申请/专利权人：武汉理工大学

申请日：2022-05-09

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN114840896B

主分类号：G06F30/13

分类号：G06F30/13;G06Q10/0635;G06Q50/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.08.19#实质审查的生效;2022.08.02#公开

摘要：本发明提出了一种基于城市道路BIM的内涝积水模拟分析方法。本发明根据输入数据，将目标城市道路区域的二维矢量道路线剖分为多组二维路段和多组二维交叉口；根据固定步长将二维路段划分为多组二维路段，根据车道分布将二维路段划分为多个车道，构建三维几何道路面；根据三维几何道路面中的每个车道，进行纹理贴图，构建三维路段BIM模型；根据三维路段BIM模型和积水图像叠加，计算每个车道的风险值；根据三维路段BIM模型每个车道的风险值，进行分级评估，并基于色带着色进行可视化。本发明基于三维城市路段BIM模型提升了城市道路内涝积水模拟分析的精细度和模拟效果。

主权项：1.一种基于城市道路BIM的内涝积水模拟分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：引入目标城市道路区域的所有二维矢量道路线、目标城市道路区域的地形和目标城市道路区域的积水图像数据，将目标城市道路区域的二维矢量道路线通过网络拓扑分析方法得到多个道路交叉口，将目标城市道路区域的二维矢量道路线根据多个道路交叉口的位置进行剖分得到多组二维路段和多组二维交叉口；步骤2：将每组二维路段根据每组二维路段的几何分布和每组二维路段的属性信息通过三维道路几何建模算法构建每组二维路段对应的三维路段的几何道路面；步骤3：将每组二维路段对应的三维路段的几何道路面根据每个车道区域，通过道路纹理贴图算法构建每组二维路段对应的三维路段的BIM模型；步骤4：将目标城市道路区域的积水图像数据通过车道积水重采样算法计算得到每组二维路段对应的三维路段的BIM模型中每个车道的积水分布；步骤5：将每组二维路段对应的三维路段的BIM模型、目标城市道路区域的积水图像数据通过车道风险分析算法计算得到每组二维路段对应的三维路段的BIM模型中每个车道的积水风险值；步骤6：每组二维路段对应的三维路段的BIM模型中每个车道的积水风险值，通过风险分级评估算法；步骤4所述通过车道积水重采样算法计算得到每组二维路段对应的三维路段的BIM模型中每个车道的积水分布，具体为：设目标城市道路区域的积水图像数据的单元格尺寸为R×R，根据目标城市道路区域的第k组路段第m条车道区域CDEF，沿着车道方向和垂直车道方向进行重采样划分为r×r网格，其中r＜R；则横向网格个数为hci,k,m，纵向网格个数为vci,k,m表示为： 重采样r×r网格的水深计算分为两种情况：步骤4.1,当重采样网格对应于积水图像数据所在的R×R大小网格的水深值h大于水深阈值h＞h0，则直接将积水图像网格水深值赋予对应的重采样网格中，根据所有网格水位计算平均水位线WaterLinei,k,m；步骤4.2,当重采样网格对应于积水图像数据所在的R×R大小网格的水深值h小于或等于水深阈值h≤h0，由于积水图像数据分辨率较低，需要判断积水边界即h＝0所在的重采样网格情况；获取当前重采样的网格的高程数据为Height，则第h行g列网格对应的高程与水位线的插值为：Δhg,h＝WaterLinei,k,m-Heightg,h此时又可以分为以下几种情况：当Δh＞0且Δh≤ΔH，则该采样点即为边界点；当Δh＞0且Δh＞H，则当前点不是边界点，需要进一步向外搜索；返回步骤4.1继续进行搜索；当Δh＜0且|Δh|≤H，则该点离边界点很近，将该采样点作为河流边界点，停止搜索；当Δh＜0且|Δh|＞H，则在该采样点和上一个采样点之间基于二分法循环遍历，直到满足前面三种情况之一为止；步骤5所述计算得到每组二维路段对应的三维路段的BIM模型中每个车道的积水风险值，具体为：在步骤3中获得的目标城市道路区域的第k组路段第m条车道区域CDEF，则CDEF对应的水深图像数据为:{depthg,h|g＝1,2,···,hci,k,m；h＝1,2,···,vci,k,m}其中depthg,h表示第h行g列网格对应的水深；当该网格没有积水时，depthg,h的值为0；道路车道区域的积水风险与积水面积、深度密切相关，因此第k组路段第m条车道区域CDEF的积水风险值riski,k,m表示为： 步骤6所述通过风险分级评估算法进行风险等级划分得到每组二维路段对应的三维路段的BIM模型的风险等级，具体为：设第k组三维路段BIM模型第m个车道中最大车道积水风险值为riskmax，最小车道风险值为riskmin，将车道积水风险划分为3个等级，依次为高风险、中风险、低风险；则三个等级划分边界为Level1和Level,其中低风险等级Level＜Level1,中风险等级Level1＜Level＜Level2，高风险等级Level＞Level2；等级划分边界计算为： 基于红-黄-蓝色带表示风险值，则第k组路段第m条车道区域CDEF的颜色值colori,k,m为： 其中，Colorbar为色带函数，Length为色带的长度；最后，将第k组路段第m条车道区域CDEF的积水风险值riski,k,m以语义属性信息写入该组三维路段BIM模型，并基于颜色值colori,k,m进行车道纹理着色。

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百度查询： 武汉理工大学 一种基于城市道路BIM的内涝积水模拟分析方法

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