【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及基礎建設，尤其涉及基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法。
技術介紹
1、隨著人類社會的發展和對自然資源的需求日益增長，林業作為自然資源的重要組成部分，被視為實現可持續發展的關鍵領域之一。在這樣的背景下，智慧林業數字孿生技術應運而生，成為推動林業生態保護的重要工具。智慧林業數字孿生技術是將現實世界中的林業系統用數字化模型精確呈現，并通過實時獲取的數據進行模擬、分析和優化的一種技術手段。該技術通過傳感器、監測設備和人工智能等技術手段，實現了人工山體造林施工的數字化模擬和管理。
2、現有的環境模擬系統通過實施削坡處理、排險、掛網、噴播基材、覆土、排水、植被恢復等人工現實模擬植被生長實現。
3、例如公告號為：cn103422509b的專利技術專利公告的一種礦山環境治理方法，包括：（1）削坡處理；（2）排險；（3）掛網；（4）定網；（5）噴播基材；（6）覆網；（7）養護：一年半后，植物自然生長，礦山復綠完成。例如公告號為：cn108532580b的專利技術專利公告的一種矸石山生態環境恢復綜合治理方法，包括：矸石山削坡整形和滅火工程、封閉隔離工程、覆土工程、半柔性快速排水系統工程、營養土構建工程、抗侵蝕植被恢復工程和植被養護系統工程。本專利技術通過合理的矸石山削坡和半柔性快速排水系統，確保矸石山安全、穩定；通過矸石山滅火和封閉隔離，徹底消除矸石山的危害；通過科學合理的客土改良，使植被快速、長久生長；通過抗侵蝕植被恢復技術，抵御風雨對邊坡的侵蝕；通過設計合理的植被養護系統，解決矸石山邊坡植被澆灌、施
4、上述技術至少存在如下技術問題：
5、現有技術中，通過實施削坡處理、排險、掛網、噴播基材、覆土、排水、植被恢復等步驟不能完全模擬人工山體造林中的全部情況，且實驗周期長，存在施工效率低的問題。
技術實現思路
1、本申請通過提供基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，解決了現有技術中施工效率低的問題，實現了施工方案的快速制定和優化。
2、本申請提供了基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，包括以下步驟：通過gps定位、無人機、遙感技術和土壤采樣器設備對人工山體造林施工環境進行實地勘測，收集人工山體造林施工的環境數據；對人工山體造林施工的環境數據進行數據預處理；利用預處理后的環境數據構建數字孿生模型；對數字孿生模型進行模型驗證與調整；對調整之后的數字孿生模型進行環境評估，確定人工山體造林施工的可行性。
3、進一步的，所述收集人工山體造林施工的環境數據的步驟為：利用gps定位山體位置；通過無人機航拍獲取山體整體的地形地貌圖像和三維數據；使用土壤采樣器進行土壤取樣，將樣本送至實驗室進行土壤質地、ph值、養分含量的分析；實時監測并記錄氣候數據；通過現場觀察記錄山體上的植被信息；使用遙感技術：通過衛星遙感圖像，獲取植被覆蓋度。
4、進一步的，所述數據預處理的步驟為：利用gps定位獲取山體位置的數據；將山體位置的數據進行數據轉換，變成csv格式；利用gps定位山體位置坐標；將山體位置坐標并轉換成本地坐標；對環境數據進行數據清洗、篩選、刪除錯誤或重復的坐標點、整合和標準化處理，去除噪聲、填充缺失值、統一數據格式和單位。
5、進一步的，所述數字孿生模型包括幾何模型、物理模型和植被模型，所述幾何模型用于計算綜合環境影響評分，評估環境對人工山體造林的影響情況；所述物理模型用于計算安全系數，評估人工山體造林工程的可行性；所述植被模型用于計算植被密度，評估植被因素對人工山體造林施工環境的影響。
6、進一步的，對所述數字孿生模型進行模型驗證與調整的步驟包括：將幾何模型獲得的綜合環境影響評分與實際觀測的環境影響進行比較，驗證其在模擬地理現象方面的準確性；將物理模型計算得到的安全系數通過與實際考察的安全結果進行對比，評估物理模型在力學計算方面的準確性；將植被模型計算得到的植被密度與實際觀測得到的植被密度進行對比評估植被模型的準確性；通過模擬不同場景下的不確定性因素測試數字孿生模型在不同條件下的穩定性；測試數字孿生模型在長時間運行下的穩定性。
7、進一步的，所述幾何模型的構建步驟：利用本地坐標系統獲取山體中各對象的幾何結構、空間運動、幾何關聯的幾何屬性；使用無人機航拍獲取地形地貌圖像和三維數據；利用三維建模軟件建立基準面；應用傾斜攝影三維建模技術，通過無人機搭載攝像頭，同時以四個垂直角度為地面物體拍照，獲取地面物體的外觀、位置、高度、坡度屬性，獲取生物物種數量、個體總數；利用bim技術構建幾何模型；通過構建多級、多層次的實例化、非實例化緩存來生成場景數據調度優化后的幾何模型。
8、進一步的，所述構建幾何模型的公式為：
9、；
10、式中：表示綜合環境影響評分，表示地質穩定性的影響系數，表示抗滑力，表示滑動力，表示植被覆蓋潛力的影響系數，表示植被覆蓋度，m表示群落中的物種數量，n為觀察到的個體總數，p表示植被凈初級生產力，k表示土壤抗侵蝕力，f表示坡度。
11、進一步的，所述物理模型的構建步驟：收集與山體物理特性相關的山體數據；利用地質勘探方法獲取山體內部結構和巖石力學性質數據；使用三維地質建模軟件，根據山體數據構建山體結構模型；在山體結構模型的基礎上，利用伯努利方程建立山體的物理模型，分析外部載荷；模擬人工山體造林施工過程、預測山體安全系數。
12、進一步的，所述物理模型的力學公式為：
13、；
14、式中：表示安全系數，表示阻力系數，表示山體暴露于風中的投影面積，表示空氣密度，風速，e表示常數。
15、進一步的，所述植被模型的構建步驟：根據預處理后的環境數據設置模型的初始條件；設置植被模型參數，參數包括生長率、死亡率、遷移率、植被覆蓋度；基于生態學原理定義植被的生長、死亡、遷移規則；根據地理數據和生態數據，構建植被模型；所述植被模型模擬植被在目標區域的空間分布；使用獨立的數據集對植被模型進行驗證，評估植被模型的準確性；運行模型，模擬植被在目標區域的生長和動態變化；輸出模型模擬結果。
16、本申請提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
17、1、通過利用gps定位、無人機航拍等先進技術收集人工山體造林施工環境數據，從而確保了數據的準確性和實時性，進而實現了施工方案的快速制定和優化，有效解決了現有技術中施工效率低的問題。
18、2、通過數據預處理和數字孿生模型的構建，從而準確模擬和預測施工對環境的潛在影響，進而實現了及時采取必要的保護和恢復措施降低環境風險、提升生態環境的保護水平。
19、3、通過基于數字孿生的施工環境評估，從而更準確地預測施工過程中的資源需求、合理調配人力、物力和財力資源，進而實現了資源的優化配置和高效利用。
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1.基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述收集人工山體造林施工的環境數據的步驟為：
3.如權利要求1所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述數據預處理的步驟為：
4.如權利要求1所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述數字孿生模型包括幾何模型、物理模型和植被模型；
5.如權利要求4所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：對所述數字孿生模型進行模型驗證與調整的步驟包括：
6.如權利要求4所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述幾何模型的構建步驟：
7.如權利要求6所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述構建幾何模型的公式為：
8.如權利要求4所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述物理模型的構建步驟：
9.如權利要求8所述基于數字孿生的人
10.如權利要求4所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述植被模型的構建步驟：
...【技術特征摘要】
1.基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述收集人工山體造林施工的環境數據的步驟為：
3.如權利要求1所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述數據預處理的步驟為：
4.如權利要求1所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：所述數字孿生模型包括幾何模型、物理模型和植被模型；
5.如權利要求4所述基于數字孿生的人工山體造林施工環境評估方法，其特征在于：對所述數字孿生模型進行模型驗證與調整...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊忠波，李欣庭，吳瑤，楊雨昕，
申請(專利權)人：長島陽光園林綠化有限公司，
類型：發明
國別省市：
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