一种基于数字孪生的智慧城市管理方法及系统与流程

本发明涉及数据处理，特别涉及一种基于数字孪生的智慧城市管理方法及系统。

背景技术：

1、数字孪生是通过数字模型与实际物理实体进行实时的数据同步、监测和模拟的技术概念，数字孪生将实体与其虚拟模型相连接，以实现对实体的实时监控、数据分析、预测模拟和优化，被广泛应用在各个领域，智慧城市管理就是其中之一，通过数字孪生对城市进行管理，可提升城市运行效率、改善居民生活品质以及有利于资源协调等；

2、但是，目前的城市管理面临着如下问题：

3、1、资源浪费：传统城市管理往往缺乏系统化的规划和管理，导致资源的浪费；

4、2、效率低下：传统城市管理的决策和执行过程通常较为繁琐和缓慢，需要大量的人力和物力投入；

5、3、缺乏数据支持：传统城市管理缺乏充分和准确的数据支持，难以全面了解城市运行的情况和问题；

6、因此，为了克服上述缺陷，本发明提供了一种基于数字孪生的智慧城市管理方法及系统。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于数字孪生的智慧城市管理方法及系统，用以通过采集目标城市的实景三维数据，并对实景三维数据进行处理后，构建目标城市的数字孪生模型，从而便于通过数字孪生模型对目标城市中的各待管理项目进行协同管理，其次，通过将目标城市的待管理数据映射至数字孪生模型，并进行相应的模拟管理分析，为城市管理提供了可靠的数据支撑，实现对目标城市中每一待管理项目的管控机制进行准确有效的制定，最后，通过管控机制对目标城市进行管理，并基于管理结果对管控机制进行迭代优化，从而便于对管控机制进行有效调整，保障了对城市资源的有效调度，杜绝了资源浪费，同时，从不同维度上提高了对城市的管理效率，保障了对城市的管理效果。

2、本发明提供了一种基于数字孪生的智慧城市管理方法，包括：

3、步骤1：获取目标城市的实景三维数据，并对实景三维数据进行分类数字图像转换，构建目标城市的数字孪生模型；

4、步骤2：实时监测目标城市的待管理数据，并将待管理数据在数字孪生模型中类别映射后进行模拟管理分析，得到每一待管理项目的管控机制；

5、步骤3：基于管控机制对相应待管理项目进行管理，得到城市中各待管理项目的项目管理信息，并基于项目管理信息对管控机制进行动态迭代优化。

6、优选的，一种基于数字孪生的智慧城市管理方法，步骤1中，获取目标城市的实景三维数据，包括：

7、获取对目标城市的观测项目，并提取观测项目的项目属性，且基于项目属性在目标城市的每一观测项目中适配辅助信息采集点；

8、基于项目属性确定对观测项目的实景三维数据的采集维度，并确定每一维度下的采集模式；

9、基于采集模式根据辅助信息采集点对相应观测项目进行独立数据采集，得到每一观测项目的实景三维数据片段，并基于采集维度的关联性将不同维度下的实景三维数据片段进行特征融合和处理，得到目标城市的实景三维数据。

10、优选的，一种基于数字孪生的智慧城市管理方法，基于采集维度的关联性将不同维度下的实景三维数据片段进行特征融合和处理，包括：

11、获取每一维度下的实景三维数据片段，并将每一维度下的实景三维数据片段映射至预设地理坐标系进行坐标归一化处理，得到初始实景三维数据片段；

12、将每一观测项目的不同维度下的初始实景三维数据片段进行时空位置对齐，并基于对齐结果提取初始实景三维数据片段的数据表征特征；

13、基于数据表征特征确定不同维度下的初始实景三维数据片段的关联特征，并基于关联特征对每一观测项目的不同维度下的初始实景三维数据片段进行加权平均融合；

14、基于不同观测项目的时空位置关系将不同观测项目加权平均融合的初始实景三维数据片段进行特征关联，得到目标城市的实景三维数据。

15、优选的，一种基于数字孪生的智慧城市管理方法，步骤1中，对实景三维数据进行分类数字图像转换，构建目标城市的数字孪生模型，包括：

16、对实景三维数据进行数据分类，得到建筑类别数据；

17、提取建筑类别数据的结构特征；

18、基于结构特征和建筑类别数据对目标城市进行分类数字图像转换；

19、基于计算机根据转换结果进行分布式区域建模，得到区域三维模型；

20、基于结构特征对区域三维模型进行结构平滑处理，并对结构平滑处理后的区域三维模型进行关联封装及模型渲染，得到数字孪生模型；

21、基于目标城市的实际建筑数据对数字孪生模型进行点位映射核验，并在核验通过后将目标城市的数字孪生模型进行可视化展示。

22、优选的，一种基于数字孪生的智慧城市管理方法，在核验通过后将目标城市的数字孪生模型进行可视化展示，包括：

23、将数字孪生模型进行区域划分，获得数字孪生模型的多个模型区块；

24、分别对模型区块进行最小结构单元拆分，得到模型区块对应的模型组件；

25、将每个模型组件进行可编辑化处理，获得可编辑模型组件库；

26、基于模型组件的基本结构信息构建索引列表，并将索引列表添加至可编辑模型组件库的库头；

27、当目标城市的实景三维数据发生变动时，基于实景三维数据的变动参数根据索引列表从模型组件库调取相应的可编辑模型组件，并对可编辑模型组件进行低代码配置编辑，完成对数字孪生模型的更新。

28、优选的，一种基于数字孪生的智慧城市管理方法，步骤2中，实时监测目标城市的待管理数据，并将待管理数据在数字孪生模型中类别映射后进行模拟管理分析，得到每一待管理项目的管控机制，包括：

29、获取对目标城市的多源事件感知项目，并基于物联数据规则配置多源感知项目的事件规则引擎；

30、将事件规则引擎与目标城市中布设的传感器网络进行对接，并基于对接结果确定对传感器网络中各传感器的联动策略，且基于事件规则引擎根据联动策略控制传感器网络对目标城市进行实时监测，得到目标城市的待管理数据；

31、基于联动策略确定待管理数据的目标表征对象，并将同一目标表征对象对应的不同维度的待管理数据进行数据自校准，得到标准管理数据。

32、基于数字孪生模型的配置参数对标准管理数据进行归一化处理，并基于数据端口将归一化处理后的标准管理数据分别类别映射至数字孪生模型中的目标模型节点；

33、基于计算机根据映射结果构建数字孪生模型的多维度环境模拟场景，并对数据孪生模型的运行状态进行模拟仿真，得到目标城市在多维度环境模拟场景下的无干预运行特征；

34、将目标城市在多维度环境模拟场景下的无干预运行特征进行分组对照，得到目标城市在多维度环境模拟场景下的运行弊端；

35、基于管理业务以及管理业务的管理指标对运行弊端进行解析，得到目标城市中的待管理项目的管控方向及管控程度参数，并将待管理项目的管控方向及管控程度参数进行规则化，得到对应的管控机制；

36、基于目标城市中各待管理项目的基本运行条件对数字孪生模型中的各待管理项目进行上下级互联，并基于管控机制对上下级互联后的数字孪生模型进行二次模拟仿真，且基于二次模拟仿真结果对管控机制进行协调优化，得到每一待管理项目的管控机制。

37、优选的，一种基于数字孪生的智慧城市管理方法，得到每一待管理项目的管控机制，包括：

38、提取每一待管理项目的项目标识，并基于项目标识对相应的管控机制进行身份标记；

39、基于身份标记结果生成待管理项目的管控机制列表，并构建管控机制列表中身份标记结果与管控机制之间的超链接；

40、基于超链接生成机制调取副本文件，并将管控机制列表、管控机制以及机制调取副本文件进行保存。

41、优选的，一种基于数字孪生的智慧城市管理方法，步骤3中，基于管控机制对相应待管理项目进行管理，得到城市各待管理项目的项目管理信息，包括：

42、对管控机制进行读取，确定管控机制对应的机制标识，同时，获取待管理项目的项目标识；

43、将管控机制对应的机制标识与待管理项目的项目标识进行匹配，确定每个管控机制相对应的待管理项目；

44、基于管控机制对相对应的待管理项目进行管理，并基于管理结果获得对应的待管理项目的项目管理信息；

45、其中，项目管理信息包括：基于管控机制对相应的待管理项目进行管理之后待管理项目的运行数据以及待管理项目的运行变化数据。

46、优选的，一种基于数字孪生的智慧城市管理方法，步骤3中，基于项目管理信息对目标城市的数字孪生模型进行动态迭代优化，包括：

47、s301：对项目管理信息进行读取，确定待管理项目的运行数据；

48、s302：调取最佳运行数据范围；

49、s303：将待管项目的运行数据与最佳运行数据范围进行比较，判断数字孪生模型是否达到设定标准；

50、s304：当待管理项目的运行数据符合最佳运行数据范围时，则判定数字孪生模型达到设定标准；

51、s305：否则，则判定数字孪生模型没有达到设定标准；

52、s306：当数据孪生模型没有达到设定标准时，则基于项目管理信息对每一待管理项目的管控机制进行优化，并基于优化对数据孪生模型进行更新，获得更新数字孪生模型；

53、s307：重复s303-s306，并基于重复结果对管控机制进行迭代优化，直至更新后的数字孪生模型达到设定标准。

54、本发明提供了一种基于数字孪生的智慧城市管理系统，包括：

55、模型构建模块，用于获取目标城市的实景三维数据，并对实景三维数据进行分类数字图像转换，构建目标城市的数字孪生模型；

56、模拟管理模块，用于实时监测目标城市的待管理数据，并将待管理数据在数字孪生模型中类别映射后进行模拟管理分析，得到每一待管理项目的管控机制；

57、城市管理模块，用于基于管控机制对相应待管理项目进行管理，得到城市中各待管理项目的项目管理信息，并基于项目管理信息对管控机制进行动态迭代优化。

58、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

59、1.通过采集目标城市的实景三维数据，并对实景三维数据进行处理后，构建目标城市的数字孪生模型，从而便于通过数字孪生模型对目标城市中的各待管理项目进行协同管理，其次，通过将目标城市的待管理数据映射至数字孪生模型，并进行相应的模拟管理分析，为城市管理提供了可靠的数据支撑，实现对目标城市中每一待管理项目的管控机制进行准确有效的制定，最后，通过管控机制对目标城市进行管理，并基于管理结果对管控机制进行迭代优化，从而便于对管控机制进行有效调整，保障了对城市资源的有效调度，杜绝了资源浪费，同时，从不同维度上提高了对城市的管理效率，保障了对城市的管理效果。

60、2.通过确定对目标城市的多源事件感知项目，实现根据多源事件感知项目配置相应的事件规则引擎，并将配置好的事件规则引擎与提前布设的传感器网络进行对接，实现通过事件规则引擎控制传感器网络对目标城市的待管理项目进行实时有效的监测，保障了监测到的目标城市的待管理数据的准确可靠性，其次，通过将监测到的待管理数据映射至数字孪生模型中相应的模型节点，并对数字孪生模型的工作场景进行多维度环境模拟场景模拟，实现对目标城市在不同环境下的无干预运行特征进行准确有效的分析，最后，通过管理业务以及管理指标对无干预运行特征进行解析，实现对对目标城市的管控机制进行准确有效的确定，且通过目标城市中的待管理项目的上下级互联结果对管控机制进行协调优化，保障了最终得到的管控机制的准确可靠性，保障了对城市资源的有效调度，杜绝了资源浪费，同时，从不同维度上提高了对城市的管理效率，保障了对城市的管理效果。

61、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本技术文件中所特别指出的结构来实现和获得。

62、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。