本發(fā)明屬于城市規(guī)劃，具體是基于氣候環(huán)境風(fēng)險評估的城市規(guī)劃方案優(yōu)選方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著全球氣候變暖的加劇，氣候變化對城市人居環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)且復(fù)雜的影響。極端天氣事件的頻發(fā)，如暴雨、干旱、颶風(fēng)、熱浪等，給城市居民的生活帶來了諸多挑戰(zhàn)。暴雨不僅導(dǎo)致城市內(nèi)澇，引發(fā)交通擁堵、建筑物損壞及下水道溢流等問題，極端降雨事件還往往伴隨著高強度的水流沖刷，導(dǎo)致地表土壤被大量沖走，形成嚴(yán)重的水土流失。這種情況不僅加劇了河道的淤積，影響防洪排澇能力，還可能導(dǎo)致地基穩(wěn)定性下降，引發(fā)地面沉降、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，影響居民住宅的安全性。此外，降水強度較小、大氣相對濕度較高時，空氣中的pm2.5等顆粒物難以被擴散清除，導(dǎo)致污染物濃度出現(xiàn)升高的情況，進而使得城市空氣質(zhì)量下降，對居民尤其是敏感人群的健康造成嚴(yán)重影響。

2、為了應(yīng)對這些由氣候變化引發(fā)的城市人居環(huán)境問題，城市規(guī)劃方案的制定必須綜合性地考慮氣候環(huán)境風(fēng)險的多種因素。因此，通過科學(xué)的規(guī)劃方案優(yōu)選方法，可以在多個待選方案中選擇出具備高氣候適應(yīng)性的方案，從而有效緩解氣候變化對城市人居環(huán)境的負(fù)面影響。

3、然而，在現(xiàn)有的城市規(guī)劃技術(shù)體系中，對于氣候環(huán)境風(fēng)險評估存在多方面的適應(yīng)性需求，具體而言，在進行城市規(guī)劃時，需要對降雨、積水、溫度濕度、水土侵蝕、大氣環(huán)境等多種不同氣候環(huán)境進行綜合評估，這需要依賴于氣象、水文、環(huán)境等多個領(lǐng)域部門的監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過不同部門之間獨立監(jiān)測相應(yīng)的氣候環(huán)境條件，其形成的標(biāo)準(zhǔn)和格式會存在差異，導(dǎo)致數(shù)據(jù)整合困難，難以形成統(tǒng)一的評估體系，進而影響城市規(guī)劃的方案選擇。為此亟需提出一種基于氣候環(huán)境風(fēng)險評估的城市規(guī)劃方案優(yōu)選方法及裝置，以解決對氣候環(huán)境風(fēng)險監(jiān)測情況分散影響下的風(fēng)險評估準(zhǔn)確性和城市規(guī)劃方案有效性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種能夠監(jiān)測多種氣候的氣候環(huán)境監(jiān)測裝置，與評估規(guī)劃系統(tǒng)相結(jié)合的方法，通過建立多個基站裝置，實現(xiàn)對多種氣候環(huán)境要素的全面監(jiān)測，并將這一數(shù)據(jù)整合至評估規(guī)劃系統(tǒng)集中處理，提出科學(xué)合理的城市規(guī)劃優(yōu)選方案。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：基于氣候環(huán)境風(fēng)險評估的城市規(guī)劃方案優(yōu)選裝置,包括氣候環(huán)境監(jiān)測裝置和評估規(guī)劃系統(tǒng)，氣候環(huán)境監(jiān)測裝置與評估規(guī)劃系統(tǒng)信號連接，氣候環(huán)境監(jiān)測裝置包括立柱、積水監(jiān)測組件、地形掃描組件、飛行檢測組件、無線組件、固定監(jiān)測組件和電控箱；

3、評估規(guī)劃系統(tǒng)用于接收氣候環(huán)境監(jiān)測裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并進行計算；

4、固定監(jiān)測組件用于監(jiān)測立柱所在區(qū)域預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的環(huán)境狀況；

5、飛行檢測組件用于釋放無人機，還用于通過無人機執(zhí)行環(huán)境狀況監(jiān)測，以及測量立柱的自身沉降高度；

6、積水監(jiān)測組件套接在立柱上，地形掃描組件固定連接在立柱頂端，地形掃描組件頂部與飛行檢測組件固定連接，飛行檢測組件一側(cè)與無線組件固定連接，電控箱固定連接在飛行檢測組件另一側(cè)，固定監(jiān)測組件固定連接在與無線組件同側(cè)的飛行檢測組件外壁上，電控箱與地形掃描組件和飛行檢測組件電信號連接，無線組件與飛行檢測組件信號連接。

7、基礎(chǔ)方案的原理是：積水監(jiān)測組件用于實時監(jiān)測地面徑流深度；地形掃描組件通過獲取所在區(qū)域內(nèi)面積以及距地高度；固定監(jiān)測組件則負(fù)責(zé)對特定區(qū)域內(nèi)的環(huán)境狀況進行持續(xù)監(jiān)測，如溫濕度、pm2.5濃度等；電控箱作為控制中心，負(fù)責(zé)各組件的電力供應(yīng)與信號調(diào)度。

8、飛行檢測組件用于對固定監(jiān)測組件難以覆蓋的區(qū)域進行環(huán)境狀況監(jiān)測；無線組件用于向飛行檢測組件傳輸自身所在位置，相鄰兩個無線組件之間形成線型測距對的定位點，飛行檢測組件記錄相鄰無線組件之間的距離并傳輸至評估規(guī)劃系統(tǒng)，通過將任意一個氣候環(huán)境監(jiān)測裝置進行人工測量無線組件距地高度作為參照點，若干氣候環(huán)境監(jiān)測裝置之間通過無線組件形成環(huán)形監(jiān)測網(wǎng)。

9、評估規(guī)劃系統(tǒng)接收來自氣候環(huán)境監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)后，運用算法模型對氣候環(huán)境風(fēng)險進行綜合評估。通過對不同規(guī)劃方案在不同氣候環(huán)境條件下的適應(yīng)性進行模擬分析，評估規(guī)劃系統(tǒng)能夠優(yōu)選出最符合氣候環(huán)境要求的城市規(guī)劃方案。

10、基礎(chǔ)方案的有益效果是：1、通過固定設(shè)置在氣候環(huán)境監(jiān)測裝置上的多種監(jiān)測組件，構(gòu)建集成化的氣候環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對多種氣候環(huán)境要素的全面監(jiān)測，無需進行單獨檢測，提高了數(shù)據(jù)獲取的效率和準(zhǔn)確性。同時，飛行檢測組件的引入，使得監(jiān)測范圍不再受限于固定站點，進一步提升了環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的空間覆蓋率和精度。

11、2、飛行檢測組件通過測算相鄰兩個氣候環(huán)境監(jiān)測裝置上的無線組件之間的距離確定初始狀態(tài)下氣候環(huán)境監(jiān)測裝置的高度，并形成環(huán)形監(jiān)測網(wǎng)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)變化判斷是被監(jiān)測氣候環(huán)境監(jiān)測裝置的地基沉降還是土壤侵蝕作用導(dǎo)致沉降，通過人工測量任意一個氣候環(huán)境監(jiān)測裝置上無線組件高度位置獲取初始參考點，避免了相鄰立柱之間同時發(fā)生地基沉降時距離仍不變的情況，提高了檢測精確度。

12、3、評估規(guī)劃系統(tǒng)能夠自動化地完成數(shù)據(jù)的采集、整合、分析與評估工作，并且所采集數(shù)據(jù)均進行統(tǒng)一處理，避免了標(biāo)準(zhǔn)和格式存在差異的問題，大大提高了工作效率。

13、進一步，積水監(jiān)測組件包括套環(huán)和電子水尺，套環(huán)與立柱滑動套接，電子水尺固定連接在套環(huán)頂部。

14、基礎(chǔ)方案的有益效果是：通過電子水尺獲取徑流深度的測算數(shù)據(jù)；通過套環(huán)與立柱之間的滑動連接設(shè)計，使得電子水尺不會因為立柱自身發(fā)生沉降而一同下墜而影響電子水尺對徑流深度的測算，并且由于套環(huán)的滑動連接效果，可以調(diào)整其在立柱上的安裝位置，使電子水尺能夠更好地適應(yīng)斜坡或不平整地面地形。

15、進一步，地形掃描組件包括探測箱，探測箱周向設(shè)有若干抬升組件，抬升組件均包括第三電機，第三電機固定連接在探測箱內(nèi)頂壁，第三電機輸出軸同軸固定連接有傳動桿，傳動桿上固定連接有抬升門；探測箱內(nèi)固定連接有第一電機，第一電機輸出軸同軸固定連接有萬向節(jié)，萬向節(jié)遠(yuǎn)離第一電機的一端固定連接有激光掃描儀。

16、基礎(chǔ)方案的有益效果是：通過激光掃描儀獲取土壤下降高度及所在區(qū)域的大致面積；通過萬向節(jié)可以使激光掃描儀在第一電機的驅(qū)動下實現(xiàn)對多方位的地形掃描，減少了掃描盲區(qū)；通過抬升門可以在激光掃描儀需要工作時打開，以便激光掃描儀對周圍環(huán)境進行三維掃描成像，抬升門在激光掃描儀無需工作時關(guān)閉，以保護激光掃描儀不受外界雨水或飛石傷害，延長其使用壽命。

17、進一步，飛行檢測組件包括無人機和長方體狀的頂部開口的停機箱，停機箱頂部鉸接有箱蓋，停機箱內(nèi)底壁固定連接有充電底座，充電底座用于為無人機充電，無人機上設(shè)有移動監(jiān)測組件，移動監(jiān)測組件包括氣體分析器和無線信號器；

18、停機箱內(nèi)側(cè)壁上固定連接有驅(qū)動盒，驅(qū)動盒內(nèi)側(cè)壁固定連接有第二電機，第二電機輸出軸同軸固定連接有l(wèi)形的驅(qū)動桿，驅(qū)動桿遠(yuǎn)離第二電機的一端延伸至驅(qū)動盒外部，驅(qū)動桿位于驅(qū)動盒外部的一端鉸接有若干連桿，連桿遠(yuǎn)離驅(qū)動桿的一端均與箱蓋內(nèi)側(cè)固定連接。

19、基礎(chǔ)方案的有益效果是：通過無人機獲取氣候環(huán)境監(jiān)測裝置固定范圍外的溫度、濕度和污染物濃度值，以及無線組件的距離測算；通過第二電機驅(qū)動的l形驅(qū)動桿和連桿機構(gòu)，實現(xiàn)了箱蓋的自動化開合，進而使停機箱在為無人機提供電源的同時，也為無人機提供了一個安全的存放環(huán)境，避免了在不使用無人機時惡劣天氣或外部因素對無人機的損害。

20、進一步，停機箱沿寬度方向的兩側(cè)上均安裝有太陽能板，第一電機、第二電機、第三電機、充電底座和電控箱均與太陽能板電連接，電控箱與第一電機、第二電機和第三電機信號連接。

21、基礎(chǔ)方案的有益效果是：通過太陽能板能夠捕捉太陽能并將其轉(zhuǎn)化為電能，為第一電機、第二電機、第三電機、充電底座和電控箱提供綠色、可持續(xù)的能源供應(yīng)，節(jié)省了市電消耗，通過電控箱對第一電機、第二電機和第三電機實現(xiàn)隨時開關(guān)的控制操作，提升整個裝置的靈活性。

22、進一步，固定監(jiān)測組件包括延伸板、大氣百葉箱、溫度濕度傳感器和光感雨量計，延伸板固定連接在與無線組件同側(cè)的停機箱下部，大氣百葉箱、溫度濕度傳感器和光感雨量計均固定連接在延伸板頂部。

23、基礎(chǔ)方案的有益效果是：通過大氣百葉箱獲取污染物濃度值數(shù)據(jù)，通過溫度濕度傳感器獲取溫度和濕度數(shù)據(jù)，通過光感雨量計獲取降雨量數(shù)據(jù)，并集成傳輸至評估規(guī)劃系統(tǒng)中，為氣候環(huán)境風(fēng)險評估的綜合指數(shù)計算提供數(shù)據(jù)監(jiān)測基礎(chǔ)。

24、基于氣候環(huán)境風(fēng)險評估的城市規(guī)劃方案優(yōu)選方法，包括以下步驟：

25、步驟一，基站建立：在目標(biāo)區(qū)域劃分近似面積的網(wǎng)格單元區(qū)域并編號，在每個區(qū)域內(nèi)建立信號相連的立柱作為監(jiān)測基站；

26、步驟二，數(shù)據(jù)獲取：基于立柱對所在區(qū)域的氣候環(huán)境進行監(jiān)測，其中立柱上的積水監(jiān)測組件、地形掃描組件和固定監(jiān)測組件監(jiān)測所在區(qū)域固定范圍內(nèi)所能獲取的氣候環(huán)境數(shù)據(jù)，飛行檢測組件用于釋放無人機，還用于通過無人機執(zhí)行環(huán)境狀況監(jiān)測，飛行檢測組件和無線組件之間信號連接并獲取立柱自身的地基下沉高度；飛行檢測組件除用于移動檢測固定監(jiān)測組件范圍外的環(huán)境狀況外，還用于將每個立柱上的無線組件作為定位點，任意兩個定位點之間形成線型測距對，人工測量其中一根立柱上無線組件的距地高度作為參照點，若干立柱之間通過無線組件形成閉合的監(jiān)測網(wǎng)，飛行檢測組件對線型測距對之間的距離進行不定期測量，根據(jù)無線組件的測距數(shù)據(jù)變化，判斷立柱的下沉是否屬于自身地基沉降；

27、步驟三，結(jié)果計算：立柱將多種氣候環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至評估規(guī)劃系統(tǒng)，以此計算出目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的氣候環(huán)境狀況結(jié)果；

28、步驟四，數(shù)據(jù)篩選：選取氣候環(huán)境狀況結(jié)果中的空氣質(zhì)量、降雨侵蝕因子和土壤侵蝕速率作為城市規(guī)劃計算參數(shù)的特征值；

29、步驟五，風(fēng)險評估：對多個編號區(qū)域內(nèi)的特征值進行綜合指數(shù)計算，計算公式如下：

30、r＝raqi×wi+rv×wi+rd×wi+rn×wi；

31、其中，r為風(fēng)險評估的綜合指數(shù)，raqi為空氣質(zhì)量指數(shù)，rv為土壤侵蝕速率指數(shù)，rd為降雨侵蝕因子，rn為編號區(qū)域內(nèi)立柱上安裝的溫度濕度傳感器和電子水尺所測溫度、濕度和徑流深度的均值，wi為各指數(shù)所占權(quán)重；

32、步驟六，土壤侵蝕對比：根據(jù)土壤侵蝕高度計算與激光掃描儀所測土壤下降高度均值作對比，進一步排除在激光掃描儀所測土壤下降高度均值高于土壤侵蝕高度計算結(jié)果的區(qū)域；

33、步驟七，優(yōu)選方案：基于風(fēng)險評估綜合指數(shù)，選擇風(fēng)險評估指數(shù)最小的區(qū)域優(yōu)選為城市規(guī)劃目標(biāo)方案。

34、基礎(chǔ)方案的有益效果是：1、通過建立氣候環(huán)境監(jiān)測裝置網(wǎng)絡(luò)和飛行檢測組件的移動監(jiān)測，能夠全面且實時地獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的氣候環(huán)境數(shù)據(jù)，包括空氣質(zhì)量、土壤侵蝕、降雨侵蝕等關(guān)鍵指標(biāo)，為城市規(guī)劃的方案選擇提供了詳盡的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

35、2、在同一裝置上綜合監(jiān)測多種氣候環(huán)境數(shù)據(jù)，降低了單一監(jiān)測時的多種數(shù)據(jù)因標(biāo)準(zhǔn)不一而造成的整合難度，提高了工作效率，形成統(tǒng)一量化的評估標(biāo)準(zhǔn)。

36、3、通過人工定點的方式，在環(huán)形監(jiān)測網(wǎng)判定地基是否沉降的同時，排除相鄰立柱之間同時沉降但距離不變的誤差情況。

37、4、通過測量數(shù)據(jù)變化判斷是被監(jiān)測立柱的地基沉降還是土壤侵蝕作用導(dǎo)致沉降，降低土壤侵蝕高度測算的誤差。

38、5、通過排除在激光掃描儀所測土壤下降高度均值高于土壤侵蝕高度計算結(jié)果的區(qū)域，過濾出在非降雨侵蝕下土壤侵蝕問題較嚴(yán)重的區(qū)域，判定為不適宜進行建筑修建。

39、進一步，步驟四中，空氣質(zhì)量計算公式如下：

40、

41、其中c為編號區(qū)域內(nèi)立柱上安裝的大氣百葉箱和無人機搭載的氣體分析器所測污染物濃度均值，所測污染物包括細(xì)顆粒物、可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧和一氧化碳，chigh為編號區(qū)域內(nèi)所測污染物濃度上限值，clow為編號區(qū)域內(nèi)所測污染物濃度下限值，ihigh為對應(yīng)chigh的指數(shù)限值，ilow為對應(yīng)clow的指數(shù)限值；

42、降雨侵蝕因子計算公式如下：

43、

44、其中pi為編號區(qū)域內(nèi)光感雨量計所測月降雨量，p為編號區(qū)域內(nèi)光感雨量計所測年降雨量；

45、土壤侵蝕速率計算公式如下：

46、

47、其中si為編號區(qū)域內(nèi)激光掃描儀所測土地面積，t為編號區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕時間，δh為編號區(qū)域內(nèi)激光掃描儀在侵蝕時間內(nèi)所測距地高度差值的均值。

48、基礎(chǔ)方案的有益效果是：1、通過空氣質(zhì)量計算公式綜合考慮了多種主要污染物的濃度，能夠反映編號區(qū)域內(nèi)的空氣質(zhì)量狀況，將污染物濃度轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化的空氣質(zhì)量指數(shù)，便于不同區(qū)域之間的比較和評估，空氣質(zhì)量作為城市規(guī)劃中居民宜居的重要一環(huán)，故作為特征值重點加權(quán)考慮。

49、2、通過降雨侵蝕因子和土壤侵蝕速率有助于更準(zhǔn)確地評估土壤侵蝕的嚴(yán)重程度和速度，而土壤侵蝕問題作為城市規(guī)劃中建筑修建的重要一環(huán)，故作為特征值重點加權(quán)考慮。

50、進一步，步驟六中，土壤侵蝕高度計算公式如下：

51、

52、其中k為編號區(qū)域內(nèi)土壤可蝕性因子，l為地塊長度因子，s為地面坡度因子，c為作物經(jīng)營因子，p為土壤保持措施因子；

53、將土壤侵蝕高度h與激光掃描儀在侵蝕時間內(nèi)所測距地高度差值的均值δh作對比。

54、基礎(chǔ)方案的有益效果是：將計算得出的土壤侵蝕高度h與激光掃描儀實際測量的高度差值均值δh進行對比，可以驗證和校準(zhǔn)預(yù)測模型的準(zhǔn)確性。這種對比使得在城市規(guī)劃過程中可以根據(jù)不同區(qū)域和地塊的土壤侵蝕風(fēng)險，靈活調(diào)整土地利用規(guī)劃方案，使建筑修建避開土壤侵蝕較為嚴(yán)重的區(qū)域。

55、進一步，評估規(guī)劃系統(tǒng)包括裝置控制模塊、信息采集模塊、分析計算模塊和風(fēng)險評估與規(guī)劃模塊。

56、裝置控制模塊，用于信號控制氣候環(huán)境監(jiān)測裝置進行環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測活動；

57、信息采集模塊，用于接收氣候環(huán)境監(jiān)測裝置傳輸?shù)臍夂颦h(huán)境數(shù)據(jù)，并進行多種氣候數(shù)據(jù)整合；

58、分析計算模塊，用于分析多個區(qū)域內(nèi)的氣候環(huán)境數(shù)據(jù)，并選取空氣質(zhì)量、降雨侵蝕因子和土壤侵蝕速率作為特征值；

59、風(fēng)險評估與規(guī)劃模塊，用于根據(jù)綜合指數(shù)計算出各區(qū)域內(nèi)的氣候環(huán)境風(fēng)險情況，輔助城市規(guī)劃。

60、基礎(chǔ)方案的有益效果是：1、裝置控制模塊能夠精確控制氣候環(huán)境監(jiān)測裝置的運行，通過自動化控制，減少了人工成本，提高了監(jiān)測工作的效率和準(zhǔn)確性。

61、2、信息采集模塊能夠接收來自多個氣候環(huán)境監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)，涵蓋了廣泛的氣候環(huán)境參數(shù)，確保了數(shù)據(jù)的全面性和實時性。通過在監(jiān)測過程中就將多氣候數(shù)據(jù)整合傳輸，降低了單一氣候數(shù)據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)孤島情況，提高了評估效率。

62、3、分析計算模塊專注于對多個區(qū)域內(nèi)的氣候環(huán)境數(shù)據(jù)進行深入分析，特別是選取空氣質(zhì)量、降雨侵蝕因子和土壤侵蝕速率作為關(guān)鍵特征值。這些特征值的選擇基于其對城市規(guī)劃的重要影響，使得分析結(jié)果更具針對性和專業(yè)性。通過精確的計算和模型應(yīng)用，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確評估各區(qū)域的氣候環(huán)境狀況。

63、4、風(fēng)險評估與規(guī)劃模塊基于綜合指數(shù)的計算，對各區(qū)域內(nèi)的氣候環(huán)境風(fēng)險進行量化評估。這種評估方法能夠客觀反映各區(qū)域的風(fēng)險水平，通過風(fēng)險評估，系統(tǒng)能夠清晰地識別出適宜進行城市規(guī)劃的區(qū)域，系統(tǒng)在風(fēng)險評估的基礎(chǔ)上，優(yōu)選適宜區(qū)域進行城市規(guī)劃。這種規(guī)劃方式充分考慮了區(qū)域的氣候環(huán)境特點，確保了規(guī)劃方案的合理性和可行性。

64、5、整個評估規(guī)劃系統(tǒng)實現(xiàn)了統(tǒng)一的自動化和智能化處理，避免了多部門協(xié)作監(jiān)測導(dǎo)致的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一出現(xiàn)的評估誤差，大大提高了決策效率。