基于水文模型与DEM 3维可视化在洪水淹没中的模拟研究

研究了如何构建3维可视化虚拟场景和洪水演进的动态模拟及其实现方法.基于水文模型和DEM为核心计算方法,对3维洪水淹没构建过程中的技术进行了探讨和研究,研究表明,3维可视化技术与水力学模型结合提高了模型计算结果的准确性和可视性,对于防洪决策及水利工程有重要意义.以长江九江段数据为应用实例,进行3维地形仿真场景模拟及洪水演...     

三维GIS的城市暴雨积涝灾害模拟

针对传统基于二维GIS进行城市暴雨积涝模拟分析不能立体地展现积涝灾害动态演进过程、地物受灾情况的问题,该文提出了基于三维GIS进行城市暴雨积涝灾害模拟分析。该方法综合应用精细化建模与地物拉伸建模技术,通过区域DEM构建、地表路面建模、建筑物建模、地形匹配构建研究区三维模型;以改进的D8算法进行汇水区划分,应用径流系数法进行汇水区产流计算。研究结果表明,该方法能够有效实现三维场景中暴雨积涝积水深度、积水范围计算以及积水深度、受灾房屋、受灾道路可视化表达,为城市暴雨积涝灾害防灾减灾提供技术支撑。     

基于六边形格网的城市内涝洪水演进方法研究

基于六边形格网建模的方式研究城市内涝洪水的演进过程,采用离散格网的方法,建立了一种基于规则多尺度离散格网的城市几何模型,通过三维地形测量数据和二维建筑物矢量数据的融合,形成了规则的地表格网模型,该模型同时考虑了城市地形和建筑等特殊阻拦体。在此基础上,提出了一种逆向的水流推演方法,由洪水的状态反算演进过程,即以洪水的水淹深度为基础,通过与出(排)水口的连通性,计算水淹的范围,由此实现了城市内涝洪水的模拟推演。试验表明,本文方法能够有效地实现城市内涝场景的演进推演,可以为城市防减灾与应急决策提供科学依据。     

基于镶嵌数据集的洪水演进动态模拟

为使洪水演进中计算得到的枯燥的水文数据变得直观形象,进一步丰富洪水演进可视化手段,以离散水深点数据为基础,采用两种空间插值方法,对比了不同插值方法所生成栅格的优劣,选用合适的插值方法创建水深栅格,并通过构建镶嵌数据集实现了洪水的动态演进和可视化,直观形象地模拟了洪水演进的过程,为防洪减灾决策提供技术支持。     

溃坝洪水演进的光滑粒子流体动力学分析

传统GIS在实现溃坝洪水过程模拟时通常是采用无源淹没分析或有源淹没分析方法,这些方法忽略了洪水演进过程中的物理学与动力学因素,模拟结果的时效性、可靠性较差,表达效果也较为简单。针对此问题,该文提出结合光滑粒子流体动力学方法与GIS相关技术实现溃坝洪水演进的三维动态可视化及分析,以光滑粒子流体动力学生成的海量多维时空序列流体粒子数据为基础,研究了粒子数据的建模及时空数据的时空建模技术。最后在自主研发的系统中实现了溃坝洪水演进的三维动态可视化表达及分析,应用效果良好。     

融合分层层次细节和潜在可见集的三维城市场景高效可视化

三维城市场景的可视化是数字城市的关键技术,也是智慧城市提供各种智慧服务的重要环节。三维城市模型中的数据量和复杂度呈几何级数增长,给城市三维场景的数据组织和可视化带来沉重的负担,在当前基于游戏引擎与地理信息系统技术构建的城市级可视化平台中,这类数据很难一次性加载和可视化。针对此问题,本文提出了一种融合分层层次细节和潜在可见集的三维城市场景高效可视化方法,实现了大规模三维城市场景动态调度加载的高效性和三维可视化视觉一致性,并选择深圳市前海区域进行案例试验分析。结果表明,本文提出的基于自适应性空间网格划分的潜在可见集计算方法的平均遮挡剔除率高达76.6%,可以大幅剔除并减低单次加载进三维城市场景的模型数据量;融合分层层次细节和潜在可见集的动态调度,其渲染可视化帧率基本约保持在60帧/s,可以满足三维城市场景高效流畅的可视化体验。     

基于WebGL的交互式三维地理场景构建方法研究

三维模型数据具有多源、异构、海量等特性,复杂三维地理场景的可视化通常需要应用专用软件和大量的计算资源,限制了模型数据的协同应用。本文针对以上问题,借助Web绘图标准WebGL,研究了一种轻量级的三维地理场景构建方法,通过将多源异构三维模型数据进行同构化处理,转换为统一的GL传输格式,实现在浏览器端灵活地整合在线三维模型数据服务以及用户的离线模型数据,充分利用客户端的计算资源,交互式地进行场景构建,实现三维地理场景的网络发布与共享。在此基础上研发了原型系统,以倾斜摄影三维模型、三维小品模型等为数据基础,实现了浏览器端的三维场景整合与发布,验证了该构建方法的可行性。     

基于ArcGIS的洪水淹没分析模拟及可视化

基于数字高程模型(DEM)格网模型,通过改进迭代种子蔓延算法,实现给定水深情况下洪水淹没区的讣算模型,讨论洪水淹没演进过程可视化实现的关键技术,并使用ArcEngine开发包进行二次开发,以二维和二三维两种可视化方式,动态而形象地模拟在指定洪水水位下的洪水淹没演进过程.试验证明,所提出的实现方法切实有效,便于推广应用,为快速、准确及科学地进行洪灾评估洪水风险图的制作提供良好的基础,对洪涝灾害进行评估和预测分析具有重要意义.     

移动VR洪水灾害场景构建优化与交互方法

当前洪水灾害场景三维可视化存在沉浸感差、移动性不足等问题。本文将移动虚拟现实（virtual reality,VR）与洪水灾害场景三维可视化相结合,提出了移动VR洪水灾害场景构建优化与交互方法。该方法首先提出了一种免插件B/S架构下的移动VR场景构建方案,然后从多样化场景数据组织、场景数据量优化控制及自适应调度对移动VR场景构建进行了优化,最后设计了基于凝视的洪水灾害场景漫游探索、信息交互查询等交互分析模式。通过构建试验平台并选择案例进行试验,证明本文方法能够有效支持在智能手机上进行洪水灾害场景流畅地沉浸式展示与交互探索分析。     

基于GIS的DLG数据快速三维建模方法研究

本文分析了三维模型不同构建方式的优缺点,探讨了三维场景模型地理要素的取舍问题,以及利用DLG数据快速构建城市三维模型的方法,并对城市复杂结构地物的快速建模及与场景的融合也进行了研究。最后以赣州市老城区为例,进行了城市三维场景的快速构建,结果证实,DLG数据快速构建三维模型效率高,渲染速度快,成本低,精度相对高。     

数字城市3维景观仿真技术探讨

根据作者的具体实践指出了数字城市3维景观仿真具有信息交互性、分布性、实时浏览和景观再现以及景观真实性等功能特性，从数字城市3维景观仿真的数据获取、数据管理和数据处理以及地理实体到3维景观的转换等方面分析了实现数字城市3维景观仿真的技术思路，并对数字城市3维景观仿真建立工程中的一些关键技术，如景观背景变换、3维对象信息查询、天气效果的实现以及地形构建等进行了探讨。     

三维港口GIS的场景组织与建设过程模拟

针对港口建设研究了三维场景数据组织和建设过程的动态模拟。首先,介绍了复杂三维场景数据分类分区标准和数据建模流程;然后,详细阐述了基于场景分块、多级模型动态调度和"实体-类"模式的复杂三维场景组织和集成方法;最后,提出要素生存周期的概念,将模型与建设时间进度匹配。在此基础上,设计并开发了天津中心渔港三维动态演示系统,实现港口建设过程的三维动态模拟。     

河道洪水演进数值模拟及其在GIS平台上的可视化

针对公共安全应急平台中灾害预测预警和应急处置的快速反应需求,建立了基于圣维南方程的河道洪水演进的水动力学模型。采用库朗格式的特征线方法对基本方程进行数值求解,得出水位和流量沿河道的时空变化关系,在此基础上进一步研究了基于GIS的洪水演进可视化方法。最后,通过天然河道模拟实例验证了所建模型的可靠性和实用性。     

基于Creator和Vega的三维数字小区建模

随着“数字地球”、“数字城市”、“数字......”等观念的提出及虚拟仿真技术的发展,数字小区的建设已受到越来越多的关注。探讨了基于Creator和Vega的虚拟环境下的三维数字小区模型的建立,实现了对管辖区内的所属房产项目进行有效的三维景观再现、空间查询、三维管线设计、三维物业与房产管理、用户的定位管理,对提高小区的物业管理水平有着重要的作用,同时也是数字小区的一个重要发展方向。     

GPU-CA模型下的溃坝洪水演进实时模拟与分析

基于元胞自动机(CA)的局部并行计算特性和统一计算设备架构(CUDA)并行计算架构,提出了GPU-CA的溃坝洪水演进计算模型,重点探讨了溃坝洪水演进元胞自动机模型、GPU模型映射、计算优化、CPU/GPU协同的溃坝洪水演进模拟与分析等关键问题,研发了原型系统,并选择了案例进行初步试验。试验结果表明,在保证溃坝洪水演进模拟结果有效性的情况下,与基于CPU-CA串行计算模式相比,基于GPU-CA的溃坝洪水演进模型计算可提高计算效率,加速比随着元胞格网分辨率的提升而增加,当元胞格网的大小为10m时,模型计算效率的加速比可以达到15.9倍,可支持实时溃坝洪水演进模拟分析与风险评估。     

基于3DGIS的数字江宁的实现

数字江宁系统通过大场景制作、Creator建模、地形数据建库等一系列数据准备步骤,利用ESRI的ArcEngine嵌入式开发组件技术,对江宁区进行了3D数字实现.由此建立的数字江宁将是城市管理的重要内容,它具有实体模型所达不到的仿真空间效果.对相关部门管理人员来说,将城市仿真作为城市管理、公众参与、展现城市的手段,其效果是明显的,身临其境的参与能力使得它必将是城市管理的一种创新手段.     

海量3维数据高效组织及集成研究

随着“数字城市”的推进,3维地理信息系统得到快速发展和广‘泛应用,产生了海量的3维地理空间数据,对3维空间数据的集成管理、并发访问、数据安全研究成为热点．市场对3维仿真系统和地理信息系统融合和统一需求日益迫切。针对“3维数字城市”建设新需求,本文在海缝3维场景组织、空间索引建立和基于关系数据库的存储等方面开展研究．为海量3维空间数据组高效组织和集成管理提供了一条有效途径。