[发明专利]一种真实树木对街道污染物运移影响的模拟方法

权利要求书

1.一种真实树木对街道污染物运移影响的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

扫描城市街道的真实树木获取树木三维点云数据；

对所述树木三维点云数据进行分离得到枝干点云数据及枝叶点云数据，根据所述枝干点云数据重构树木的枝、干实体数据；

建立城市街道三维网格；

将树木的枝、干实体数据结合到城市街道三维网格，得到树木枝干—街道体系网格；

建立城市街道内的气流在流动过程中的质量守恒方程和动量守恒方程；

根据枝叶点云数据，在所述树木枝干—街道体系网格内建立标记关系，并在标记的网格点上建立树叶对气流流动的阻力源辅助方程；

建立在真实树木影响下的污染物运移的对流扩散方程；

在所述树木枝干—街道体系网格中耦合求解所述气流在流动过程中的质量守恒方程和动量守恒方程、所述树叶对气流流动的阻力源辅助方程、所述污染物运移的对流扩散方程，得到在真实树木影响下的污染物的运移过程及污染物在街道内的空间分布。

2.根据权利要求1所述的一种真实树木对街道污染物运移影响的模拟方法，其特征在于：所述扫描城市街道的真实树木获取树木三维点云数据包括利用三维激光扫描仪分别以竖直模式和水平模式多站扫描真实树木得到树木三维点云数据。

3.根据权利要求2所述的一种真实树木对街道污染物运移影响的模拟方法，其特征在于：在对所述树木三维点云数据进行分离之前，对树木三维点云数据进行处理，包括：

选取所述树木三维点云数据中的同名点云数据进行多站数据的匹配、拼接，并利用滤波器去除噪声点得到处理后的树木三维点云数据。

4.根据权利要求3所述的一种真实树木对街道污染物运移影响的模拟方法，其特征在于：对处理后的树木三维点云数据进行分离得到枝干点云数据及枝叶的点云数据包括：

依据处理后的所述树木三维点云数据中的局部点云的轴方向点云分布密度和主方向相似度对真实树木的结构进行区分，实现对处理后的树木三维点云数据进行分离得到枝干点云数据及枝叶的点云数据；

所述根据所述枝干点云数据重构树木的枝、干实体数据包括：

依据迪杰斯特拉算法计算得到所述枝干点云数据中所有点到根节点的最短路径，根据路径信息对所述枝干点云数据中的树木的枝、干点云数据进行水平集划分；

将每一水平集的点云拟合投影到相应的最优切平面，对该最优切平面上的所有投影点进行圆拟合，得到的拟合圆心为骨架点；

建立所述骨架点拓扑结构并生成骨架线；

以骨架线为轴心绘制广义圆柱体完成单个树木枝条的重建工作，生成树木的枝、干实体数据的STL文件。

5.根据权利要求4所述的一种真实树木对街道污染物运移影响的模拟方法，其特征在于：所述建立城市街道三维网格包括：

建立街道物理模型，利用Gambit网格划分工具在该街道物理模型上进行网格划分；

通过设置网格划分的参数实现在该街道物理模型内生成六面体结构化的城市街道三维网格，所述参数包括网格数量、网格类型。

6.根据权利要求5所述的一种真实树木对街道污染物运移影响的模拟方法，其特征在于：所述将树木的枝、干实体数据结合到城市街道三维网格，得到树木枝干—街道体系网格，包括：

将所述树木的枝、干实体数据结合到城市街道三维网格中，得到树木枝干—街道物理模型；

采用OpenFOAM开源流体力学代码中的snappyHexMesh功能读取所述树木枝干—街道物理模型，对该树木枝干—街道物理模型通过设置网格划分的参数进行网格分裂，删除位于树木枝干内的网格，再根据树木枝干表面几何信息对齐网格点；

经多次循环迭代，控制该树木枝干—街道物理模型中的网格质量，增加边界层，得到树木枝干—街道体系网格。