一种基于遥感测绘的城市规划辅助决策系统的制作方法

本发明涉及数据处理，特别是指一种基于遥感测绘的城市规划辅助决策系统。

背景技术：

1、遥感数据具有覆盖范围广、信息量大、更新周期短等特点，能够实时、准确地反映城市地表信息的变化。然而，如何从海量的遥感数据中提取有用的城市地物信息，并基于这些信息进行科学、合理的城市规划，是当前面临的主要挑战。

2、为了解决这一问题，开始探索将遥感测绘技术与计算机辅助决策系统相结合，以实现对城市规划的智能化管理。然而，现有的城市规划辅助决策系统大多存在以下问题：

3、例如，数据处理能力不足，无法高效处理大规模的遥感数据；信息提取精度不高，导致规划方案与实际情况存在偏差；决策算法不够智能，难以综合考虑多个规划目标并给出最优解。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种基于遥感测绘的城市规划辅助决策系统，缩短了城市规划的决策周期，提高了决策效率。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、第一方面，一种基于遥感测绘的城市规划辅助决策系统，所述系统包括：

4、数据获取模块，用于获取城市区域的遥感数据，所述遥感数据包括城市地表信息；

5、数据预处理模块，用于对所述遥感数据进行预处理，以得到预处理后的遥感数据；

6、信息提取模块，用于根据预处理后的遥感数据，提取城市地物数据；

7、测量分析模块，用于对城市地物数据进行测量分析，以及基于时间序列的遥感数据变化检测与测量，以生成测量分析结果；

8、决策模块，用于根据测量分析结果构建城市三维虚拟模型；在城市三维虚拟模型中，为各类地物设置对应的参数；生成一个初始的规划方案种群，规划方案种群中每个规划方案对应城市三维虚拟模型中的一组参数组合；定义一个用于评估每个规划方案的优劣的适应度函数；根据适应度函数，从当前种群中确定对应的规划方案；对规划方案进行交叉和变异操作，以生成新的规划方案，直到达到预设的迭代次数，以得到最终的城市规划方案。

9、进一步的，对城市地物数据进行测量分析，以及基于时间序列的遥感数据变化检测与测量，以生成测量分析结果，包括：

10、利用遥感数据的光谱和纹理特征，将遥感数据划分为不同的地物类别，以生成地物分类数据；

11、根据地物分类数据，计算各类地物在图像中的像素数量；根据遥感数据的空间分辨率信息，将像素数量转换为实际的地表面积，以得到各类地物的实际面积；

12、利用遥感数据中的相关高度数据，提取各类地物的高度信息；基于各类地物的高度信息，结合地物的空间位置，计算不同地物之间的距离；

13、对于三维形态的地物，结合其实际面积和高度信息，计算其体积；

14、对预处理后的多期遥感数据进行逐像素的差异计算，生成差异数据；将差异数据转化为二值化变化数据，在二值化数据中，变化区域被标记为特定值，未变化区域被标记为另一值；

15、基于二值化变化数据，提取并统计各类地物的变化信息，包括变化区域的面积、变化类型；根据地物分类数据和二值化变化数据，生成测量分析结果。

16、进一步的，根据地物分类数据，计算各类地物在图像中的像素数量，包括：

17、对于每种地物类型，遍历整个分类图像，统计每种类型的像素数量，具体包括：设分类图像为，阈值为，则每种类型的像素数量的公式为：

18、；

19、其中，表示地物类型的像素数量；表示图像的总像素集合；、和是权重系数；是邻接像素的平均光谱值；表示指示函数，当时，，否则为0；表示地物类型的权重；表示一个函数，表示像素的光谱值是否大于设定阈值，公式定义为：

20、。

21、进一步的，对预处理后的多期遥感数据进行逐像素的差异计算，生成差异数据，包括：

22、通过对预处理后的多期遥感数据进行逐像素的差异计算，生成差异数据；其中，表示在时间位置处的第波段光谱值；表示在时间位置处的第波段光谱值；表示在位置处的第波段差异值；表示空间权重因子；表示权重系数；表示波段数量，表示不同波段的索引；其中：

23、；

24、其中，表示位置与邻近像素之间的欧几里得距离。

25、进一步的，适应度函数的计算公式为：

26、；

27、其中，表示第类土地利用类型的面积；表示第类土地利用类型的容积率；表示未利用的土地面积；表示权重；表示求和符号；表示第个交通节点的服务面积；表示第个交通节点的交通容量；表示规划区域内平均出行距离；表示规划区域内最大可能出行距离；表示第类公共设施的数量；表示第类公共设施所在区域的面积；表示公共设施的种类数；、和是权重系数。

28、进一步的，对规划方案进行交叉和变异操作，以生成新的规划方案，包括：

29、将规划方案编码为二进制编码；

30、生成一个初始的规划方案种群，规划方案种群包含多个随机生成的规划方案，每个方案都是解空间中的一个点；

31、通过评估每个规划方案的适应度值，从当前种群中选择对应的父代方案；

32、选择两个父代方案a和b，确定一个交叉点或交叉区域；

33、交换父代方案a和b在交叉点或交叉区域之后的遗传信息，生成两个新的子代方案c和d，子代方案c包含了父代a的前部分遗传信息和父代b的后部分遗传信息；选择一个子代方案c；

34、确定一个或多个变异点，将二进制编码中的位翻转以改变变异点的值，以生成变异后的新方案，通过重复进行选择和交叉、变异操作，以生成一个新的规划方案。

35、进一步的，城市地物数据包括建筑物、道路、绿地、水体类别的空间分布和属性信息。

36、第二方面，一种基于遥感测绘的城市规划辅助决策方法，所述方法包括：

37、获取城市区域的遥感数据，所述遥感数据包括城市地表信息；

38、对所述遥感数据进行预处理，以得到预处理后的遥感数据；

39、根据预处理后的遥感数据，提取城市地物数据；

40、对城市地物数据进行测量分析，以及基于时间序列的遥感数据变化检测与测量，以生成测量分析结果；

41、根据测量分析结果构建城市三维虚拟模型；在城市三维虚拟模型中，为各类地物设置对应的参数；生成一个初始的规划方案种群，规划方案种群中每个规划方案对应城市三维虚拟模型中的一组参数组合；定义一个用于评估每个规划方案的优劣的适应度函数；根据适应度函数，从当前种群中确定对应的规划方案；对规划方案进行交叉和变异操作，以生成新的规划方案，直到达到预设的迭代次数，以得到最终的城市规划方案。

42、第三方面，一种计算设备，包括：

43、一个或多个处理器；

44、存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的方法。

45、第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述的方法。

46、本发明的上述方案至少包括以下有益效果。

47、采用数据获取模块，能够快速、全面地获取城市区域的遥感数据，包括高分辨率的城市地表信息。数据预处理模块对遥感数据进行有效的预处理，如去噪、校正、配准等，显著提高了数据的准确性和可用性。信息提取模块利用像处理和模式识别技术，能够准确地从预处理后的遥感数据中提取出城市地物数据，如建筑物、道路、绿地、水体等，为城市规划提供了详实的地物信息。

48、测量分析模块能够对城市地物数据进行详细的测量分析；决策模块通过构建城市三维虚拟模型，实现了对城市空间结构的直观展示和模拟分析，在模型中为各类地物设置对应的参数，使得规划方案更加符合实际情况。

49、采用遗传算法等智能优化技术，通过生成初始的规划方案种群，并定义适应度函数来评估每个规划方案的优劣。在迭代过程中，对规划方案进行交叉和变异操作，不断生成新的、更优的规划方案，直到达到预设的迭代次数，从而得到最终的城市规划方案，这种方法能够综合考虑多个规划目标，并给出近似最优的解，大大缩短了城市规划的决策周期，提高了决策效率。