所述邊界數據存在建筑數據時,則獲取歷史第個目標區域所處位置的所有相鄰區域,生成一個待劃分區域;獲取待劃分區域的建筑數據,得到每一個建筑的建筑類型;對待劃分區域進行重新劃分,得到若干個新的目標區域;
17、步驟s202:設定歷史第個目標區域所處位置當前為目標城市的第個目標區域,每隔一個單位周期實時獲取第個目標區域的車流量,設定時刻第個目標區域的車流量為,時刻第個目標區域的車流量為,得到時刻到時刻第個目標區域的車流量變化值為;設定一個穩定程度閾值,若,則判斷第個目標區域的車流量處于穩定狀態;
18、步驟s203:獲取第個目標區域的道路總長度和占地面積,計算得到第個目標區域的道路密度,根據公式:
19、
20、其中,為目標城市一個區域里的基礎車流量,為第個目標區域的建筑類型影響程度;計算得到第個目標區域在一個單位周期里的擁堵時長;
21、步驟s204:獲取第個目標區域的車輛平均行駛速度為,根據公式:
22、
23、
24、其中,為歷史第個目標區域在一個單位周期里的車流量,為歷史第個目標區域的道路總長度,為第個目標區域的擁堵時長;計算得到第個目標區域轉變為第個目標區域的過程所需要的適應時長;當一個區域的建筑類型發生變化時,會導致車流量的變化,但是這種變化不是瞬間的,而是一個逐漸的過程;因此計算出建筑類型轉變到最后穩定的適應時間可以有效反映出車流量與目標區域變化之間的關系;有利于后續預測目標區域處于穩定狀態下的車流量。
25、進一步的,步驟s300包括以下步驟:
26、步驟s301:設定第個目標區域存在一個預期建筑目標,獲取第個目標區域的建筑類型和對應的建筑類型影響程度;提取第個目標區域的預期建筑類型為,得到對應的建筑類型影響程度為;
27、步驟s302:獲取與第個目標區域相鄰的各個目標區域的建筑類型,設定個相鄰目標區域中第個目標區域的建筑類型為和對應的建筑類型影響程度;獲取第x個目標區域與第k個目標區域間中的相同道路長度為,根據公式:
28、
29、其中,為第k個目標區域的車流量,為第x個目標區域的車流量,為第個目標區域當前建筑類型的建筑類型影響程度,為第x個目標區域的道路長度;計算得到第個目標區域建造完成后的理論車流量為;
30、步驟s303:獲取第個目標區域建造完成后的道路總長度和占地面積,計算得到第個目標區域的道路密度,根據公式:
31、
32、其中,為目標城市一個區域里的基礎車流量,為一個單位周期;計算得到第個目標區域建造完成后,在一個單位周期里的理論擁堵時長。
33、進一步的,步驟s400包括以下步驟:
34、步驟s401:設定第個目標區域建造完成后的建筑類型為,獲取目標城市中每個建筑類型為的目標區域中的車輛平均行駛速度,進行平均值計算得到建筑類型的理論車輛行駛速度;
35、步驟s402:設定第個目標區域建造完成后的理論擁堵時長為和理論車流量為;根據公式:
36、
37、其中,為當前第個目標區域的車流量,為第個目標區域轉變為第個目標區域的過程中,車流量處于變化過程的適應時長,為當前第個目標區域的擁堵時長,為當前第個目標區域的道路總長度;計算得到第個目標區域建造完成后的理論道路長度;根據公式:,其中,為第個目標區域建造完成后的占地面積,計算得到第個目標區域建造完成后的理論道路密度;
38、步驟s403:獲取目標城市中每個建筑類型為的目標區域中的道路密度,進行平均值計算得到建筑類型的平均道路密度為;若,則對第個目標區域的預期建筑目標發送可調整提醒;道路密度是單位面積里的道路長度,即單位面積里的道路長度越長,則在車流量固定的情況下能夠允許通行的車輛越多,那么在區域里出現擁堵的時長則會變短;因此通過比較道路密度,可以反映出建造后的目標區域的擁堵情況,判斷是否合理。
39、為了更好地實現上述方法,還提出了一種基于大數據的城市信息可視化管理系統,管理系統包括歷史數據分析模塊、區域變化分析模塊、車流量預測模塊和區域擁堵調整模塊;
40、歷史數據分析模塊,用于獲取目標城市的建筑分布可視化圖像;對目標城市進行區域劃分,確認各個區域的建筑類型,對建筑類型相同的相鄰區域進行合并,生成目標城市的若干個目標區域;獲取目標區域中的道路密度和在一個單位周期里的擁堵時長,計算得到目標區域的建筑類型影響程度;
41、區域變化分析模塊,用于對建筑分布圖像進行周期性監測,當存在目標區域的建筑類型發生變化時,分析目標區域的變化情況,對目標城市的所有目標區域進行調整得到若干個新目標區域;獲取在新的目標區域中,相鄰兩個單位周期里的車流量變化值,判斷當前車流量是否處于穩定狀態;根據目標區域變化前后的擁堵情況變化,計算得到新的目標區域所需要的適應時長;
42、車流量預測模塊,用于當對目標區域設定一個預期重建目標時,對建造完成后的目標區域的模擬結果進行可視化,生成新的建筑分布圖像;確定目標區域建造完成前后的建筑類型,獲取建造完成后目標區域與相鄰區域間的相同道路長度,預測得到建造完成后目標區域的理論車流量;根據建造完成后目標區域的道路密度,計算得到理論擁堵時長;
43、區域擁堵調整模塊,用于獲取與預期建筑目標的建筑類型相同的其他目標區域的車輛平均行駛速度,得到理論車輛行駛速度;根據目標區域建造完成后的理論擁堵時長和理論車流量,計算得目標區域建造完成后的理論道路密度;獲取建筑類型相同的其他目標區域的平均道路密度,判斷是否對預期建筑目標發送可調整提醒。
44、進一步的,歷史數據分析模塊包括了目標區域設定單元和建筑類型影響分析單元;
45、所述目標區域設定單元,用于獲取目標城市的建筑分布圖像,對目標城市進行區域劃分;確認各個區域的建筑類型,對建筑類型相同的相鄰區域進行合并,生成目標城市的若干個目標區域;所述建筑類型影響分析單元,用于獲取目標區域中的道路密度和在一個單位周期里的擁堵時長,計算得到目標區域的建筑類型影響程度。
46、進一步的,區域變化分析模塊包括了目標區域調整單元、穩定判斷單元和適應時長計算單元;
47、所述目標區域調整單元,用于對建筑分布圖像進行周期性監測,當存在目標區域的建筑類型發生變化時,分析目標區域的變化情況,對目標城市的所有目標區域進行調整得到若干個新目標區域;所述穩定判斷單元,用于獲取在新的目標區域中,相鄰兩個單位周期里的車流量變化值,判斷當前車流量是否處于穩定狀態;所述適應時長計算單元,用于根據目標區域變化前后的擁堵情況變化,計算得到新的目標區域所需要的適應時長。
48、進一步的,車流量預測模塊包括了理論車流量計算單元和理論擁堵時長計算單元;
49、所述理論車流量計算單元,用于當對目標區域設定一個預期重建目標時,對建造完成后的目標區域的模擬結果進行可視化,生成新的建筑分布圖像;確定目標區域建造完成前后的建筑類型,獲取建造完成后目標區域與相鄰區域間的相同道路長度,預測得到建造完成后目標區域的理論車流量;所述理論擁堵時長計算單元,用于根據建造完成后目標區域的道路密度,計算得到理論擁堵時長。
50、進一步的,區域擁堵調整模塊包括道路密度計算設定單元和調整提醒判斷單元;
51、所述道路密度計算設定單元,用于獲取與預期建筑目標的建筑類型相同的其他目標區域的車輛平均行駛速度,得到理論車輛行駛速度;根據目標區域建造完成后的理論擁堵時長和理論車流量,計算得到目標區域建造完成后的理論道路密度;所述調整提醒判斷單元,用于獲取建筑類型相同的其他目標區域的平均道路密度,判斷是否對預期建筑目標發送可調整提醒。
52、與現有技術相比,本發明所達到的有益效果是:(1)本發明通過目標城市的歷史建筑布局和當前建筑布局,分析兩個時間段各個區域的變化情況,結合車流量的變化情況,準確分析出車流量與建筑類型之間的關系;(2)本發明根據歷史車流量與建筑類型之間的關系,當未來區域的建筑類型發生變化時,能夠準確地預測出區域車流量的變化過程和最終穩定后的車流量,對區域所在的行駛速度進行限定,保證所在區域的車輛通行順暢;(3)本發明對所有區域的擁堵時間進行實時監測,當某個區域的擁堵時間過長且長時間處于擁堵狀態時,則說明所在區域的車輛通行出現了問題,需要進行合理的調整,避免長時間擁堵導致該區域無法正常運行。