基于GIS定位AR管网信息展示方法、系统及存储介质
日期：2024-09-03
来源：广州帛铎工程技术咨询有限公司
专利类型：
发明授权
申请(专利)号：
CN20231114****.0
申请日：
2023-09-07
授权公告号：
CN11717****B
授权公告日：
2024-04-12
申请人：
中国铁建***集团有限公司
地址：
519070 广东省珠海市************
发明人：
王*; 魏**; 张**; 廖**; 姜**; 卢**; 王*; 段*; 胡*
专辑：
信息科技
专题：
计算机软件及应用
主分类号：
G06F16/26
分类号：
G06F16/26;G06F16/29;G06F16/2458;G06F16/248;G06T19/00;G06F30/20;G06F113/08;G06F113/14;G06F119/14;G06F111/08;G06F111/18
国省代码：
44
代理机构：
广州帛识知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：
张勇
主权项：
1.基于GIS定位AR管网信息展示方法,包括GIS系统,以及：数据采集：收集城市管网的相关数据,所述相关数据包括供电管道、雨水管道、污水管道、给水管道、消防管道、燃气管道、通讯管道和小区智能化管道的管道信息,以及上述管道的位置、流量、压力参数数据；建立GIS数据库：在GIS系统中创建和维护城市管网的空间数据库,将管道节点和连接点作为元胞进行存储,并将其位置和属性与地理位置进行关联,其特征在于：包括并列同步实施的Track-1和Track-2：Track-1：使用元胞自动机算法结合GIS系统对管道节点和连接点作为元胞,每个元胞具有位置、管道类型、流量和压力属性；定义元胞之间的邻域关系并模拟管道系统中的流动和交互过程；根据转移函数来计算每个元胞在下一个时刻的位置和管道属性的变化,通过GIS系统将元胞作为空间对象存储并与地理位置关联,建立管网信息的空间数据库,输出观测数据集A和估计数据集B；在Track-1中：定义转移函数：设转移函数根据元胞自身属性和邻域的状态来计算元胞在下一个时刻的状态：转移函数为F(Cell),F是转移函数,Cell是元胞；设元胞内部的流动和交互过程受到每个元胞包含的位置属性、管道类型属性、流量属性和压力属性的影响,转移函数为：F(Cell)＝(x',y',z',flow',pressure')其中：(x',y',z')：元胞在下一个时间步的位置；flow'：元胞在下一个时刻的流量；pressure'：元胞在下一个时间步的压力；Track-2：引入Levenberg-Marquardt算法定位管道节点位置,将管道节点的位置作为优化参数,使用均方误差作为目标函数来衡量观测数据和估计数据之间的误差；通过GIS系统将最优的管道节点位置输出为参数集P；在Track-2中：定义目标函数：采用均方误差作为目标函数来衡量观测数据和估计数据之间的误差,设目标函数为E,其中E是均方误差：E＝∑(A-B)～2确定参数：将管道节点的位置作为优化的参数：P＝P1,P2,...,PnPi：第i个管道节点的位置；初始参数设置：为Levenberg-Marquardt算法设置初始管道节点位置估计,使用先验信息来初始化节点位置：初始估计位置P～0＝P1～0,P2～0,...,Pn～0定义误差函数：根据目标函数定义误差函数E(P)作为观测数据和估计数据之间的误差,其中P是管道节点位置的集合： ai表示第i个观测数据,bi表示第i个估计数据；m表示观测数据的总数,即观测数据集A$和估计数据集B中的数据个数；i表示观测数据集A和估计数据集B中每个数据的索引,取值范围从1到m；迭代优化：运行Levenberg-Marquardt算法,不断更新管道节点位置,使得目标函数逐渐收敛到最小值,通过迭代更新管道节点位置,最小化目标函数E(P)：P～(k+1)＝P～k-(J～TJ+λI)～1J～Tδ其中,P～k是第k次迭代的管道节点位置,J是目标函数E(P)对管道节点位置P的雅可比矩阵,λ是观测数据与估计数据之间的误差向量,δ是调节参数；通过不断调整δ来控制迭代步长实现在不同迭代阶段的收敛性和稳定性还包括Track-3：将观测数据集A、估计数据集B和参数集P作为参数,输入至DS理论中进行数据融合和决策；还包括：AR管网展示：根据DS理论输出的管网信息,设计和展示高精度定位的AR管网图像；将虚拟管道的信息与实际场景相结合,显示管道的准确位置、流量和压力信息。
摘要：
本发明公开了基于GIS定位AR管网信息展示方法、系统及存储介质；元胞自动机算法结合GIS系统；定义元胞：每个元胞包含三维位置(x,y,z)、管道类型；(1)高精度定位管网信息：通过元胞自动机算法结合GIS系统,能够模拟管道系统中的流动和交互过程,实时监测管道流量、压力和运行状态等参数。这样的定位方法能够准确地展示管道的位置和属性,为城市管网的维护和管理提供高精度的定位信息。(2)最优化管道节点位置：利用Levenberg-Marquardt算法与GIS系统结合,优化管道节点位置,最小化观测数据和估计数据之间的误差。这样的优化过程能够提高管网信息的准确性和一致性,避免因定位误差而导致的管道损坏和经济损失。