行道树风荷载模拟方法技术

本申请公开一种行道树风荷载模拟方法

【技术实现步骤摘要】
行道树风荷载模拟方法、装置、电子设备和存储介质


[0001]本申请属于计算机技术和土木工程
，更具体地说，是涉及一种行道树风荷载模拟方法
、
装置
、
电子设备和存储介质
。

技术介绍

[0002]随着城市对绿色低碳生态环境需求的持续增加，承担城市绿化功能的行道树栽种数量和种类在不断增加，成为了城市基础设施系统的重要组成部分
。
行道树属于风致易损物，每年由台风
、
大风引发的行道树断枝与倒伏所形成的次生灾害，对城市居民的生命和财产安全造成巨大威胁，经济损失巨大
。
因此，准确评估行道树的风荷载特征及其在风荷载作用下的响应特性和破坏模式对城市绿化系统的防灾减灾规划具有重要指导意义
。

技术实现思路

[0003]本申请实施例的目的在于提供一种行道树风荷载模拟方法
、
装置
、
电子设备和存储介质，能够实现对行道树承担风荷载的情况进行准确的模拟和评估
。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种行道树风荷载模拟方法，包括：
[0005]获得行道树的激光点云数据；
[0006]根据激光点云数据，建立行道树的树形模拟模型；
[0007]获得模拟风环境中，树形模拟模型在模拟风场下的形态参数变化信息；
[0008]根据形态参数变化信息，获得对行道树的风荷载模拟结果
。
[0009]第二方面，本申请实施例提供一种行道树风荷载模型生成方法，包括：
[0010]获得行道树的激光点云数据；
[0011]根据激光点云数据，确定行道树的第
N
级枝干；
N
为大于1的整数；
[0012]确定第
N
级枝干的枝叶端的等效球体；
[0013]将等效球体与行道树的树干对应的模型部分进行组合，得到行道树的树形模拟模型；树干包括行道树的主杆至第
N
‑1级树干
。
[0014]第三方面，本申请实施例还提供一种行道树风荷载模拟装置，包括：
[0015]点云数据获得模块，用于获得行道树的激光点云数据；
[0016]模型建立模块，用于根据激光点云数据，建立行道树的树形模拟模型；
[0017]参数变化模块，用于获得模拟风环境中，树形模拟模型在模拟风场下的形态参数变化信息；
[0018]结果模块，用于根据形态参数变化信息，获得对行道树的风荷载模拟结果
。
[0019]第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器，处理器与存储器耦合，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序或指令，以使得电子设备实现如本申请任意一项实施例提供的行道树风荷载方法
。
[0020]第五方面，本申请实施例还提供一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行本申请任意一项实施例提供的方法
。
[0021]本申请实施例提供的行道树风荷载模拟方法
、
装置
、
电子设备和存储介质，能够对行道树在风力
(
风场
)
作用下的形态变化进行模拟和评估，获得行道树的风荷载特征及其在风荷载作用下的响应特性和破坏模式，对城市绿化系统的防灾减灾规划具有重要指导意义
。
有助于针对城市的环境信息，包括通常情况下一年四季城市环境中的风场强度信息，进行行道树的树种选择
、
树形修剪等工作，减少行道树因为被风力破坏而存在的经济隐患和安全隐患
。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0023]图1为本申请实施例提供的行道树风荷载模拟方法操作流程示意图；
[0024]图2为本申请一种示例提供的激光点云数据所表达的树木示意图；
[0025]图3为本申请一种示例中树形模拟模型示意图；
[0026]图4为本申请实施例提供的一种树形模拟模型计算域示意图；
[0027]图
5A
为本申请实施例提供的一种树形模拟模型的等效球体随着风速变化程度示意图；
[0028]图
5B
为本申请实施例提供的一种树形模拟模型的等效球体的顺风向阻力随着风速变化示意图；
[0029]图
6A
‑
图
6D
为采用本申请实施例提供的行道树风荷载模拟方法中的树木的破坏系数随着风速变化示意图；
[0030]图
7A
为本申请实施例提供的行道树风荷载模拟方法中，模拟0°
风向角时树木破坏率随着风速变化示意图；
[0031]图
7B
为本申请实施例提供的行道树风荷载模拟方法中，模拟
90
°
风向角时树木破坏率随着风速变化示意图
。
[0032]上述附图所涉及的标号明细如下：
[0033]41、
侧面；
42、
顶面；
43、
底面
。
具体实施方式
[0034]为了使本申请所要解决的技术问题
、
技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明
。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请
。
[0035]本申请实施例提供的一种行道树风荷载模拟方法，执行流程如图1所示，包括下述步骤
S11
‑
S14。
[0036]步骤
S11
：获得行道树的激光点云数据
。
[0037]本申请实施例中，行道树是指种在道路两旁及分车带，给车辆和行人遮荫并构成街景的树种
。
道路绿化作为城市绿地系统的网络和骨架，成为系统连续性的主要构成因素，直观反映城市风貌的作用十分突出
。
使用较多的行道树种有悬铃木
(
法国梧桐
)、
椴树
、
白
榆
、
七叶树
、
枫树
、
喜树
、
银杏
、
马褂木
、
樟树
、
广玉兰
、
含笑
、
女贞
、
青桐
、
杨树
、
柳树
、
槐树
、
池杉
、
榕树
、
水杉等...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种行道树风荷载模拟方法，其特征在于，包括：获得行道树的激光点云数据；根据所述激光点云数据，建立所述行道树的树形模拟模型；获得模拟风环境中，所述树形模拟模型在模拟风场下的形态参数变化信息；根据所述形态参数变化信息，获得对所述行道树的风荷载模拟结果
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述激光点云数据，建立所述行道树的树形模拟模型，包括：根据所述激光点云数据，确定所述行道树的第
N
级枝干；确定所述第
N
级枝干的枝叶端的等效球体；将所述等效球体与所述行道树的树干的样条曲线扫掠体进行组合，得到所述行道树的树形模拟模型；所述树干包括第
N
级枝干至主干；所述树形模拟模型为湍流模型
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述第
N
级枝干的枝叶端的等效球体，包括：计算所述激光点云数据中，所述行道树的第
N+1
级枝干以及第
N+1
级枝干以上的枝叶端所占据的像素数；根据所述像素数和所述第
N
级枝干的参数，确定所述第
N
级枝干的重心以上的枝叶端的表面积；根据所述第
N
级枝干的重心以上的枝叶端的表面积，创建等表面积的球体，作为所述等效球体；所述等效球体与所述第
N
级枝干的以上的枝叶端等效
。4.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述行道树的第
N
级枝干至主干对应的激光点云数据，获得所述行道树的第
N
级枝干至主干组成的树干的样条曲线；生成所述样条曲线的扫掠曲面；根据所述扫掠曲面，得到所述样条曲线扫掠体
。5.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述树形模拟模型被配置为：在风速小于第一设定阈值且大于第二设定阈值的情况下，所述等效球体的直径收缩变化程度与风速呈线性正比关系；在风速超过所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李利孝，孙梦思，蔡鸣，狄少伟，龙武剑，梅柳，熊琛，罗启灵，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：