一种村落数字孪生保护评估方法

1.本发明涉及村落保护技术领域，尤其涉及一种村落数字孪生保护评估方法。


背景技术：

2.通常所称的村落，是指形成较早，拥有较为丰富的物质和非物质文化遗产，具备一定历史、文化、科学、艺术、社会和经济价值，具有地域文化特色或者风貌的村落，而村落的保护范围为：传统格局、不可移动文物、传统建筑和历史环境要素，但是现有的村落保护方法，多采用人工普查工作，登记村落的数量、种类、分布、现状等情况，再建立村落保护管理信息系统，而数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新和运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程，数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
3.经检索，中国专利号cn111723467a公开了一种传统村落数字孪生保护体系，虽然映射提高了保护体系的功效，但是其无法简化人工采集物理数据的工作，人工劳动强度无法进一步降低，同时无法准确定位数字孪生后各点的准确地理坐标，且安全评估结果阅读复杂，无法准确高效的阅览，并执行对应的保护方案，带来了方法缺陷的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种村落数字孪生保护评估方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种村落数字孪生保护评估方法，该村落数字孪生保护评估方法具体步骤如下：
7.(1)采集并处理村落数据：人工安装监控设备，确定监控设备的地理坐标作为中心地理坐标，并根据监控设备的监控范围，以中心地理坐标为圆心建立空间坐标系，再于空间坐标系中选择一个地理坐标点作为控制点，并将控制点对应监控设备的成像矩阵中的像素点，再将控制点和像素点导入投影变换和坐标转换，即可对应得到成像矩阵中其它像素点的地理坐标，从而可确定村落保护物的地理坐标及物理尺寸，再检测需保护物的多个特征的特征数据，并整合成数据集合，构建保护物的数据模型的结构；
8.(2)构建数字孪生模型：在保护物的数据模型中抽象出静态常量数据和动态变量数据，并依据预设映射关系，构建预保护物数字孪生模型，再优化预保护物数字孪生模型，即得保护物数字孪生模型；
9.(3)创建保护方案库：通过云端检索村落保护物的保护方案，列举保护方案，并爬取保护方案中对应保护物的多个特征数据，再以数据集合为依据计算多个特征数据的相似度值，按从大到小的顺序排列相似度值，留取前2～5种相似度值对应的保护方案，并与保护物建立映射关系，存储形成保护方案库；
10.(4)构建危险行为对象：人工模拟危险行为对象，并采集危险行为对象的多个特征
的特征数据，建立危险行为对象数字孪生模型，再采集危险行为对象的移动轨迹数据，将移动轨迹数据代入危险行为对象数字孪生模型，生成危险行为对象移动动态数据；
11.(5)安全评估：基于保护物数字孪生模型对所述危险行为对象移动动态数据进行处理，生成感知数据，再将感应数据对比保护规划数据，若感应数据大于保护规划数据，则安全，返回步骤(4)，若感应数据小于保护规划数据，则不安全；
12.(6)生成评估报告：步骤(5)结束后，再判断感应数据的所属范围，若感应数据低于预定阈值的最小值，则产生提示弹窗，若感应数据属于预定阈值，则产生警报指令，若感应数据高于预定阈值，则产生应急指令，同时提取保护物名称，再依据映射关系，从保护方案库中提取对应的保护方案，整合形成评估报告。
13.进一步地，步骤(1)中所述投影变换和坐标转换的基本方法采用数值解析变换法。
14.进一步地，步骤(1)中所述确定村落保护物的地理坐标及物理尺寸具体操作为：
15.s1、确定村落保护物所涵盖的像素点，从而确定村落保护物所涵盖的地理坐标；
16.s2、提取地理坐标中的同轴数字，并取绝对值相加，即为村落保护物的物理尺寸。
17.进一步地，步骤(1)中所述多个特征的特征数据，并整合成数据集合即为属性数据。
18.进一步地，步骤(1)中所述构建保护物的数据模型的结构过程具体操作为：
19.ss1、确定保护物实体的数据集合，数据集合包括属性名称及数据类型；
20.ss2、对于每一个特征，统计特征在多个属性数据中的原始分布及分布参数；
21.ss3、根据分布参数对特征值进行调整，使得调整后的特征在多个属性数据中的分布为正态分布，并输入至神经网络模型中进行训练。
22.进一步地，步骤(3)中所述计算多个特征数据的相似度值采用相似性度量算法，即rost seat算法。
23.进一步地，所属保护物数字孪生模型和危险行为对象数字孪生模型均可通过可视化模块进行查看。
24.相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
25.1、本发明通过确定监控设备中成像矩阵的像素点的地理坐标，再确定村落保护物所涵盖的像素点，从而确定村落保护物所涵盖的地理坐标，提取地理坐标中的同轴数字，并取绝对值相加，即为村落保护物的物理尺寸，从而可确定村落保护物的地理坐标及物理尺寸，无需人工测绘村落保护物的地理坐标及物理尺寸，简化了人工采集物理数据的工作，人工劳动强度也进一步降低，同时可准确定位数字孪生后各点的准确地理坐标。
26.2、本发明通过云端检索村落保护物的保护方案，列举保护方案，并爬取保护方案中对应保护物的多个特征数据，再以数据集合为依据计算多个特征数据的相似度值，按从大到小的顺序排列相似度值，留取前2～5种相似度值对应的保护方案，并与保护物建立映射关系，存储形成保护方案库，从而为后续村落保护物的保护提供对应的保护方案，再构建危险行为对象，并进行安全评估，同时判断村落保护物是否安全，若安全，则返回构建危险行为对象，若不安全，则判断感应数据的所属范围，若感应数据低于预定阈值的最小值，则产生提示弹窗，若感应数据属于预定阈值，则产生警报指令，若感应数据高于预定阈值，则产生应急指令，同时提取保护物名称，再依据映射关系，从保护方案库中提取对应的保护方案，整合形成评估报告，达到简化安全评估结果阅读的目的，可准确高效的阅览，并执行对
应的保护方案。
附图说明
27.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
28.图1为本发明提出的一种村落数字孪生保护评估方法的流程示意图。
具体实施方式
29.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。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.实施例1：
32.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种村落数字孪生保护评估方法，该村落数字孪生保护评估方法具体步骤如下：
33.(1)采集并处理村落数据：人工安装监控设备，确定监控设备的地理坐标作为中心地理坐标，并根据监控设备的监控范围，以中心地理坐标为圆心建立空间坐标系，再于空间坐标系中选择一个地理坐标点作为控制点，并将控制点对应监控设备的成像矩阵中的像素点，再将控制点和像素点导入投影变换和坐标转换，即可对应得到成像矩阵中其它像素点的地理坐标，从而可确定村落保护物的地理坐标及物理尺寸，再检测需保护物的多个特征的特征数据，并整合成数据集合，构建保护物的数据模型的结构。
34.所述投影变换和坐标转换的基本方法采用数值解析变换法，所述确定村落保护物的地理坐标及物理尺寸具体操作为：
35.s1、确定村落保护物所涵盖的像素点，从而确定村落保护物所涵盖的地理坐标；
36.s2、提取地理坐标中的同轴数字，并取绝对值相加，即为村落保护物的物理尺寸。
37.具体的，在采集村落数据的过程中，人工安装监控设备，并确定监控设备中成像矩阵的像素点的地理坐标，再确定村落保护物所涵盖的像素点，从而确定村落保护物所涵盖的地理坐标，提取地理坐标中的同轴数字，并取绝对值相加，即为村落保护物的物理尺寸，从而可确定村落保护物的地理坐标及物理尺寸，无需人工测绘村落保护物的地理坐标及物理尺寸，简化了人工采集物理数据的工作，人工劳动强度也进一步降低，同时可准确定位数字孪生后各点的准确地理坐标。
38.实施例2：
39.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种村落数字孪生保护评估方法，(2)构建数字孪生模型：在保护物的数据模型中抽象出静态常量数据和动态变量数据，并依据预设映射关系，构建预保护物数字孪生模型，再优化预保护物数字孪生模型，即得保护物数字孪生模型；
40.(3)创建保护方案库：通过云端检索村落保护物的保护方案，列举保护方案，并爬
取保护方案中对应保护物的多个特征数据，再以数据集合为依据计算多个特征数据的相似度值，按从大到小的顺序排列相似度值，留取前2～5种相似度值对应的保护方案，并与保护物建立映射关系，存储形成保护方案库；
41.(4)构建危险行为对象：人工模拟危险行为对象，并采集危险行为对象的多个特征的特征数据，建立危险行为对象数字孪生模型，再采集危险行为对象的移动轨迹数据，将移动轨迹数据代入危险行为对象数字孪生模型，生成危险行为对象移动动态数据；
42.(5)安全评估：基于保护物数字孪生模型对所述危险行为对象移动动态数据进行处理，生成感知数据，再将感应数据对比保护规划数据，若感应数据大于保护规划数据，则安全，返回步骤(4)，若感应数据小于保护规划数据，则不安全；
43.(6)生成评估报告：步骤(5)结束后，再判断感应数据的所属范围，若感应数据低于预定阈值的最小值，则产生提示弹窗，若感应数据属于预定阈值，则产生警报指令，若感应数据高于预定阈值，则产生应急指令，同时提取保护物名称，再依据映射关系，从保护方案库中提取对应的保护方案，整合形成评估报告。
44.具体的，在村落保护物保护评估的过程中，建立保护物数字孪生模型，再通过云端检索村落保护物的保护方案，列举保护方案，并爬取保护方案中对应保护物的多个特征数据，再以数据集合为依据计算多个特征数据的相似度值，按从大到小的顺序排列相似度值，留取前2～5种相似度值对应的保护方案，并与保护物建立映射关系，存储形成保护方案库，从而为后续村落保护物的保护提供对应的保护方案，再构建危险行为对象，并进行安全评估，同时判断村落保护物是否安全，若安全，则返回构建危险行为对象，若不安全，则判断感应数据的所属范围，若感应数据低于预定阈值的最小值，则产生提示弹窗，若感应数据属于预定阈值，则产生警报指令，若感应数据高于预定阈值，则产生应急指令，同时提取保护物名称，再依据映射关系，从保护方案库中提取对应的保护方案，整合形成评估报告，达到简化安全评估结果阅读的目的，可准确高效的阅览，并执行对应的保护方案。
45.本发明的工作原理及使用流程：当需要采集村落数据时，人工安装监控设备，并确定监控设备中成像矩阵的像素点的地理坐标，再确定村落保护物所涵盖的像素点，从而确定村落保护物所涵盖的地理坐标，提取地理坐标中的同轴数字，并取绝对值相加，即为村落保护物的物理尺寸，从而可确定村落保护物的地理坐标及物理尺寸，无需人工测绘村落保护物的地理坐标及物理尺寸，简化了人工采集物理数据的工作，人工劳动强度也进一步降低，同时可准确定位数字孪生后各点的准确地理坐标，再检测需保护物的多个特征的特征数据，并整合成数据集合，构建保护物的数据模型的结构；
46.当需要对村落保护物进行保护评估时，建立保护物数字孪生模型，再通过云端检索村落保护物的保护方案，列举保护方案，并爬取保护方案中对应保护物的多个特征数据，再以数据集合为依据计算多个特征数据的相似度值，按从大到小的顺序排列相似度值，留取前2～5种相似度值对应的保护方案，并与保护物建立映射关系，存储形成保护方案库，从而为后续村落保护物的保护提供对应的保护方案，再构建危险行为对象，并进行安全评估，同时判断村落保护物是否安全，若安全，则返回构建危险行为对象，若不安全，则判断感应数据的所属范围，若感应数据低于预定阈值的最小值，则产生提示弹窗，若感应数据属于预定阈值，则产生警报指令，若感应数据高于预定阈值，则产生应急指令，同时提取保护物名称，再依据映射关系，从保护方案库中提取对应的保护方案，整合形成评估报告，达到简化
安全评估结果阅读的目的，可准确高效的阅览，并执行对应的保护方案，完成操作。
47.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种村落数字孪生保护评估方法，其特征在于，该村落数字孪生保护评估方法具体步骤如下：(1)采集并处理村落数据：人工安装监控设备，确定监控设备的地理坐标作为中心地理坐标，并根据监控设备的监控范围，以中心地理坐标为圆心建立空间坐标系，再于空间坐标系中选择一个地理坐标点作为控制点，并将控制点对应监控设备的成像矩阵中的像素点，再将控制点和像素点导入投影变换和坐标转换，即可对应得到成像矩阵中其它像素点的地理坐标，从而可确定村落保护物的地理坐标及物理尺寸，再检测需保护物的多个特征的特征数据，并整合成数据集合，构建保护物的数据模型的结构；(2)构建数字孪生模型：在保护物的数据模型中抽象出静态常量数据和动态变量数据，并依据预设映射关系，构建预保护物数字孪生模型，再优化预保护物数字孪生模型，即得保护物数字孪生模型；(3)创建保护方案库：通过云端检索村落保护物的保护方案，列举保护方案，并爬取保护方案中对应保护物的多个特征数据，再以数据集合为依据计算多个特征数据的相似度值，按从大到小的顺序排列相似度值，留取前2～5种相似度值对应的保护方案，并与保护物建立映射关系，存储形成保护方案库；(4)构建危险行为对象：人工模拟危险行为对象，并采集危险行为对象的多个特征的特征数据，建立危险行为对象数字孪生模型，再采集危险行为对象的移动轨迹数据，将移动轨迹数据代入危险行为对象数字孪生模型，生成危险行为对象移动动态数据；(5)安全评估：基于保护物数字孪生模型对所述危险行为对象移动动态数据进行处理，生成感知数据，再将感应数据对比保护规划数据，若感应数据大于保护规划数据，则安全，返回步骤(4)，若感应数据小于保护规划数据，则不安全；(6)生成评估报告：步骤(5)结束后，再判断感应数据的所属范围，若感应数据低于预定阈值的最小值，则产生提示弹窗，若感应数据属于预定阈值，则产生警报指令，若感应数据高于预定阈值，则产生应急指令，同时提取保护物名称，再依据映射关系，从保护方案库中提取对应的保护方案，整合形成评估报告。2.根据权利要求1所述的一种村落数字孪生保护评估方法，其特征在于，步骤(1)中所述投影变换和坐标转换的基本方法采用数值解析变换法。3.根据权利要求1所述的一种村落数字孪生保护评估方法，其特征在于，步骤(1)中所述确定村落保护物的地理坐标及物理尺寸具体操作为：s1、确定村落保护物所涵盖的像素点，从而确定村落保护物所涵盖的地理坐标；s2、提取地理坐标中的同轴数字，并取绝对值相加，即为村落保护物的物理尺寸。4.根据权利要求1所述的一种村落数字孪生保护评估方法，其特征在于，步骤(1)中所述多个特征的特征数据，并整合成数据集合即为属性数据。5.根据权利要求1所述的一种村落数字孪生保护评估方法，其特征在于，步骤(1)中所述构建保护物的数据模型的结构过程具体操作为：ss1、确定保护物实体的数据集合，数据集合包括属性名称及数据类型；ss2、对于每一个特征，统计特征在多个属性数据中的原始分布及分布参数；ss3、根据分布参数对特征值进行调整，使得调整后的特征在多个属性数据中的分布为正态分布，并输入至神经网络模型中进行训练。
6.根据权利要求1所述的一种村落数字孪生保护评估方法，其特征在于，步骤(3)中所述计算多个特征数据的相似度值采用相似性度量算法，即rost seat算法。7.根据权利要求1所述的一种村落数字孪生保护评估方法，其特征在于，所属保护物数字孪生模型和危险行为对象数字孪生模型均可通过可视化模块进行查看。

技术总结
本发明公开了一种村落数字孪生保护评估方法，属于村落保护技术领域，该村落数字孪生保护评估方法具体步骤如下：(1)采集并处理村落数据：人工安装监控设备，确定监控设备的地理坐标作为中心地理坐标，并根据监控设备的监控范围，以中心地理坐标为圆心建立空间坐标系，再于空间坐标系中选择一个地理坐标点作为控制点，并将控制点对应监控设备的成像矩阵中的像素点，再将控制点和像素点导入投影变换和坐标转换，本发明能够简化人工采集物理数据的工作，人工劳动强度也进一步降低，同时可准确定位数字孪生后各点的准确地理坐标，且能够简化安全评估结果的阅读，可准确高效的阅览，并执行对应的保护方案。执行对应的保护方案。执行对应的保护方案。


技术研发人员：张家葳 潘洌
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/7/7