[发明专利]一种基于多源数据融合的城市路网积水状态预测方法

说明书

本发明提供了一种基于多源数据融合的城市路网积水状态预测方法，针对当前道路积水监测不足之处，综合利用积水监测数据、交通运行数据等多源监测数据，考虑不同积水环境下的交通运行特点，结合交叉口、路段是否建设有路网积水监测站点分别给出了不同积水状态、不同交通运行情况下交叉口或路段的积水状态和预测分析。以全部交叉口和路段积水判断和预测结果为依据，构建道路不同积水状态分类和颜色划分，建立了路网积水状态预测图，从而将离散点积水监测扩大为路网层面的积水状态分析，得到了受城市内涝影响的中度及以上道路积水分布情况和影响比例，最终实现对路网积水状态的定性和定量预测分析。

技术领域

本发明公开了一种基于多源数据融合的城市道路网积水状态预测方法，属于城市暴雨内涝情景下道路积水状态监测领域。

背景技术

当前，由于城市遭受暴雨影响，城区普遍发生内涝现象，导致车辆人员受困、财产损失、交通中断甚至瘫痪等问题。随着我国城市化进程的加快，城市内涝导致的不利后果愈发严重，严重阻碍了城市的可持续性发展。为了提高对内涝积水的监测水平，并避免内涝发生后造成各种损失，降雨路网积水监测站点能够有效准确监测暴雨发生后积水情况，根据监测数据分析结果，通过发布预警信息，提醒有关人员提前做好准备，规避内涝造成的不利因素，市政、水利、排水、消防等有关部门和单位据此也可启动应急响应方案，及时开展抢险救援工作，从而降低暴雨内涝对城市运转的影响。

为此，通过建设降雨路网积水监测站点可提升对暴雨积水状态的监测能力，并提高暴雨内涝灾害的预报预警水平。但是，由于建设成本、监测范围、实用性等问题，一般仅对个别或重点位置建设了城市降雨路网积水监测站点，并没有大范围、高密度的实现对城市全区域降雨积水的有效监控，即城市一旦发生暴雨，只能得到路网积水监测站点附近的积水情况，是一种离散点的积水监测，无法得到城市路网的积水状态信息，难以实现对路网道路积水状态的监测。

针对现有城市道路积水监测系统的不足，与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)实现了多源数据融合的道路积水状态预测分析，利用道路交通流数据(速度、流量、占有率)、降雨积水数据(路网积水监测站点位、积水深度)等数据，考虑不同积水环境对交通运行的影响，分别结合交叉口、路段交通运行特点，建立不同交通运行情况对应的积水状态，填补了路网积水监测站点不足造成的积水数据信息空白，通过数据挖掘和融合实现对全部交叉口和路段积水状态的监测和预测。

2)建立全路网积水状态预测分析，不完全依赖路网积水监测站点的积水数据，不用大规模建设路网积水监测站点也实现了路网积水状态的估计预测，不仅降低了系统建设成本，并且扩大了积水监测范围，通过对道路积水状态预测实现了路网积水状态监测的全覆盖，如图1所示。

3)形成城市内涝对路网积水影响的定性分析和定量刻画，通过对路网道路建立分类积水标准，确定了城市内涝对道路影响的严重程度，通过建立路网积水状态分布图，以中度和重度积水为内涝标准，可直观、明显的获得内涝对路网的影响范围和比例，以此为基础，可及时开展相关预报预警、交通管控、应急准备、抢险救援等工作。

发明内容

本发明所采用的技术方案是：

本发明为解决城市路网积水状态难以实时、有效监测的问题，公开一种城市路网积水状态预测方法，该方法以路网积水监测数据、道路交通运行数据等为基础数据支撑，综合考虑路网积水监测站点位于道路的不同位置，在其积水状态的基础上，考虑周边交通运行状态，评估其对周边路网积水的影响范围。针对交叉口或路段未建设路网积水监测站点的情况，利用交通运行数据分析交叉口或路段积水状态。在此基础上，综合路网所有路网积水监测站点的积水状态和其周边路网道路影响分析结果，初步建立路网积水状态预测结果。最后，通过对积水状态进行分类，利用不同颜色代表不同的积水状态，建立路网积水状态预测图，可得到受内涝影响的路网积水分布图，从而解决当前只能进行积水点位监测，无法对路网积水状态进行估计，通过本方法实现了对路网积水状态的估计预测。本发明基本方案路线如图2所示，具体采用如下技术方案：