暴雨内涝道路风险AR预警方法及装置与流程

本发明属于交通安全与灾害预警，具体涉及一种暴雨内涝道路风险ar预警方法及装置。

背景技术：

1、随着全球气候紊乱，极端自然灾害频繁发生。暴雨内涝灾害以其突发性强、危害性大、影响范围广等特点，对城市居民生命和财产安全构成了极大的威胁。道路是居民日常出行和物资运输的通道，是城市运转至关重要的交通枢纽。在暴雨环境下，城市道路由于其路面起伏且相互连通，是最容易发生内涝的区域。特别是地下通道、隧道、下凹式道路等地势较低区域，一旦道路交通因暴雨内涝中断或瘫痪，不仅阻塞城市的正常运行，而且容易造成严重的人员伤亡和巨大的经济损失。因此，研究城市道路内涝模拟与交通风险预警，可以为内涝灾害应急管理、交通风险管控、防洪决策支持等提供技术支撑，是智慧城市与交通建设急需解决的重要问题之一。

2、公开号为cn103489314a的发明专利公开一种实时路况显示方法及装置，并公开了对实时路况进行3d扫描和3d建模，通过增强现实技术，将3d建模结果与实时路况图像叠加显示，该方案可以使驾车的用户在夜晚或雨天积水路面观察真实路面状态，但是仅能展示真实路面上的凹陷和凸起、障碍等，不能进行积水内涝时道路风险预警。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种暴雨内涝道路风险ar预警方法及装置，用于解决现有技术不能准确的对下凹式道路、地下通道、隧道等地势较低区域进行道路风险预警的问题。

2、本发明第一方面，公开一种暴雨内涝道路风险ar预警方法，所述方法包括：

3、通过移动终端采集的城市道路网络的路面信息，得到视野范围内的目标路段；

4、获取目标路段周边范围内的天气预报数据以及基础地理信息组成多源数据；

5、基于所述多源数据进行城市内涝模拟，得到区域积水淹没信息；

6、将所述目标路段与所述区域积水淹没信息叠置得到目标路段的道路积水信息；

7、基于道路积水信息评估目标路段的交通风险等级；

8、通过增强现实渲染道路积水信息，并对目标路段的交通风险等级进行预警提示。

9、在以上技术方案的基础上，优选的，所述移动终端具有定位、相机拍摄和屏幕显示功能，通过移动终端获取用户定位和相机姿态，通过移动终端所在的地表高程、用户定位和相机姿态计算得到目标路段。

10、在以上技术方案的基础上，优选的，所述基于所述多源数据进行城市内涝模拟，得到区域积水淹没信息具体包括：

11、基于所述多源数据建立城市内涝模拟模型；

12、基于芝加哥雨型计算不同重现期降雨情况；

13、根据降雨情况进行汇水区划分，并城市内涝模拟模型进行地下管网排水模拟，获取溢出管网节点和溢出水量；

14、基于溢出管网节点和溢出水量，采用元胞自动机模型进行地表径流模拟，得到地表积水栅格数据，将地表积水栅格数据作为区域积水淹没信息。

15、在以上技术方案的基础上，优选的，所述将所述目标路段与所述区域积水淹没信息叠置得到目标路段的道路积水信息具体包括：

16、根据二维道路矢量线的车道数、车道宽度进行缓冲区分析；

17、将缓冲分析后的道路面进行栅格化，得到道路区域栅格数据；

18、将道路区域栅格数据与地表积水栅格数据进行叠置分析，计算得到道路积水信息，所述路积水信息包括每个栅格的积水深度、面积信息。

19、在以上技术方案的基础上，优选的，所述根据二维道路矢量线的车道数、车道宽度进行缓冲区分析具体包括：

20、设道路线起点为a，终点为b，以a点为起点沿着ab为x轴垂直于ab为y轴构建二维笛卡尔坐标系，则缓冲区分析后缓冲区域的四个角点c、d、e、f的坐标分别为：

21、

22、

23、

24、

25、其中，车道数为n，车道宽度为l。

26、在以上技术方案的基础上，优选的，所述基于道路积水信息评估目标路段的交通风险等级具体包括：

27、获取当前车辆行车速度、水流速度，根据当前车辆行车速度、道路积水信息和水流速度评估道路风险值，根据道路风险值划分交通风险等级；

28、评估道路风险值的公式为：

29、

30、其中，risk为风险值，tanh为双曲正切函数，u为使车辆停滞的临界积水深度的中值，v为衰减弹性系数，x为积水深度，y为水流速度，k为修正系数。

31、在以上技术方案的基础上，优选的，所述通过增强现实渲染道路积水信息具体包括：

32、获取移动终端的相机姿态；

33、基于道路积水信息获取每个元胞的水深，以水面为基准，将元胞垂直于水面向下拉伸至水深值，构建元胞水体长方体，融合所有的元胞水体长方体，构成路面积水三维模型；

34、在三维地理信息系统中加载路面积水三维模型，设置三维gis地图的相机视角，与移动终端的相机姿态保持一致，得到三维gis的道路积水场景图；

35、将三维gis的道路积水场景图与移动终端的相机拍摄图片实时叠加，实现内涝道路风险增强现实可视化。

36、本发明第二方面，公开一种暴雨内涝道路风险ar预警装置，所述装置包括：

37、数据采集模块：用于通过移动终端采集的城市道路网络的路面信息，得到视野范围内的目标路段；

38、积水模拟模块：用于获取目标路段周边范围内的天气预报数据以及基础地理信息组成多源数据；基于所述多源数据进行城市内涝模拟，得到区域积水淹没信息；

39、风险评估模块：用于将所述目标路段与所述区域积水淹没信息叠置得到目标路段的道路积水信息；基于道路积水信息评估目标路段的交通风险等级；

40、ar预警模块：用于通过增强现实渲染道路积水信息，并对目标路段的交通风险等级进行预警提示。

41、本发明第三方面，公开一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；

42、其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；

43、所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以实现如本发明第一方面所述的方法。

44、本发明第四方面，公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机实现如本发明第一方面所述的方法。

45、本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

46、1)本发明通过移动终端获取视野内的目标路段，耦合城市内涝模拟模型进行积水模拟提取道路积水信息，基于元胞划分计算道路积水风险等级，最后基于道路积水信息在移动终端对道路交通风险进行增强现实可视化和预警，本发明增强了用户对于地势较低道路区域内涝交通风险感知和评估，提升了风险预警水平，有助于减少人员伤亡和交通事故。

47、2)本发明根据当前车辆行车速度、道路积水信息和水流速度评估道路风险值，根据道路风险值划分交通风险等级，实现了暴雨内涝情况下道路风险预警的量化表示，可以对下凹式道路、地下通道、隧道等地势较低区域进行准确的道路风险预警。