面向大语言模型上下文优化的双排水模型拓扑简化方法、系统及装置

本发明涉及图拓扑数据处理及人工智能，具体涉及面向大语言模型上下文优化的双排水模型拓扑简化方法、系统及装置。

背景技术：

1、城市内涝模拟是指利用计算机技术，基于水文学和水动力学原理，对城市区域在暴雨条件下可能发生的积水、淹没等内涝过程进行数字化重现和预测。其核心是构建一个虚拟的城市水文系统，该系统通常采用地下排水管网与地表道路网共同构成的双排水模型。地下排水管网用于模拟雨水在地下管段及排水设施中的输送过程，地表道路网用于模拟超过地下排水能力的雨水在城市道路及其他地表空间中的汇流过程。

2、在一种双排水模型中，地下排水管网与地表道路网共用至少部分节点。同一共用节点既参与地下排水管网的水力计算，又参与地表道路网的地表汇流计算。地下管段通过共用节点相互连接，地表道路边也通过共用节点相互连接，共用节点还具有用于表征地下排水管网与地表道路网之间水量交换的地下—地表交换参数。

3、随着城市排水模型空间分辨率不断提高，双排水模型中共用节点、地下管段及地表道路边的数量不断增加。对双排水模型执行水力模拟后，还会产生最大积水深度、节点水位、管段流量及溢流状态等水力模拟结果。

4、在利用大语言模型对城市内涝状态进行分析时，需要将双排水模型的拓扑数据、水力属性及水力模拟结果转换为结构化提示数据包。由于大语言模型具有上下文词元容量限制，当双排水模型规模较大时，提示数据包的实际输入词元数可能超过目标大语言模型允许的输入词元数，导致提示数据被截断或无法完整输入目标大语言模型。

5、直接减少输出的数据字段虽然能够降低数据量，但容易丢失地下排水管网、地表道路网及二者之间的水力关系。直接删除小管径地下管段，则可能改变地下排水管网的储水空间和水力连接关系。直接删除中间节点，则会同时改变地下管段拓扑和地表道路边拓扑，还可能改变汇水面积分配、节点储水属性及地下—地表交换关系，导致简化模型的水力模拟结果与未简化模型的水力模拟结果之间产生较大偏差。

6、由于地下排水管网与地表道路网共用节点，仅依据地下管段约束或者仅依据地表道路约束判断节点是否可以删除，均可能破坏双排水模型的另一侧拓扑。例如，某一节点在地下排水管网中属于可以合并的度为2中间节点，但在地表道路网中可能属于道路交叉口、道路坡度突变位置或交通涉水状态边界。反之，某一节点在地表道路网中适于合并，但其两侧地下管段可能具有不同的横截面、管径或水力特性。因此，节点删除需要同时考虑地下管网侧约束和地表道路侧约束。

7、现有模型简化方法通常依据管径、节点连接度或几何位置对模型对象进行一次性筛选和删除，缺少根据简化后的水力模拟结果动态调整简化程度的机制。当一次删除的地下管段或共用节点数量较多时，最大积水深度或节点水位的变化可能超过允许范围；当删除数量较少时，水力模拟结果转换形成的提示数据包仍可能超过大语言模型的上下文词元容量。

8、此外，仅依据拓扑连接关系或几何距离聚合水力模拟结果，可能将具有不同交通涉水状态的相邻道路结果合并，从而掩盖安全通行、减速通行或物理阻断等交通涉水状态发生变化的位置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供面向大语言模型上下文优化的双排水模型拓扑简化方法、系统及装置，以解决简化后的水力模拟结果与基准模拟结果之间可能产生较大偏差，并可能导致目标大语言模型无法基于完整且保持主要水动力特征的模拟数据进行城市内涝分析的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了面向大语言模型上下文优化的双排水模型拓扑简化方法，包括以下步骤：

3、获取双排水模型工况数据，将双排水模型工况数据通过预构建的双排水模型进行基准水力模拟得到基准模拟结果；

4、基于双排水模型构建管段级候选简化模型，将双排水模型工况数据通过管段级候选简化模型进行水力模拟得到第一候选模拟结果；

5、基于基准模拟结果和第一候选模拟结果判断管段级候选简化模型的水力误差约束满足状态；当管段级候选简化模型满足水力误差约束时，将第一候选模拟结果转换形成第一候选提示数据包；

6、判断第一候选提示数据包的输入词元数是否满足上下文词元容量约束，若是，则将第一候选提示数据包作为目标大语言模型的输入上下文；否则，对管段级候选简化模型进行共用节点级简化得到节点级候选简化模型，将双排水模型工况数据通过节点级候选简化模型进行水力模拟得到第二候选模拟结果；

7、基于基准模拟结果和第二候选模拟结果判断节点级候选简化模型的水力误差约束满足状态；当节点级候选简化模型满足水力误差约束时，将第二候选模拟结果转换形成第二候选提示数据包；

8、判断第二候选提示数据包是否满足上下文词元容量约束，若是，则将第二候选提示数据包作为目标大语言模型的输入上下文；否则，对第二候选模拟结果进行聚合得到聚合提示数据包，并判断聚合提示数据包是否满足上下文词元容量约束，当聚合提示数据包满足上下文词元容量约束时，将聚合提示数据包作为目标大语言模型的输入上下文；否则，输出容量超限状态；

9、目标大语言模型基于第一候选提示数据包、第二候选提示数据包或聚合提示数据包得到城市内涝模拟分析结果。

10、本发明的显著效果为：

11、本发明通过依次执行管段级简化与共用节点级简化的两级拓扑简化策略，并在每一级简化后均进行水力误差约束判断，能够在城市内涝模拟分析时，保证简化后模型的水力模拟结果与基准模拟结果之间的偏差不超过预设允许范围的前提下，逐级降低双排水模型的拓扑复杂度，避免因一次性过度简化导致模拟精度失真的问题。

12、通过在管段级简化后生成第一候选提示数据包并进行上下文词元容量约束判断，仅在判断结果为不满足时触发共用节点级简化及后续聚合处理，形成渐进式的数据降维机制，能够根据目标大语言模型的实际词元容量限制动态适配数据输出粒度，确保最终输出的提示数据包能够完整输入目标大语言模型。

13、在共用节点级简化后的第二候选模拟结果仍不满足上下文词元容量约束时，对第二候选模拟结果进行聚合得到聚合提示数据包并基于该聚合提示数据包作为目标大语言模型的输入上下文，能够在无需进一步删除双排水模型中的拓扑对象的前提下，通过改变模拟结果的表达粒度降低提示数据包的词元数量，从而在满足词元容量约束的同时保留第二候选模拟结果的整体水力特征。

14、本发明根据容量判断结果选择满足约束的数据包输出第一候选提示数据包、第二候选提示数据包或聚合提示数据包至目标大语言模型，使目标大语言模型能够根据输入数据包的不同粒度级别，分别输出精细尺度的节点级积水状态分析结果、拓扑简化后的管网级水力状态分析结果或路网级的积水走廊态势分析结果，为不同尺度的城市内涝模拟分析任务提供相匹配的分析粒度，解决因数据规模与模型容量不匹配导致大语言模型无法完整输出内涝分析结论的技术问题，为城市内涝风险研判、积水点优先级排序及排涝资源调度提供数据支撑。并且本方案能够在降低输入数据规模的同时，使简化后的双排水模型最大积水深度和节点水位相对于基准模型的偏差保持在预设范围内，并保留交通涉水语义边界，从而使输入目标大语言模型的数据仍能够表征城市内涝过程的主要水动力特征。

15、第二方面，本发明提供了面向大语言模型上下文优化的双排水模型拓扑简化系统，用于实现如上述的面向大语言模型上下文优化的双排水模型拓扑简化方法，包括：

16、双排水模型工况数据获取模块，用于获取双排水模型工况数据；

17、基准模拟模块，用于将双排水模型工况数据通过预构建的双排水模型进行基准水力模拟得到基准模拟结果；

18、双排水模型拓扑简化模块，用于对双排水模型进行拓扑简化得到管段级候选简化模型和/或节点级候选简化模型；

19、水力验证模块，用于验证管段级候选简化模型和/或节点级候选简化模型是否满足水力误差约束；

20、第一候选提示数据包生成模块，用于根据满足水力误差约束的管段级候选简化模型的模拟结果生成第一候选提示数据包；

21、第二候选提示数据包生成模块，用于根据满足水力误差约束的节点级候选简化模型的模拟结果生成第二候选提示数据包；

22、聚合提示数据包生成模块，用于根据满足水力误差约束的节点级候选简化模型的模拟结果生成聚合提示数据包；

23、词元验证模块，用于验证第一候选提示数据包、第二候选提示数据包和聚合提示数据包是否满足上下文词元容量约束；

24、输出模块，用于输出满足上下文词元容量约束的第一候选提示数据包、第二候选提示数据包或聚合提示数据包至目标大语言模型，所述输出模块还用于在聚合提示数据包不满足上下文词元容量约束时输出容量超限状态；

25、城市内涝模拟分析结果获取模块，用于获取目标大语言模型基于所述第一候选提示数据包、第二候选提示数据包或聚合提示数据包得到的城市内涝模拟分析结果。

26、第三方面，本发明提供了面向大语言模型上下文优化的双排水模型拓扑简化装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述的面向大语言模型上下文优化的双排水模型拓扑简化方法的步骤。