一种用于国土空间规划的智慧多功能杆布局规划方法与流程

本发明涉及市政设备规划领域，尤其涉及一种用于国土空间规划的智慧多功能杆布局规划方法。

背景技术：

1、国土空间规划是对一定区域国土空间开发保护在空间和时间上作出的安排，包括总体规划、详细规划和相关专项规划，是各类开发保护建设活动的基本依据；交通专项规划是国土空间规划的重要组成部分，在传统的交通专项规划中，规划到道路相关内容如：道路等级、起终点、横断面、交叉口、交通设施、管线布设、排水设施、照明设施等，调查数据的来源往往是历史调查资料，规划的关注点主要为交通工程领域、主要考虑的方面为城市发展布局、经济发展状态、人口规模及分布的协调，同时满足对通行能力、承载能力、安全控制要求以及防灾减灾要求。

2、然而随着数字化城市进程的不断发展，城市信息化进程也不断完善，车路协同、物联网和5g通信等已向交通领域渗透，且逐渐演变成密不可分，在这种背景下，交通领域的数字化应运而生，智慧多功能杆又称智能杆、智慧杆，由杆体、基础地笼、横臂、设备舱和智能门锁等模块组成，可集成智能照明、视频采集、移动通信、交通管理、环境监测、气象监测、无线电监测、应急管理、紧急求助等功能于一体，能持续产生和接收信息流的新型基础设施，传统的交通专项规划面临新的挑战，亟需一种能够融合数字化、网络化和智能化的城市化进程需求的智能设施布局规划方法。

技术实现思路

1、本发明是为了克服现有技术的国土空间规划具备局限性难以适应数字化进程的问题，提供一种用于国土空间规划的智慧多功能杆布局规划方法，使智能设施布局规划与数字化良好衔接，具有广泛适用性，提高规划效率。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种用于国土空间规划的智慧多功能杆布局规划方法，包括：

4、基于预设照明交通方案规划规则，根据获取的交通规划信息分别规划具备交通功能的智慧多功能杆的分布位置以及分布间距；基于预设通信方案规划规则，根据获取的通信规划信息分别规划具备交通相关功能的智慧多功能杆的分布位置以及分布间距；基于预设数字方案规划规则，根据获取的数字发展规划信息规划具备数字功能的智慧多功能杆的分布位置；基于预设生活圈方案规划规则，根据获取的生活圈规划信息规划具备生活圈功能的智慧多功能杆的分布位置，将规划后的照明交通方案、通信方案、数字方案以及生活圈方案进行融合形成智慧多功能杆布局规划图。包括采集信息：采集规划新建道路信息和规划改造道路信息；其中，规划新建道路信息采集包括：与国土空间规划数据库与城市地理信息数据库对接，提取交通专项规划和城市地理信息数据相关内容，并采用数据收集车辆从实际道路中收集数据，最后采用混合现实技术进行确认；进一步地，根据规划方法的更新，进一步更新数据收集的种类和数据收集的方式。获取交通规划信息包括如下步骤：

5、s1：采集包括：识别城市道路的主要信息，城市道路的主要信息包括交叉口位置、道路断面、道路平面、信号灯杆、标志标牌、电子警察、监控、环境监测、城市家具、户外广告、道路照明、通信基站、物联网、车路协同、公交车站、指示牌、充电桩；进一步地，根据规划方法的更新，调整城市道路主要信息的获取内容。

6、将识别到的规划新建道路信息和规划改造道路信息进行分类，主要分为照明交通规划信息、通信规划信息、数字发展规划信息、生活圈规划信息：

7、其中，交通规划信息包括：交叉口位置、道路断面、道路平面、交通信号灯杆、标志标牌、电子警察、监控、道路照明、公交车站；通信规划信息包括：通信基站；数字发展规划信息包括：环境监测、物联网和车路协同；生活圈规划信息包括：户外广告、指示牌和充电桩。

8、s2：将识别到的规划新建道路信息和规划改造道路信息进行分类，主要分为交通规划信息、通信规划信息、数字发展规划信息、生活圈规划信息：

9、其中，交通规划信息包括：交叉口位置、道路断面、道路平面、交通信号灯杆、标志标牌、电子警察、监控、道路照明、公交车站；通信规划信息包括：通信基站；数字发展规划信息包括：环境监测、物联网和车路协同；生活圈规划信息包括：户外广告、指示牌和充电桩。通过照明交通规划、通信规划、数字发展规划和生活圈规划五个维度进行智慧多功能杆布局规划，使智能设施布局规划与数字化良好衔接，具有广泛适用性，提高规划效率。

10、作为优选，所述基于预设照明交通方案规划规则，根据获取的交通规划信息分别规划具备交通功能的智慧多功能杆分布位置及分布间距包括：

11、在道路一端的交叉口沿对角设置中杆灯g1、g2，在道路另一端的对应位置布置中杆灯g3和g4；在路测停止线位置布置智慧多功能杆f1(xf1，yf1)和f2(xf2，yf2)；在路侧停止线延伸到对侧车道位置布置该路段的智慧多功能杆a1(xa1，ya1)、a2(xa2，ya2)，其中，智慧多功能杆a1和a2集成机动车信号灯功能；

12、在停止线背离行车方向以第一预设固定距离处设置智慧多功能杆b1(xb1，yb1)、b2(xb2，yb2)，其中，b型多功能杆集成电子警察功能；在多功能智慧杆b1和f4之间以间距sz均匀布设多功能智慧杆j1、j2、…、jn；在b2和f3之间以间距sz均匀布设智慧多功能杆k1、k2、…、kn。

13、智慧多功能杆f1与a1，f2与a2的坐标满足如下关系：

14、

15、

16、其中，l为道路宽度，a为智慧多功能杆中轴线与对应路缘石之间的水平距离。

17、预设固定距离为25m,智慧多功能杆f3、f4的坐标满足如下关系：

18、

19、

20、间距sz满足sz＝(lr-50)/n，其中，lr为路段长度、n为智慧多功能杆的布置数量，，n向上取整。智慧多功能杆j1(xj1，yj1)、j2(xj2，yj2)、…、jn(xjn，yjn)和智慧多功能杆k1(xk1，yk1)、k2(xk2，yk2)、…、kn(xkn，ykn)的坐标满足如下关系：

21、

22、

23、中杆灯g1和g3在道路同侧，中杆灯g2和g4在道路同侧，中杆灯的g1(xg1，yg1)、g2(xg2，yg2)、g3(xg3，yg3)和g4(xg4，yg4)，中杆灯g1、g2、g3、g4的坐标满足如下关系：

24、xg3＝xg1+lx1；

25、yg3＝yg1+ly1；

26、xg4＝xg2+lx2；

27、yg4＝yg2+ly2；

28、其中，lx1为g1点到g3点之间的x方向的距离偏差值，ly1为g1点到g3点之间y方向的距离偏差值，lx2为g2点到g4点之间的x方向的偏差值，ly2为g2点到g4点之间的y方向的偏差值。

29、作为优选，所述基于预设照明交通方案规划规则，根据获取的交通规划信息分别规划具备交通功能的智慧多功能杆分布位置及分布间距包括：判断智慧多功能杆j1、k1所在位置位于车道变化的起点位置实线范围或是虚线范围内；若为实线范围内，则智慧多功能杆j1、k1集成车道行驶方向标志功能，并判断间距sz是否大于等于第二预设固定距离，若是，则智慧多功能杆j2、k2集成指路标志功能，若间距sz小于第二预设固定距离，则智慧多功能杆j3、k3集成指路标志功能。

30、若为虚线范围内，则智慧多功能杆j2、k2集成车道行驶方向标志功能，并判断间距sz是否大于等于第二预设固定距离，若是，则智慧多功能杆j3、k3集成指路标志功能，若间距sz小于第二固定预设距离，则智慧多功能杆j4、k4集成指路标志功能。其中，第二预设固定距离为50m。进一步地，将其他交通类标志牌根据需要就近整合进附近已经布置的智慧多功能杆，输出当前照明交通规划方案用于规划融合。

31、作为优选，所述基于预设通信方案规划规则，根据获取的通信规划信息分别规划具备交通相关功能的智慧多功能杆的分布位置以及分布间距包括：在所述中杆灯g1、g2、g3和g4上布置5g接收发射装置，并在道路同侧布置的两个5g接收发射装置连线，取中心点c1，在c1点布设5g收发装置。在c1点布设的5g收发装置半径为rc1，c1(xc1，yc1)的坐标满足如下关系：

32、xc1＝(xg1+xg3)/2

33、yc1＝(yg1+yg3)/2。

34、作为优选，基于预设通信方案规划规则，根据获取的通信规划信息分别规划具备交通相关功能的智慧多功能杆的分布位置以及分布间距包括：判断g1、g3、c1的覆盖范围是否相交，若g1、g3、c1的覆盖范围相交，则对g1、g2、g3、g4和c1的5g接收发射装置覆盖范围与道路机动车路面范围进行相交判断，若g1、g2、g3、g4和c1的5g接收发射装置的覆盖范围存在未覆盖道路机动车路面的情况，则根据预设5g接收发射装置增设规则在道路两侧分别增设5g接收发射装置；若道路机动车路面均已覆盖，则输出当前通信规划方案用于规划融合。

35、作为优选，所述根据预设5g接收发射装置增设规则增设5g接收发射装置包括：对于有中央分隔带的城市道路，对异侧方向两个交叉口布置的通信5g接收发射装置位置连线，取其中心点，定义为d1(xd1，yd1),以d1为布设点圆心，布设通信5g接受发射装置；对g1、g2、g3、g4、d1覆盖范围以及城市道路机动车路面范围进行相交判断，如已全部覆盖路面，则通信基站规划布设终止，输出当前通信规划方案用于规划融合。其中，d1(xd1，yd1)的坐标满足如下关系：

36、xd1＝(xg1+xc4)/2

37、yd1＝(yg1+yg4)/2。

38、作为优选，所述根据预设5g接收发射装置增设规则增设5g接收发射装置包括：对不具备中央分隔带的城市道路，通过d1点取垂直线交于同侧方向两个交叉口布置的通信5g接收发射装置位置连线，定义为e1(xe1，ye1)，以e1为布设点圆心，布设通信5g接收发射装置；通过d1点取垂直线交于同侧方向两个交叉口布置的通信5g接收发射装置位置连线，定义为e1(xe1，ye1)，以e1为布设点圆心，布设通信5g接收发射装置，天线覆盖半径分别为re1，e1(xe1，ye1)的坐标满足如下关系：

39、xe1＝(xg1+xg4)/2

40、ye1＝(yg1+yg4)/2-(yg1-yg4)/2

41、或ye1＝(yg1+yg4)/2+(yg1-yg4)/2。(e1即为d1在道路一侧的投影位置)若g1、g2、g3、g4、e1的覆盖范围存在未覆盖路面的情况，则采用在同侧方向两个交叉口布设通信5g接收发射装置的位置连线，取其中心点的方式布置，在，在道路两侧分别取中心点布置，左侧中心点定义为c1(xc1，yc1),以c1为布设点圆心，布设通信5g接受发射装置，天线覆盖半径分别为rc1。c1(xc1，yc1)坐标满足如下关系：

42、xc1＝(xg1+xg3)/2

43、yc1＝(yg1+yg3)/2

44、右侧中心点定义为c2(xc2，yc2),以c2为布设点圆心，布设通信5g接受发射装置，天线覆盖半径分别为rc2。c2(xc2，yc2)坐标满足如下关系：

45、xc2＝(xg2+xg4)/2

46、yc2＝(yg2+yg4)/2

47、输出当前通信规划方案用于规划融合。

48、作为优选，所述基于预设通信方案规划规则，根据获取的通信规划信息分别规划具备交通相关功能的智慧多功能杆的分布位置以及分布间距包括：若g1、g3、c1的覆盖范围不相交，同侧方向两个交叉口布置的通信5g接收发射装置位置连线间距进行三等分，在三等分点上布置5g接收发射装置位置，定义为m1(xm1，ym1),n1(xn1，yn1),以m1和n1为布设点圆心，布设通信5g接受发射装置；

49、若g1、g3、m1、n1的覆盖范围相交，在对侧方向两个交叉口布置的通信5g接收发射装置位置连线间距进行三等分，在三等分点上布置5g接收发射装置位置，定义为m2(xm2，ym2),n2(xn2，yn2),以m2和n2为布设点圆心，布设通信5g接受发射装置；

50、若g1、g3、m1、n1的覆盖范围不相交，则对同侧方向两个交叉口布置的通信5g接收发射装置位置连线间距进行四等分，在四等分点上布置5g接收发射装置位置，并重复判断5g接收发射装置的覆盖范围是否相交，根据规则进行增设；直到5g接收发射装置覆盖全部路面。其中，5g接收发射装置m1的天线覆盖半径为rm1，n1的天线覆盖半径为rn1，m1和n1的坐标满足如下关系：

51、xm1＝xg1+(xg3-xg1)/3

52、ym1＝yg1+(yg3-yg1)/3

53、xn1＝xg1+2(xg3-xg1)/3

54、ym1＝yg1+2(yg3-yg1)/3；

55、5g接收发射装置m 2的天线覆盖半径为rm2，n2的天线覆盖半径为rn2，m2和n2的坐标满足如下关系：

56、xm2＝xg2+(xg4-xg2)/3

57、ym2＝yg2+(yg4-yg2)/3

58、xn2＝xg2+2(xg4-xg2)/3

59、yn2＝yg2+2(yg4-yg2)/3；

60、若g1、g3、c1的覆盖范围不相交，说明在同侧方向两个交叉口布置的通信5g接收发射装置位置连线之间增补一个5g接收发射装置位置无法做到全覆盖，因而应增补布置点，保证5g信号布设完整。

61、作为优选，所述根据获取的数字发展规划信息规划具备数字功能的智慧多功能杆的分布位置包括：根据预设数字发展规划规则设置车路协同设备和环境监测设备；所述根据获取的生活圈规划信息规划具备生活圈功能的智慧多功能杆的分布位置包括：结合城镇社区生活圈基础设施规划布置具备生活圈功能的智慧多工能杆，其中具备生活圈功能的智慧多功能杆包括：户外广告、指示牌、充电桩和城市家具。

62、进一步地，预设数字发展规划规则包括：通过全域场景分析，结合照明交通规划、通信规划，结合末端感知计算、边缘计算等技术，设置物联网设施，满足全域感知信息规划需求。包含单不限于车路协同、环境监测、屏幕信息化交互等等。

63、在道路交叉口附近增加车路协同设备，实现车车、车路动态实时信息交互，并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆主动安全控制和道路协同管理，充分实现人车路的有效协同，保证交通安全，提高通行效率。

64、在重点区域如医院、商场出入口附近增加车路协同设备，避免交通拥堵，提高提高通行效率，商场附近配送机器人可通过智慧多功能杆完成充电，包括建筑工地附近增设环境监测设备，对目标区域进行环境监测。

65、进一步地，户外广告布置方案排除重要交通杆件，提高车辆行驶专注度，保证交通安全，在具有交通功能类的智慧多功能杆上不布置，其他类型多功能杆根据道路等级结合两侧商业建筑、人流情况选择布置。

66、指示牌分为路口指示牌和中间段指示牌，路口采用带地图显示的触摸屏，可查询显示生活圈的主要信息，与四个中杆灯布置点位合并，路段中间布置路名和方向指示排，参考人流量布置，间距应满足规范要求。

67、充电桩布置应结合城市道路是否存在建筑物的次出入口以及是否可以设置路侧停车位考虑，对于具有条件设置的，在两个道路交叉口之间道路两侧应布置一处停车位，停车数量结合实际情况确定，并结合智慧多功能杆布置充电桩。

68、作为优选，所述将规划后的照明交通方案、通信方案、数字方案以及生活圈方案进行融合形成智慧多功能杆布局规划图包括：对照明交通方案、通信交通方案、数字方案及生活圈方案的多功能智慧杆以及中杆灯根据预设复合规则进行复合形成多功能智慧杆规划布局图。

69、对于不能融合的，制定方案协调处理包括：智慧多功能杆融合过程、适用场景融合过程及协调处理原则。

70、智慧多功能杆融合过程包括：将照明交通规划、通信规划成果融合，将通信规划智慧多功能杆布置图叠加到照明交通规划智慧多功能杆布置图中，通信规划智慧多功能杆平移至照明交通规划智慧多功能杆布置位置，将通信功能融合到照明交通智慧多功能杆中，形成具有复合功能的第一智慧多功能杆；将感知信息规划内容，按布置位置需求融合到第一智慧多功能杆中，形成功能更加丰富的复合功能的第二智慧多功能杆；将生活圈规划内容，按布置位置需求融合到第二智慧多功能杆中，形成功能更加丰富的第三智慧多功能杆。经过上述操作过程，在照明交通规划图中叠加通信规划图、感知信息规划图、生活圈规划图，形成一张满足智慧城市要求的智慧多功能杆规划布局图。

71、适用场景融合过程及协调处理原则包括：适用场景主要分为道路交叉口和道路中段，在规划实施过程中，应尽量做好融合，做到多杆合一，节约城市建设成本。但由于城市道路的复杂性、行业规范的权威性、实施空间的有限性等因素影响，导致规划融合存在复杂性，在融合过程中，对于不能满足融合需求的，根据使用场景，应进行协调处理。

72、各适用场景融合和协调处理过程如下：道路交叉口：道路交叉口可融合照明、5g、感知信息采集、户外广告、指示牌等，形成智慧中杆灯，优先实现照明、5g、感知信息采集，其次实现指示牌，最后实现户外广告。

73、道路中段：道路中段可融合照明、5g、感知信息采集、户外广告、指示牌等，形成智慧交通灯杆、智慧交通标志杆、智慧电子警察杆、智慧路灯杆，对于不同的杆件要求实现功能优先级不同。

74、融合顺序如下：在道路中段应选择合适位置的杆件作为智慧路灯杆，优先实现照明、5g，其次实现感知信息采集，最后实现户外广告与指示牌。在道路上按规范要求布置智慧交通灯杆、智慧交通标志杆、智慧电子警察杆，该三类杆件优先实现交通功能，其次实现感知信息采集，根据需求实现5g，不得实现户外广告和指示牌，避免影响交通安全。

75、完成上述布置后，其他位置布置智慧路灯杆，优先实现照明、户外广告与指示牌，预留实现5g和感知信息采集的条件。

76、进一步地，在规划的实施过程中，结合现状需求调查结果，进行现状问题分析，并对未来发展进行预测，结合国民经济和社会发展规划纲要明确相应的规划期限，制定符合实际城市要求的规划方案。具体可分为近期、中期、远期规划。规划期初以保障中心城区主干道覆盖的连续性，到规划期末则结合国土空间规划和城市道路规划实现区域的全覆盖。中期规划和远期规划可以根据近期建设规划实施结果进行调整，为保障城市风貌的延续性和建设经济性，采取如下调整措施：未建设的区域可以调整各类智慧多功能杆布置位置；已建设区域通过调整各杆件布置的功能模块实现功能调整。

77、进一步地，根据实际使用情况，对规划成果进行后评估，为本规划方法的持续改进提供依据，促使本规划成为符合国土空间规划要求的智慧多功能杆布局规划方法。

78、本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

79、综上所述，本发明具有如下有益效果：本技术通过照明交通规划、通信规划、数字发展规划和生活圈规划五个维度进行智慧多功能杆布局规划，使智能设施布局规划与数字化良好衔接，具有广泛适用性，提高规划效率。构建多元融合方式对五个维度的智慧多功能杆进行融合，实现多杆合一，节约城市建设成本。