一种城市管网分层识别方法及系统与流程

本发明涉及城市数字化技术，具体涉及一种城市管网分层识别方法及系统。

背景技术：

1、城市的发展离不开地下管网的建设与扩容，它是整个城市运转的基础部分，也是城市地下空间部分的一项基础设施。城市地下各类管点、管线、管沟等管线部件，及其纵横交错的关联关系，构成交错复杂的城市综合地下管网。利用地下管线探测技术、数字测绘技术对地下管线采集、入库，建立现状城市地下管线信息数据库及其共享平台，为城市地下管线相关的业务应用系统提供数据信息和应用共享服务，为城市规划、建设、管理和应急救援等提供数据信息和技术支持。

2、随着城市管网信息网的初步建成，其已经可以为地下管线的碰撞检测、新建地下管线等项目提供充分的数据支持，但是一个大型城市的地下管网往往可达上千公里长度，造成城市地下管网数据量非常庞大，在这些数据的使用过程中，如何更好的精简数据并达到良好的使用效果已经成为了现在需要尽快解决的技术难题。

技术实现思路

1、为了至少克服现有技术中的上述不足，本技术的目的在于提供一种城市管网分层识别方法及系统。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种城市管网分层识别方法，包括：

3、获取目标区域的城市地下管线的布线模型；

4、根据地下管线的种类沿埋深将所述布线模型划分为多个分层；

5、当新建地下管线时，根据所述地下管线的类型在所述布线模型中选择对应的分层作为行进分层；

6、根据新建的地下管线的设计规划将新建的地下管线划分为多个分段，并选出需要进行管线走线设计的分段作为目标分段；

7、获取所述目标分段的起点和终点，并根据所述起点、所述终点和所述目标分段对应的所述行进分层获取所述目标分段可能穿越的地下空间；

8、将所述地下空间中每个行进分层都拆分为多个行进分块；

9、根据所述行进分块内的既有管线长度和所述行进分块边界面的管道分布为每个行进分块赋值；

10、通过蚁群算法规划所述目标分段从所述起点到所述终点的最优路径；所述最优路径为穿过的所有行进分块的赋值总和最小。

11、本技术实施例实施时，需要获取对应的布线模型，该布线模型可以是点云模型，也可以是矢量模型，只需要可以获取一定区域内既有的管线信息即可。对于地下管线来说，根据相应的设计规范，不同类型的地下管线的设计埋深都有所不同，为了减少布线模型使用时的数据量，可以根据埋深将布线模型划分为多个分层，每次需要使用时，只需要调用对应的分层即可，减少调用的数据量。

12、在本技术实施例中，为了实现新建地下管线的自动化规划，新建地下管线的规划阶段，先削减需要调用的布线模型，即只调取对应的行进分层。为了对新建的地下管线进行线路规划以供后续完成设计，需要先进行分段的路径选择；其中分段的依据可以根据设计规划选取，如接驳点位等，本技术实施例不多做复述；划分之后需要进行走线设计的分段即为目标分段，需要在一定区域内规划目标分段的走线。

13、在本技术实施例中，在获取了目标分段的起点和终点后，需要从行进分层中获取可供目标分段穿行的地下空间，并在该地下空间的基础上进行规划计算。规划计算的主要目的是为了选取出一条更为容易穿越的线路来进行后续的管线设计，减少目标分段在地下空间中穿越时发生与既有管线碰撞的几率。为了实现上述目的，本技术实施例将地下空间中每个行进分层都进行拆分，拆分为多个行进分块，具体的拆分依据可以采用等间距拆分，也可以根据既有线的实际情况和新建管线的相关要求进行拆分，如以竖井的作为分界线进行拆分。

14、本技术实施例实施时，为了便于通过计算机手段进行快速的路径识别，需要为行进分块进行赋值，即将其数字化后采用蚁群算法进行最优路径的选择，从而完成新建地下管网的最优规划。本技术实施例通过上述技术方案，实现了在新建地下管线时，对已有的城市管网信息网的简化和应用，一方面提升了城市地下管网设计规划的自动化程度，另一方面可以通过本方案长期的应用实现城市地下管网分布的均匀程度，减少管网聚集，降低使用风险。

15、在一种可能的实现方式中，根据所述行进分块内的既有管线长度和所述行进分块边界面的管道分布为每个行进分块赋值包括：

16、计算所述行进分块内既有管线长度作为所述行进分块的块赋值；

17、计算所述行进分块边界面的管线数量，并赋予管线权重作为所述行进分块的面赋值；所述管线权重相关于所述行进分块的体积；

18、将所述块赋值和所述面赋值作为所述行进分块的赋值。

19、在一种可能的实现方式中，通过蚁群算法规划所述目标分段从所述起点到所述终点的最优路径包括：

20、根据所述地下空间中的所述行进分块的赋值构建无向图；所述无向图的节点为所述行进分块，且所述节点的值为对应的所述行进分块的块赋值；所述无向图的边为所述行进分块的边界面，且所述边的值为对应的所述边界面的面赋值；所述无向图的端点为所述起点和所述终点；

21、根据所述无向图中节点的值和边的值构建前进权重，并根据所述前进权重迭代计算所述无向图中所述起点到所述终点的最优路径。

22、在一种可能的实现方式中，计算所述行进分块内既有管线长度作为所述行进分块的块赋值包括：

23、获取所述目标分段的所述起点到所述终点在所述地下空间的坐标系中的倾斜角度作为基准倾斜角度；

24、根据所述行进分块内既有管线在所述地下空间的坐标系中的倾斜角度和所述基准倾斜角度的差异计算所述既有管线的长度对应的权重；

25、根据所述权重对所述既有管线的长度进行加权计算形成所述块赋值。

26、在一种可能的实现方式中，根据所述行进分块内既有管线在所述地下空间的坐标系中的倾斜角度和所述基准倾斜角度的差异计算所述既有管线的长度对应的权重包括：

27、将所述行进分块内既有管线在所述地下空间的坐标系中的倾斜角度和所述基准倾斜角度的差异角度作为测定角度；

28、以所述测定角度的正弦值作为所述权重。

29、在一种可能的实现方式中，根据所述行进分块内既有管线在所述地下空间的坐标系中的倾斜角度和所述基准倾斜角度的差异计算所述既有管线的长度对应的权重还包括：

30、当所述既有管线在所述地下空间的坐标系中具备多个倾斜角度时，根据不同的所述倾斜角度对所述既有管线进行分段，并计算每个分段的所述测定角度的正弦值作为对应该分段的所述权重。

31、第二方面，本技术实施例提供了一种城市管网分层识别系统，包括：

32、获取模块，被配置为获取目标区域的城市地下管线的布线模型；

33、分层模块，被配置为根据地下管线的种类沿埋深将所述布线模型划分为多个分层；

34、选择模块，被配置为当新建地下管线时，根据所述地下管线的类型在所述布线模型中选择对应的至少一个分层作为行进分层；

35、分段模块，被配置为根据新建的地下管线的设计规划将新建的地下管线划分为多个分段，并选出需要进行管线走线设计的分段作为目标分段；

36、空间划分模块，被配置为获取所述目标分段的起点和终点，并根据所述起点、所述终点和所述目标分段对应的所述行进分层获取所述目标分段可能穿越的地下空间；

37、分块模块，被配置为将所述地下空间中每个行进分层都拆分为多个行进分块；

38、赋值模块，被配置为根据所述行进分块内的既有管线长度和所述行进分块边界面的管道分布为每个行进分块赋值；

39、路径模块，被配置为通过蚁群算法规划所述目标分段从所述起点到所述终点的最优路径；所述最优路径为穿过的所有行进分块的赋值总和最小。

40、在一种可能的实现方式中，所述赋值模块还被配置为：

41、计算所述行进分块内既有管线长度作为所述行进分块的块赋值；

42、计算所述行进分块边界面的管线数量，并赋予管线权重作为所述行进分块的面赋值；所述管线权重相关于所述行进分块的体积；

43、将所述块赋值和所述面赋值作为所述行进分块的赋值。

44、在一种可能的实现方式中，所述路径模块还被配置为：

45、根据所述地下空间中的所述行进分块的赋值构建无向图；所述无向图的节点为所述行进分块，且所述节点的值为对应的所述行进分块的块赋值；所述无向图的边为所述行进分块的边界面，且所述边的值为对应的所述边界面的面赋值；所述无向图的端点为所述起点和所述终点；

46、根据所述无向图中节点的值和边的值构建前进权重，并根据所述前进权重迭代计算所述无向图中所述起点到所述终点的最优路径。

47、在一种可能的实现方式中，所述赋值模块还被配置为：

48、获取所述目标分段的所述起点到所述终点在所述地下空间的坐标系中的倾斜角度作为基准倾斜角度；

49、根据所述行进分块内既有管线在所述地下空间的坐标系中的倾斜角度和所述基准倾斜角度的差异计算所述既有管线的长度对应的权重；

50、根据所述权重对所述既有管线的长度进行加权计算形成所述块赋值。

51、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

52、本发明一种城市管网分层识别方法及系统，通过上述技术方案，实现了在新建地下管线时，对已有的城市管网信息网的简化和应用，一方面提升了城市地下管网设计规划的自动化程度，另一方面可以通过本方案长期的应用实现城市地下管网分布的均匀程度，减少管网聚集，降低使用风险。