本發(fā)明涉及信息可視化，具體為一種基于大數(shù)據(jù)的城市信息可視化管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、城市信息可視化是將城市各類數(shù)據(jù)通過圖表、地圖、動畫等可視化手段展現(xiàn)出來，以幫助城市管理者更好地理解和利用這些數(shù)據(jù)。首先，數(shù)字城市數(shù)據(jù)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(xiàn)狀和趨勢。通過數(shù)據(jù)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(huán)境狀況等重要指標(biāo)，從而為城市規(guī)劃和資源配置提供科學(xué)依據(jù)；

2、城市的建筑規(guī)劃與城市的人口、交通、環(huán)境之間存在密切的關(guān)系，建筑規(guī)劃的合理性會影響到城市的人口吸引力和居住環(huán)境的舒適度；城市的交通規(guī)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(yè)區(qū)和住宅區(qū)的車流量會更大，如果商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)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(guī)劃非常重要，在對城市剛開始進(jìn)行規(guī)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(qū)域的建筑類型會發(fā)生變化，導(dǎo)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(guī)模和居住環(huán)境，影響城市的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于大數(shù)據(jù)的城市信息可視化管理系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于大數(shù)據(jù)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(biāo)城市的建筑分布可視化圖像；對目標(biāo)城市進(jìn)行區(qū)域劃分，確認(rèn)各個區(qū)域的建筑類型，對建筑類型相同的相鄰區(qū)域進(jìn)行合并，生成目標(biāo)城市的若干個目標(biāo)區(qū)域；獲取目標(biāo)區(qū)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(biāo)區(qū)域的建筑類型影響程度；

4、步驟s200：對建筑分布圖像進(jìn)行周期性監(jiān)測，當(dāng)存在目標(biāo)區(qū)域的建筑類型發(fā)生變化時，分析目標(biāo)區(qū)域的變化情況，對目標(biāo)城市的所有目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行調(diào)整得到若干個新目標(biāo)區(qū)域；獲取在新的目標(biāo)區(qū)域中，相鄰兩個單位周期里的車流量變化值，判斷當(dāng)前車流量是否處于穩(wěn)定狀態(tài)；根據(jù)目標(biāo)區(qū)域變化前后的擁堵情況變化，計算得到新的目標(biāo)區(qū)域所需要的適應(yīng)時長；

5、步驟s300：當(dāng)對目標(biāo)區(qū)域設(shè)定一個預(yù)期重建目標(biāo)時，對建造完成后的目標(biāo)區(qū)域的模擬結(jié)果進(jìn)行可視化，生成新的建筑分布圖像；確定目標(biāo)區(qū)域建造完成前后的建筑類型，獲取建造完成后目標(biāo)區(qū)域與相鄰區(qū)域間的相同道路長度，預(yù)測得到建造完成后目標(biāo)區(qū)域的理論車流量；根據(jù)建造完成后目標(biāo)區(qū)域的道路密度，計算得到理論擁堵時長；

6、步驟s400：獲取與預(yù)期建筑目標(biāo)的建筑類型相同的其他目標(biāo)區(qū)域的車輛平均行駛速度，得到理論車輛行駛速度；根據(jù)目標(biāo)區(qū)域建造完成后的理論擁堵時長和理論車流量，計算得目標(biāo)區(qū)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(biāo)區(qū)域的平均道路密度，判斷是否對預(yù)期建筑目標(biāo)發(fā)送可調(diào)整提醒。

7、進(jìn)一步的，步驟s100包括以下步驟：

8、步驟s101：獲取目標(biāo)城市的歷史建筑分布情況，提取目標(biāo)城市中的道路數(shù)據(jù)，按照目標(biāo)城市中的道路分布將目標(biāo)城市劃分為若干個區(qū)域；獲取任意一個區(qū)域中的建筑數(shù)據(jù)，確定每一個建筑的建筑類型，統(tǒng)計一個區(qū)域中每種建筑類型的數(shù)量，設(shè)定第種建筑類型的數(shù)量為，計算得到第種建筑類型的數(shù)量占比為，其中，為一個區(qū)域中存在的建筑類型的種類數(shù)量；選擇數(shù)量占比最大的建筑類型作為所在區(qū)域的建筑類型；

9、步驟s102：設(shè)定第個區(qū)域的建筑類型為，獲取第個區(qū)域相鄰的若干個區(qū)域的建筑類型，若存在區(qū)域的建筑類型與第個區(qū)域相同，則將相同建筑類型的相鄰區(qū)域進(jìn)行合并得到一個新區(qū)域；對所有區(qū)域進(jìn)行比對合并后，生成目標(biāo)城市的若干個目標(biāo)區(qū)域；通過使用道路將所有建筑劃分區(qū)域，每個區(qū)域以劃分的道路為邊界，將建筑包含在區(qū)域里；

10、步驟s103：獲取歷史第個目標(biāo)區(qū)域中每條道路的長度，得到第個目標(biāo)區(qū)域的道路總長度，其中，道路總長度為目標(biāo)區(qū)域中所有道路的長度總和，包括了區(qū)域邊界的道路和區(qū)域內(nèi)部的道路，根據(jù)公式：，其中，為第個目標(biāo)區(qū)域的占地面積，計算得到第個目標(biāo)區(qū)域的道路密度；設(shè)定一個單位周期，統(tǒng)計在單位周期里存在道路處于擁堵狀態(tài)的擁堵時長，得到第個目標(biāo)區(qū)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(shè)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(biāo)區(qū)域在一個單位周期里的總車流量，根據(jù)公式：

12、

13、

14、其中，為目標(biāo)城市一個區(qū)域里的基礎(chǔ)車流量，計算得到第個目標(biāo)區(qū)域的建筑類型影響程度。

15、進(jìn)一步的，步驟s200包括以下步驟：

16、步驟s201：設(shè)定當(dāng)前目標(biāo)城市中存在第個目標(biāo)區(qū)域的建筑類型發(fā)生變化，獲取第個目標(biāo)區(qū)域所處位置的邊界數(shù)據(jù)；若所述邊界數(shù)據(jù)存在建筑數(shù)據(jù)時，則獲取歷史第個目標(biāo)區(qū)域所處位置的所有相鄰區(qū)域，生成一個待劃分區(qū)域；獲取待劃分區(qū)域的建筑數(shù)據(jù)，得到每一個建筑的建筑類型；對待劃分區(qū)域進(jìn)行重新劃分，得到若干個新的目標(biāo)區(qū)域；

17、步驟s202：設(shè)定歷史第個目標(biāo)區(qū)域所處位置當(dāng)前為目標(biāo)城市的第個目標(biāo)區(qū)域，每隔一個單位周期實(shí)時獲取第個目標(biāo)區(qū)域的車流量，設(shè)定時刻第個目標(biāo)區(qū)域的車流量為，時刻第個目標(biāo)區(qū)域的車流量為，得到時刻到時刻第個目標(biāo)區(qū)域的車流量變化值為；設(shè)定一個穩(wěn)定程度閾值，若，則判斷第個目標(biāo)區(qū)域的車流量處于穩(wěn)定狀態(tài)；

18、步驟s203：獲取第個目標(biāo)區(qū)域的道路總長度和占地面積，計算得到第個目標(biāo)區(qū)域的道路密度，根據(jù)公式：

19、

20、其中，為目標(biāo)城市一個區(qū)域里的基礎(chǔ)車流量，為第個目標(biāo)區(qū)域的建筑類型影響程度；計算得到第個目標(biāo)區(qū)域在一個單位周期里的擁堵時長；

21、步驟s204：獲取第個目標(biāo)區(qū)域的車輛平均行駛速度為，根據(jù)公式：

22、

23、

24、其中，為歷史第個目標(biāo)區(qū)域在一個單位周期里的車流量，為歷史第個目標(biāo)區(qū)域的道路總長度，為第個目標(biāo)區(qū)域的擁堵時長；計算得到第個目標(biāo)區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榈趥€目標(biāo)區(qū)域的過程所需要的適應(yīng)時長；當(dāng)一個區(qū)域的建筑類型發(fā)生變化時，會導(dǎo)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(zhuǎn)變到最后穩(wěn)定的適應(yīng)時間可以有效反映出車流量與目標(biāo)區(qū)域變化之間的關(guān)系；有利于后續(xù)預(yù)測目標(biāo)區(qū)域處于穩(wěn)定狀態(tài)下的車流量。

25、進(jìn)一步的，步驟s300包括以下步驟：

26、步驟s301：設(shè)定第個目標(biāo)區(qū)域存在一個預(yù)期建筑目標(biāo)，獲取第個目標(biāo)區(qū)域的建筑類型和對應(yīng)的建筑類型影響程度；提取第個目標(biāo)區(qū)域的預(yù)期建筑類型為，得到對應(yīng)的建筑類型影響程度為；

27、步驟s302：獲取與第個目標(biāo)區(qū)域相鄰的各個目標(biāo)區(qū)域的建筑類型，設(shè)定個相鄰目標(biāo)區(qū)域中第個目標(biāo)區(qū)域的建筑類型為和對應(yīng)的建筑類型影響程度；獲取第x個目標(biāo)區(qū)域與第k個目標(biāo)區(qū)域間中的相同道路長度為，根據(jù)公式：

28、

29、其中，為第k個目標(biāo)區(qū)域的車流量，為第x個目標(biāo)區(qū)域的車流量，為第個目標(biāo)區(qū)域當(dāng)前建筑類型的建筑類型影響程度，為第x個目標(biāo)區(qū)域的道路長度；計算得到第個目標(biāo)區(qū)域建造完成后的理論車流量為；

30、步驟s303：獲取第個目標(biāo)區(qū)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(biāo)區(qū)域的道路密度，根據(jù)公式：

31、

32、其中，為目標(biāo)城市一個區(qū)域里的基礎(chǔ)車流量，為一個單位周期；計算得到第個目標(biāo)區(qū)域建造完成后，在一個單位周期里的理論擁堵時長。

33、進(jìn)一步的，步驟s400包括以下步驟：

34、步驟s401：設(shè)定第個目標(biāo)區(qū)域建造完成后的建筑類型為，獲取目標(biāo)城市中每個建筑類型為的目標(biāo)區(qū)域中的車輛平均行駛速度，進(jìn)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(shè)定第個目標(biāo)區(qū)域建造完成后的理論擁堵時長為和理論車流量為；根據(jù)公式：

36、

37、其中，為當(dāng)前第個目標(biāo)區(qū)域的車流量，為第個目標(biāo)區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榈趥€目標(biāo)區(qū)域的過程中，車流量處于變化過程的適應(yīng)時長，為當(dāng)前第個目標(biāo)區(qū)域的擁堵時長，為當(dāng)前第個目標(biāo)區(qū)域的道路總長度；計算得到第個目標(biāo)區(qū)域建造完成后的理論道路長度；根據(jù)公式：，其中，為第個目標(biāo)區(qū)域建造完成后的占地面積，計算得到第個目標(biāo)區(qū)域建造完成后的理論道路密度；

38、步驟s403：獲取目標(biāo)城市中每個建筑類型為的目標(biāo)區(qū)域中的道路密度，進(jìn)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(biāo)區(qū)域的預(yù)期建筑目標(biāo)發(fā)送可調(diào)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(qū)域里出現(xiàn)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(biāo)區(qū)域的擁堵情況，判斷是否合理。

39、為了更好地實(shí)現(xiàn)上述方法，還提出了一種基于大數(shù)據(jù)的城市信息可視化管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)包括歷史數(shù)據(jù)分析模塊、區(qū)域變化分析模塊、車流量預(yù)測模塊和區(qū)域擁堵調(diào)整模塊；

40、歷史數(shù)據(jù)分析模塊，用于獲取目標(biāo)城市的建筑分布可視化圖像；對目標(biāo)城市進(jìn)行區(qū)域劃分，確認(rèn)各個區(qū)域的建筑類型，對建筑類型相同的相鄰區(qū)域進(jìn)行合并，生成目標(biāo)城市的若干個目標(biāo)區(qū)域；獲取目標(biāo)區(qū)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(biāo)區(qū)域的建筑類型影響程度；

41、區(qū)域變化分析模塊，用于對建筑分布圖像進(jìn)行周期性監(jiān)測，當(dāng)存在目標(biāo)區(qū)域的建筑類型發(fā)生變化時，分析目標(biāo)區(qū)域的變化情況，對目標(biāo)城市的所有目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行調(diào)整得到若干個新目標(biāo)區(qū)域；獲取在新的目標(biāo)區(qū)域中，相鄰兩個單位周期里的車流量變化值，判斷當(dāng)前車流量是否處于穩(wěn)定狀態(tài)；根據(jù)目標(biāo)區(qū)域變化前后的擁堵情況變化，計算得到新的目標(biāo)區(qū)域所需要的適應(yīng)時長；

42、車流量預(yù)測模塊，用于當(dāng)對目標(biāo)區(qū)域設(shè)定一個預(yù)期重建目標(biāo)時，對建造完成后的目標(biāo)區(qū)域的模擬結(jié)果進(jìn)行可視化，生成新的建筑分布圖像；確定目標(biāo)區(qū)域建造完成前后的建筑類型，獲取建造完成后目標(biāo)區(qū)域與相鄰區(qū)域間的相同道路長度，預(yù)測得到建造完成后目標(biāo)區(qū)域的理論車流量；根據(jù)建造完成后目標(biāo)區(qū)域的道路密度，計算得到理論擁堵時長；

43、區(qū)域擁堵調(diào)整模塊，用于獲取與預(yù)期建筑目標(biāo)的建筑類型相同的其他目標(biāo)區(qū)域的車輛平均行駛速度，得到理論車輛行駛速度；根據(jù)目標(biāo)區(qū)域建造完成后的理論擁堵時長和理論車流量，計算得目標(biāo)區(qū)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(biāo)區(qū)域的平均道路密度，判斷是否對預(yù)期建筑目標(biāo)發(fā)送可調(diào)整提醒。

44、進(jìn)一步的，歷史數(shù)據(jù)分析模塊包括了目標(biāo)區(qū)域設(shè)定單元和建筑類型影響分析單元；

45、所述目標(biāo)區(qū)域設(shè)定單元，用于獲取目標(biāo)城市的建筑分布圖像，對目標(biāo)城市進(jìn)行區(qū)域劃分；確認(rèn)各個區(qū)域的建筑類型，對建筑類型相同的相鄰區(qū)域進(jìn)行合并，生成目標(biāo)城市的若干個目標(biāo)區(qū)域；所述建筑類型影響分析單元，用于獲取目標(biāo)區(qū)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(biāo)區(qū)域的建筑類型影響程度。

46、進(jìn)一步的，區(qū)域變化分析模塊包括了目標(biāo)區(qū)域調(diào)整單元、穩(wěn)定判斷單元和適應(yīng)時長計算單元；

47、所述目標(biāo)區(qū)域調(diào)整單元，用于對建筑分布圖像進(jìn)行周期性監(jiān)測，當(dāng)存在目標(biāo)區(qū)域的建筑類型發(fā)生變化時，分析目標(biāo)區(qū)域的變化情況，對目標(biāo)城市的所有目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行調(diào)整得到若干個新目標(biāo)區(qū)域；所述穩(wěn)定判斷單元，用于獲取在新的目標(biāo)區(qū)域中，相鄰兩個單位周期里的車流量變化值，判斷當(dāng)前車流量是否處于穩(wěn)定狀態(tài)；所述適應(yīng)時長計算單元，用于根據(jù)目標(biāo)區(qū)域變化前后的擁堵情況變化，計算得到新的目標(biāo)區(qū)域所需要的適應(yīng)時長。

48、進(jìn)一步的，車流量預(yù)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(dāng)對目標(biāo)區(qū)域設(shè)定一個預(yù)期重建目標(biāo)時，對建造完成后的目標(biāo)區(qū)域的模擬結(jié)果進(jìn)行可視化，生成新的建筑分布圖像；確定目標(biāo)區(qū)域建造完成前后的建筑類型，獲取建造完成后目標(biāo)區(qū)域與相鄰區(qū)域間的相同道路長度，預(yù)測得到建造完成后目標(biāo)區(qū)域的理論車流量；所述理論擁堵時長計算單元，用于根據(jù)建造完成后目標(biāo)區(qū)域的道路密度，計算得到理論擁堵時長。

50、進(jìn)一步的，區(qū)域擁堵調(diào)整模塊包括道路密度計算設(shè)定單元和調(diào)整提醒判斷單元；

51、所述道路密度計算設(shè)定單元，用于獲取與預(yù)期建筑目標(biāo)的建筑類型相同的其他目標(biāo)區(qū)域的車輛平均行駛速度，得到理論車輛行駛速度；根據(jù)目標(biāo)區(qū)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(biāo)區(qū)域建造完成后的理論道路密度；所述調(diào)整提醒判斷單元，用于獲取建筑類型相同的其他目標(biāo)區(qū)域的平均道路密度，判斷是否對預(yù)期建筑目標(biāo)發(fā)送可調(diào)整提醒。

52、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：（1）本發(fā)明通過目標(biāo)城市的歷史建筑布局和當(dāng)前建筑布局，分析兩個時間段各個區(qū)域的變化情況，結(jié)合車流量的變化情況，準(zhǔn)確分析出車流量與建筑類型之間的關(guān)系；（2）本發(fā)明根據(jù)歷史車流量與建筑類型之間的關(guān)系，當(dāng)未來區(qū)域的建筑類型發(fā)生變化時，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測出區(qū)域車流量的變化過程和最終穩(wěn)定后的車流量，對區(qū)域所在的行駛速度進(jìn)行限定，保證所在區(qū)域的車輛通行順暢；（3）本發(fā)明對所有區(qū)域的擁堵時間進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，當(dāng)某個區(qū)域的擁堵時間過長且長時間處于擁堵狀態(tài)時，則說明所在區(qū)域的車輛通行出現(xiàn)了問題，需要進(jìn)行合理的調(diào)整，避免長時間擁堵導(dǎo)致該區(qū)域無法正常運(yùn)行。