一种海绵城市空间规划数据分析系统及其方法与流程

本发明涉及数据分析及数据处理，特别涉及一种海绵城市空间规划数据分析系统及其方法。

背景技术：

1、海绵城市，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，属于新一代城市雨洪管理概念；雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用，实现雨水在城市中自由迁移；在海绵城市的空间规划中数据的处理效果直接关系到建设质量，因此，数据的分析及处理就很关键；随着，人们越来越重视生态系统服务，对海绵城市的需求越来越高，推进海绵城市的建设，有利于智慧城市的形成；但是现有的海绵城市空间规划数据分析效率较低，可视化较差，导致海绵城市的智能化水平较低。

2、现有技术一，cn106600028a海绵城市规划空间管制的数据分析系统及方法，采集规划基地的现状数据，用来确定多个单因子指标各自取值及分布；以其中作为刚性因素的一部分单因子指标进行筛选，将刚性因素对应取值不符合设定数值范围的区域，确定为将用作海绵城市建设的区域并为其确定相应的海绵城市发展类型分区；对所有单因子指标的取值分别加权叠加，将加权叠加后的总分低于设定值的区域确定为海绵城市重点发展区并划分等级；以海绵城市重点发展区为界，筛选出其各自相应单因子指标取值不符合设定标准的区域，确定各个海绵城市重点发展区内的海绵城市发展类型分区。虽然能够实现对基地现状建设条件的系统预判，为空间管制策略的前期研究提供依据，但是数据分析有限，没有涉及水文信息的分析，导致数据分析效率较低，可视化较差。

3、现有技术二，cn113743766a一种海绵城市规划建设的决策评估方法及其系统，通过数据获取模块收集海绵城市规划建设现状数据，确定评估指标体系的构建原则，进而构建海绵城市规划建设的评估指标；采用数据分析方法，获取各利益方对指标权重偏好，基于层次分析方法和运筹学知识，整合各利益方的权重偏好并计算出全局权重；针对海绵城市规划，设定不同建设方案；对该区域的海绵城市规划进行地理信息建模，通过建模分析不同建设方案在评估指标中的结果；对不同建设方案在评估指标中的结果转化为标准化得分；结合各评估指标的权重，计算不同建设方案的加权得分，得分最高的建设方案则为最优解；虽然整合多个利益相关方对不同领域的偏好，实现对海绵城市建设方案的综合评估，但是可视化较差，导致海绵城市的智能化水平较低。

4、现有技术三，cn109948866a一种基于swwm模拟的北方滨海地区海绵城市规划方法，包含计算模块和服务模块，计算模块对雨水的径流和调蓄的路径进行模拟，对swmm输入的研究区基础资料对研究区进行径流模拟，对不同管渠进行动态径流模拟，对污染物的迁移过程进行分析。虽然以大排水系统为城市的“大海绵骨架”，通过地表排水体系和地下排水体系相结合，同时辅以相关海绵设施从源头控制地表径流，着重从灰色和绿色排水体系相耦合出发，探讨海绵城市构建设计的可行性及优化措施，探索可靠的海绵城市规划编制数据与可操作的规划路径，对于完善海绵城市规划、设计与建设实践，推动海绵城市建设在特殊地区的适用性具有很强的现实意义，但是数据分析效率较低。

5、目前现有技术一、现有技术二和现有技术三存在海绵城市空间规划数据分析效率较低，数据有限，可视化较差，导致海绵城市的智能化水平较低问题，因而，本发明提供海绵城市空间规划数据分析系统及其方法，通过数据化、可视化及智慧化实现海绵城市空间规划数据分析及处理，为海绵城市空间规划提供精准的数据。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种海绵城市空间规划数据分析方法，包含以下步骤：

2、通过传感器模型对若干类型的传感器的覆盖区域面积调整优化，实时在线采集模拟信号；通过物联网实时读取和处理传感器的模拟信号并传输到数据预处理模块；

3、将数据传输模块传输的传感器的数字信号进行收集、存储、整理和分析，得到海绵城市空间规划数据所需要的信息结果，并实现对信息结果进行可视化展示；

4、按照可视化展示模块的可视化展示的信息结果，按照信息的不同进行海绵城市空间规划的设计。

5、可选的，传感器模型包含流量传感器模型、水位传感器模型、雨量传感器模型、土壤墒情传感器模型、渗透率传感器模型、空气温湿度传感器模型和水质传感器模型。

6、可选的，海绵城市空间规划数据所需要的信息结果的处理过程，包含以下步骤：

7、将模拟信号进行加权平滑滤波，加权平滑滤波根据模拟信号的采样速度调整权重，得到加权平滑滤波后的新模拟信号，形成请求发送数据包；

8、接收请求发送数据包队列，解压请求发送数据包，得到请求发送数据信息与接收新数字信号的识别信息，形成请求发送数据信息数据集；

9、将请求发送数据信息数据集中的数据预加载到可调度计算节点集合中，与数据的占用空间相匹配的存储空间的目标计算节点上；根据信息结果需要进行数据筛选生成序表，把序表数据插入到目的数据库中；

10、按照序表调取数据库存储的数据，按照信息结果对数据进行分析，得到海绵城市空间规划需要的分析结果。

11、可选的，将新模拟信号转换为数字信号；将新数字信号打包形成请求发送数据信息，并将请求发送数据信息与接收新数字信号的识别信息打包，形成请求发送数据包。

12、可选的，将预存储的身份信息与识别信息比对，身份信息识别通过后得到请求发送数据信息，按照模拟信号的采样位置形成请求发送数据信息数据集。

13、本发明提供的一种海绵城市空间规划数据分析系统，包含：

14、数据获取模块，负责通过传感器模型对若干类型的传感器的覆盖区域面积调整优化，实时在线采集模拟信号；

15、数据传输模块，负责通过物联网实时读取和处理传感器的模拟信号并传输到数据预处理模块；

16、数据预处理模块，负责将数据传输模块传输的传感器的数字信号进行收集、存储、整理和分析，得到海绵城市空间规划数据所需要的信息结果；

17、可视化展示模块，负责实现对信息结果进行可视化展示；

18、设计结果模块，负责按照可视化展示模块的可视化展示的信息结果，按照信息的不同进行海绵城市空间规划的设计。

19、可选的，数据获取模块，包含：

20、位置范围确定子模块，负责获取海绵城市标定区域的范围，根据范围建立传感器布设的规划区域；规划区域包含流量、水位、雨量、土壤墒情、渗透率、空气温湿度及水质模拟信号的采集位置；流量数据的采集使用流量传感器，水位数据的采集使用水位传感器，雨量数据的采集使用雨量传感器，土壤墒情数据的采集使用土壤墒情传感器，渗透率数据的采集使用渗透率传感器，空气温湿度数据的采集使用空气温湿度传感器，水质数据的采集使用水质传感器；

21、优化模型建立子模块，负责根据海绵城市标定区域的范围和规划区域构建多类型传感器的布设点位的优化模型；优化模型的目标函数根据传感器的数量、规划区域的面积及数据的数量建立得到；目标函数与传感器的数量、规划区域的面积及数据的数量正相关；

22、布设及调整子模块，负责对优化模型进行求解，获得各个类型的传感器的布设点位，通过传感器模型对各个类型的传感器的覆盖区域面积进行调整。

23、可选的，数据传输模块，包含：

24、设备数据接收子模块，负责实现物联网与多类型传感器的连接，并接收传感器采集的流量、水位、雨量、土壤墒情、渗透率、空气温湿度及水质等模拟信号；

25、模拟信号转换子模块，负责将模拟信号进行加权平滑滤波，加权平滑滤波根据模拟信号的采样速度调整权重，得到加权平滑滤波后的新模拟信号；将新模拟信号转换为数字信号；

26、信号数据包发送子模块，负责将设备数据接收子模块的新数字信号打包，并确认是否需要向数据预处理模块发送；

27、请求发送数据包子模块，负责形成请求发送数据信息，并将请求发送数据信息与接收新数字信号的数据预处理模块识别信息打包，形成请求发送数据包；

28、发送数据包上传模块，负责将请求发送数据包上传至物联网的通信平台，形成相应的请求发送数据包队列。

29、可选的，数据预处理模块，包含：

30、数据包解压子模块，负责接收发送数据包上传模块的请求发送数据包队列，解压请求发送数据包，得到请求发送数据信息与接收新数字信号的数据预处理模块识别信息；

31、数据集形成子模块，负责将预存储的身份信息与数据预处理模块识别信息比对，身份信息识别通过后得到请求发送数据信息，按照模拟信号的采样位置形成请求发送数据信息数据集；

32、数据集存储子模块，负责将请求发送数据信息数据集中的数据预加载到可调度计算节点集合中，与数据的占用空间相匹配的存储空间的目标计算节点上；

33、数据整理子模块，负责根据监测信息需要进行数据筛选生成序表，把序表数据插入到目的数据库中；

34、数据分析子模块，负责按照序表调取数据库存储的数据，按照监测信息对数据进行分析，得到评估指标需要的分析结果。

35、可选的，可视化展示模块，包含：

36、配置文件子模块，负责配置文件，配置文件与信息结果相关联，并且与至少一个信息结果中的至少一个评估指标连接；

37、信息识别子模块，负责识别与配置文件或评估指标连接的可视化信息；

38、可视化执行子模块，负责识别并且读取可视化信息；并且运行从可视化信息读取的软件可视化应用的计算机可执行指令以可视化信息结果。

39、本发明首先通过传感器模型对若干类型的传感器的覆盖区域面积调整优化，实时在线采集模拟信号；通过物联网实时读取和处理传感器的模拟信号并传输到数据预处理模块；其次将数据传输模块传输的传感器的数字信号进行收集、存储、整理和分析，得到海绵城市空间规划数据所需要的信息结果，并实现对信息结果进行可视化展示最后按照可视化展示模块的可视化展示的信息结果，按照信息的不同进行海绵城市空间规划的设计；；上述方案实现了海绵城市空间规划的数据化分析，通过各类传感器采集流量、水位、雨量、土壤墒情、渗透率、空气温湿度及水质等模拟信号，基本涵盖了海绵城市关键的水文数据，数据全面且准确，为海绵城市空间规划提供了准确的参考数据；通过物联网实现数据的传输，保证了数据传输的准确性，而且联网方便且使用，也便于各个终端对数据进行检查及监督，提升数据分析的效率；得到监测信息评估指标、项目信息评估指标、评价考核评估指标及法律法规评估指标，通过评估指标对海绵城市发展类型分区提供依据，全面的评估指标保证了海绵城市空间规划的合理性；实现对评估指标的可视化展示，实现了海绵城市空间规划数据分析的可视化，让数据更加直观，充分体现系统的人性化及智能化；确定各个海绵城市重点发展区内的海绵城市发展类型分区，实现对基地现状建设条件的系统预判，为空间管制策略的前期研究提供依据。

40、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

41、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。