一种基于智慧城市的城市生态管控方法及系统

1.本发明涉及智慧城市管控技术领域，具体涉及一种基于智慧城市的城市生态管控方法及系统。


背景技术：

2.随着现代信息技术的不断发展，人类生产生活逐渐进入智能化时代，而将创新及科技作为主要特点的智慧城市已经成为现代人类改变传统生活方式的主要实践，全球多个城市已经开始实施智慧城市项目，我国部分先行城市为了能够有效破解城市病的困局，也纷纷制定了建设智慧城市的规划措施并且不断的实践。
3.解决城市化进程中出现的种种问题已经成为政府的工作重点之一，智慧城市的提出使得人们看到了解决城镇化问题的希望，智慧城市也成为世界各国未来发展的主要方向，在新一代通信及信息技术不断发展的过程中，移动通信、传感技术、计算技术、宽带通信及信息科学在不断的发展，物联网、云计算等业务模式及计算模式的不断出现，对城市运行及管理的方式有着一定的改变，对城市居民日常生活也有一定影响。
4.目前使用的智慧城市生态管控方法还存在以下三个问题：一是现有城市中对智慧城市管控涉及的影响因素及比重了解不深，缺少对智慧城市运营管理模式的评估分析，导致现有模式下智慧城市的推行比较困难；二是智慧城市的建立应该满足智慧城市管理的需要，又要满足各项活动的特殊要求，现有应用在智慧城市中的架构分析相对复杂，系统独立性较差，导致修改不同子系统功能架构时比较麻烦。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于智慧城市的城市生态管控方法及系统，以解决现有技术中智慧城市架构模式复杂，缺少对智慧城市运营管理模式的评估分析，导致现有模式下智慧城市的推行比较困难的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
7.一种基于智慧城市的城市生态管控方法，包括以下步骤：
8.步骤s1、利用gis平台提取城市生态基础数据，获取城市生态网络建设数据源以及基础信息数据库；
9.步骤s2、根据基础信息数据库构建生态网络空间提取重要生态斑块，在生态源目标基础上建立智慧城市模型；
10.步骤s3、基于所述智慧城市模型对生态网络结构建立评价机制，对实体形态进行定性和定量规划分析及规划改善，根据实体形态实际管控机制优化生态网络。
11.作为本发明的一种优选方案，所述步骤s1中，利用所述gis平台在地理空间数据云中获取城市dem数据，通过arcgis软件将dem数据栅格化获取城市矢量图。
12.作为本发明的一种优选方案，所述步骤s2中，依据所述城市矢量图采用最小费用距离模型模拟规划城市潜在的生态廊道、识别重要生态斑块，结合所述基础信息数据库将
基础信息数据库中城市数据与生态廊道及重要生态斑块以点线面的模式构建生态网络结构，所述生态网络结构模式采用分支网络与环形网络相结合的形式规划城市信息。
13.作为本发明的一种优选方案，所述步骤s3中，依据所述生态网络结构创建生态敏感性评价指标，确定生态影响因子及权重，具体步骤如下：
14.步骤s301中，通过城市矢量图分析生态适宜性评价指标类型，基于不同土地因子的景观阻力构建景观阻力评价体系，所述不同土地因子的景观阻力通过调查问卷、专家打分形式获取相应土地景观阻力值；
15.步骤s302中，依据不同土地景观阻力值通过gis平台获取每个景观类型的成本费用栅格文件，按照最大值法进行多因子叠置分析，获得城市规划的消费面模型；
16.步骤s303中，通过城市消费面模型获取生态网络影响因子及权重，构建生态敏感性评价指标。
17.作为本发明的一种优选方案，所述步骤s303中，以所述城市消费面模型的投入与产出比值为决策单元ak(k＝1,2,
…
,n)，根据所述决策单元ak的输入向量xj＝{x
1j
,x
2j
,
…
,x
ij
,
…
,x
mj
}、输出向量yj＝{y
1j
,y
2j
,
…
,y
rj
,
…
,y
sj
}，以及所述决策单元ak投入与产出的权重系数u＝{u1,u2,
…
,us}、v＝{v1,v2,
…
,vm}判定所述生态敏感性评价指标hj，其表达式为：
[0018][0019]
其中，m为所述城市消费面模型的投入，s为所述城市消费面模型的产出。
[0020]
作为本发明的一种优选方案，基于所述决策单元ak以所述基础信息数据库、生态廊道及重要生态斑块划分智慧城市层次结构模型，以所述生态敏感性评价指标通过构造不同评价指标的判定矩阵进行一致性校验以确定指标权重，具体为：
[0021]
首先，将影响所述决策单元ak的影响因子构成的评价合体设定为评价指标f＝{f1，f2，
…
，fn}，根据所述城市消费面模型将所述评价指标划分等级e＝{e1，e2，
…
，en}；
[0022]
其次，根据城市规划目标和决策手段将问题按层次分解，然后用层次结构图表示系统的递阶层次结构，建立层次分析模型；
[0023]
最后，根据决策单元ak中相应指标上一层的元素ak可支配其下一层所包含的元素bk，构造两两较判断矩阵表示不同指标之间相对于准则的重要值，所述判断矩阵表达式为：
[0024][0025]
作为本发明的一种优选方案，对所述生态敏感性评价指标采用α指数、β指数、γ指数三个量化数值进行统一量化，以评定生态网络的连接性和闭合性。
[0026]
一种根据权利要求1-7任一项所述的基于智慧城市的城市生态管控方法的系统，包括：综合管控平台、大数据云服务中心、应急指挥模型、客户服务模块、智慧运营模块以及城市物业管理模块；
[0027]
所述综合管控平台通过所述大数据云服务中心获城市管控数据，利用集成模式综合管控所述应急指挥模型、客户服务模取块、智慧运营模块以及城市物业管理模块；
[0028]
所述大数据云服务中心通过所述gis平台提取城市生态基础数据，同步城市生态网络建设数据源以及基础信息数据库，通过集成接口直接传递到中心机房的综合管控平台，通过所述综合管控平台进行多系统间的横向集合；
[0029]
所述应急指挥模型内置高效决策信息汇总模型，采用全数字化网络式组网结构通过多级可视化监控汇聚机制进行调度指挥；
[0030]
所述客户服务模块主要根据城市需求内置客户服务功能，通过所述智慧运营模块处理客户需求；
[0031]
所述城市物业管理模块根据所述城市潜在的生态廊道及重要生态斑块数据规划区域，用于管控不同区域。
[0032]
作为本发明的一种优选方案，所述应急指挥模型采用分布式结构设置监控系统，通过tcp/ip协议集中监控管理。
[0033]
作为本发明的一种优选方案，所述综合管控平台采用单体二级机制直接管理二级子系统，实时监测所述二级子系统的服务器运行状态，主要设备的联网状态、运行状态及故障状态，在所述大数据云服务中心实时同步子系统状态数据，并通过智慧运营模块对日常各子系统数据运行数据及日常操作数据采集分析。
[0034]
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0035]
本发明通过制定城市基本生态控制区规划体系，确定城市生态网络空间格局，然后进行识别、划定城市中生态方面的基本控制区，从而确定生态管控，在生态网络构建的过程中，利用最小费用距离法确定、维持和恢复生境保护区之间的连接，能够模拟规划城市区域潜在的生态廊道、识别重要的生境斑块，构建规划城市区的生态网络体系，对生态影响因子通过比较生态敏感程度进而赋予权重，将所有的影响因子从整体进行敏感性分析评价，构建关键生态要素评价体系，对生态影响因子进行单因子评估，叠加形成生态适宜性综合评价，识别城市重要生态要素功能并且划分等级，获得完整的综合性生态安全格局，并且利用综合管控平台的统一数据以及权限设置，对各子系统数据进行综合化的管控，并将管控模式设定为是“中心一级横向集成”与“子系统纵向集成”两中集成模式，实现对大部分智能化子系统的综合管控，提高了子系统的独立性。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0037]
图1为本发明实施例提供的基于智慧城市的城市生态管控方法流程图；
[0038]
图2为本发明实施例提供的城市生态管控系统结构框图。
[0039]
图中的标号分别表示如下：
[0040]
1-综合管控平台；2-大数据云服务中心；3-应急指挥模型；4-客户服务模块；5-智慧运营模块；6-城市物业管理模块。
具体实施方式
[0041]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
如图1-2所示，本发明提供了一种基于智慧城市的城市生态管控方法，包括以下步骤：
[0043]
步骤s1、利用gis平台提取城市生态基础数据，获取城市生态网络建设数据源以及基础信息数据库；
[0044]
步骤s2、根据基础信息数据库构建生态网络空间提取重要生态斑块，在生态源目标基础上建立智慧城市模型；
[0045]
步骤s3、基于所述智慧城市模型对生态网络结构建立评价机制，对实体形态进行定性和定量规划分析及规划改善，根据实体形态实际管控机制优化生态网络。
[0046]
本实施例中，通过生态基础数据的分析研究，提取城市区域重要的生态区域，作为生态网络建设中生态的“源”，剖析土地利用图，分析城市区域不同类型用地的生态适宜性与景观阻力评价，生态适宜性主要物种在该生态区域内生存、繁衍、迁徙的适宜程度；景观阻力是指不同景观区域内，物种在迁徙的过程中产生的难易程度，不同的用地景观阻力值也不相同，它与生态适宜性呈相反关系，随着生态适宜性变高，景观阻力随之变小，通过生态网络的构建，为区域和城市的生态空间管制与保护、绿色基础设施建设、绿地景观系统空间规划等提供依据。
[0047]
所述步骤s1中，利用所述gis平台在地理空间数据云中获取城市dem数据，通过arcgis软件将dem数据栅格化获取城市矢量图。
[0048]
本实施例中，在所述大数据云服务中心2下载区域dem数据，然后利用erdas处理dem数据，导入arcgis中得到土地利用地形图，在制图过程将网络栅格大小设定为1000mx1000m的矢量图，通过arcgis中将土地利用地形矢量图以城市区域数据为轮廓进行裁剪，得到以城市区域数据为基础的土地利用矢量图。
[0049]
本实施例中，通过空间上明确具体的线位及具有强制性的政策管理条例，生态控制线将纸面上的生态安全格局转译为实际管理中的文件条例，转化为城市管理活动，切实保障生态安全格局的落实。
[0050]
所述步骤s2中，依据所述城市矢量图采用最小费用距离模型模拟规划城市潜在的生态廊道、识别重要生态斑块，结合所述基础信息数据库将基础信息数据库中城市数据与生态廊道及重要生态斑块以点线面的模式构建生态网络结构，所述生态网络结构模式采用分支网络与环形网络相结合的形式规划城市信息。
[0051]
本实施例中，利用生态控制线的划定，将城市打造为“节点、片区”型空间结构，打造重点生态过渡区、生态廊道以及景观节点，构建与城市空间向交融的生态安全系统，加强生态文明建设，提升生态安全性能，提高城市环境质量。
[0052]
所述步骤s3中，依据所述生态网络结构创建生态敏感性评价指标，确定生态影响因子及权重，具体步骤如下：
[0053]
步骤s301中，通过城市矢量图分析生态适宜性评价指标类型，基于不同土地因子
的景观阻力构建景观阻力评价体系，所述不同土地因子的景观阻力通过调查问卷、专家打分形式获取相应土地景观阻力值；
[0054]
步骤s302中，依据不同土地景观阻力值通过gis平台获取每个景观类型的成本费用栅格文件，按照最大值法进行多因子叠置分析，获得城市规划的消费面模型；
[0055]
步骤s303中，通过城市消费面模型获取生态网络影响因子及权重，构建生态敏感性评价指标。
[0056]
本实施例中，通过调查问卷、专家打分形式获取相应土地景观阻力值，可以把实际情况同专家对于阻力因子的意见集中起来，适用于未知情况复杂，研究资料较少，可以通过主观判断来确定的问题，每类用地的阻力值越高，代表每种用地对于生物活动和迁徙通过的难度越高。
[0057]
本实施例中，采用重力模型提取生态廊道作为规划城市需要重点保护的生态廊道，并将识别的生态斑块作为“源”的生态节点，结合城市区域分布特点建立特殊生态模型，规划新增的生态节点及生态廊道，以增加生态网络体系的有效连接，实现了在不同尺度标准下生态网络体系的有效衔接。
[0058]
所述步骤s303中，以所述城市消费面模型的投入与产出比值为决策单元ak(k＝1,2,
…
,n)，根据所述决策单元ak的输入向量xj＝{x
1j
,x
2j
,
…
,x
ij
,
…
,x
mj
}、输出向量yj＝{y
1j
,y
2j
,
…
,y
rj
,
…
,y
sj
}，以及所述决策单元ak投入与产出的权重系数u＝{u1,u2,
…
,us}、v＝{v1,v2,
…
,vm}判定所述生态敏感性评价指标hj，其表达式为：
[0059][0060]
其中，m为所述城市消费面模型的投入，s为所述城市消费面模型的产出。
[0061]
基于所述决策单元ak以所述基础信息数据库、生态廊道及重要生态斑块划分智慧城市层次结构模型，以所述生态敏感性评价指标通过构造不同评价指标的判定矩阵进行一致性校验以确定指标权重，具体为：
[0062]
首先，将影响所述决策单元ak的影响因子构成的评价合体设定为评价指标f＝{f1，f2，
…
，fn}，根据所述城市消费面模型将所述评价指标划分等级e＝{e1，e2，
…
，en}；
[0063]
其次，根据城市规划目标和决策手段将问题按层次分解，然后用层次结构图表示系统的递阶层次结构，建立层次分析模型；
[0064]
最后，根据决策单元ak中相应指标上一层的元素ak可支配其下一层所包含的元素bk，构造两两较判断矩阵表示不同指标之间相对于准则的重要值，所述判断矩阵表达式为：
[0065][0066]
对所述生态敏感性评价指标采用α指数、β指数、γ指数三个量化数值进行统一量化，以评定生态网络的连接性和闭合性。
[0067]
一种根据权利要求1-7任一项所述的基于智慧城市的城市生态管控方法的系统，包括：综合管控平台1、大数据云服务中心2、应急指挥模型3、客户服务模块4、智慧运营模块
5以及城市物业管理模块6；
[0068]
所述综合管控平台1通过所述大数据云服务中心2获取城市管控数据，利用集成模式综合管控所述应急指挥模型3、客户服务模块4、智慧运营模块5以及城市物业管理模块6；
[0069]
本实施例中，在大数据云服务中心2的基础上，建立智慧城市的城市生态管控平台，以云计算移动互联网为基础，达到大数据互联互通的作用，实现o2o商圈，利用感知网络作为智慧城市建设的重要神经网络，打通了线上线下智慧服务与消费的隔阂，将现实和网络联为一体，通过遍布项目各处的服务网点的智慧终端，实现信息实时交换，商业无障碍交易，通过更透彻的感知、更全面的互联互通和更深入的智能化，达到集约建设效果和整合共享的最大化，从而实现城市的智慧化。
[0070]
所述大数据云服务中心2通过所述gis平台提取城市生态基础数据，同步城市生态网络建设数据源以及基础信息数据库，通过集成接口直接传递到中心机房的综合管控平台1，通过所述综合管控平台1进行多系统间的横向集合；
[0071]
所述应急指挥模型3内置高效决策信息汇总模型，采用全数字化网络式组网结构通过多级可视化监控汇聚机制进行调度指挥；
[0072]
所述客户服务模块4主要根据城市需求内置客户服务功能，通过所述智慧运营模块5处理客户需求；
[0073]
所述城市物业管理模块6根据所述城市潜在的生态廊道及重要生态斑块数据规划区域，用于管控不同区域。
[0074]
所述应急指挥模型3采用分布式结构设置监控系统，通过tcp/ip协议集中监控管理。
[0075]
本实施例中，所述综合管控平台1为系统集成平台，对前端业态的各种智能化子系统服务器进行数据集成，以及功能操控上的集成，可实现各种业务的联动和操作上的集中、一致性。
[0076]
所述综合管控平台1采用单体二级机制直接管理二级子系统，实时监测所述二级子系统的服务器运行状态，主要设备的联网状态、运行状态及故障状态，在所述大数据云服务中心2实时同步子系统状态数据，并通过智慧运营模块5对日常各子系统数据运行数据及日常操作数据采集分析。
[0077]
本实施例中，所述单体二级机制主要为中心一级横向集成和子系统纵向集成两种模式，所述中心一级横向集成主要为综合管控平台1、大数据云服务中心2、应急指挥模型3、客户服务模块4、智慧运营模块5以及城市物业管理模块6等各智能化子系统数据纵向传递，通过集成接口，直接传递到中心机房的综合管控平台1，由综合管控平台1进行多系统间的横向集；所述子系统纵向集成主要为城市生态子系统各自纵向集成，在数据中心机房形成子系统集成服务器，在中心进行调度展示。
[0078]
本发明通过制定城市基本生态控制区规划体系，确定城市生态网络空间格局，然后进行识别、划定城市中生态方面的基本控制区，从而确定生态管控，在生态网络构建的过程中，利用最小费用距离法确定、维持和恢复生境保护区之间的连接，能够模拟规划城市区域潜在的生态廊道、识别重要的生境斑块，构建规划城市区的生态网络体系，对生态影响因子通过比较生态敏感程度进而赋予权重，将所有的影响因子从整体进行敏感性分析评价，构建关键生态要素评价体系，对生态影响因子进行单因子评估，叠加形成生态适宜性综合
评价，识别城市重要生态要素功能并且划分等级，获得完整的综合性生态安全格局，并且利用综合管控平台的统一数据以及权限设置，对各子系统数据进行综合化的管控，并将管控模式设定为是“中心一级横向集成”与“子系统纵向集成”两中集成模式，实现对大部分智能化子系统的综合管控，提高了子系统的独立性。
[0079]
以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。