数字孪生峡江水利枢纽工程多尺度建模及可视化渲染关键技术应用

为探索实现物理流域及水利工程的数字化映射,提出多尺度建模和可视化渲染技术方案,并深入探讨无人机倾斜摄影、BIM、三维激光扫描等多尺度建模技术,以及实时渲染引擎、多细节层次处理、仿真渲染优化等可视化渲染技术。以数字孪生峡江水利枢纽工程应用为例,采用 GIS 与 BIM 的可视化方法,对模型数据进行层次划分,实现可视化渲染,构建峡江水利枢纽工程宏观、局部、微观等 3 个层面的可视化模型,实现工程多时态、全要素地理空间数字化映射,有效支撑上层智慧化业务应用建设,为多尺度建模和可视化渲染在水利行业的应用提供参考。     

长距离引调水工程建设期BIM技术应用研究

针对长距离引调水工程建设期线路长、现场监管难、参与方多、沟通难等问题,以滇中引水工程建设期为例,根据项目特点及管理要求,建立BIM标准体系,创建建设期BIM模型,实现BIM协同,进行施工模拟及可视化交底。应用BIM技术实现电子沙盘及虚拟漫游,并通过BIM模型将建设期数据整合挂接至“智慧滇中引水”建设管理信息系统,融合GIS技术,进行工程建设辅助管理及文明施工监管,从而对安全质量、投资控制、进度管控、施工形象、现场监控等工程建设期核心内容,进行协同监测及管控并实现可视化图表展示,落实工程建设期的标准化和规范化管理,为BIM技术在长距离引调水工程的应用提供参考。     

数字孪生技术在引江补汉工程全生命期的应用探讨

针对深埋长大隧洞工程全生命期数字孪生建设研究较少的现状,以引江补汉工程为例,构建信息化基础设施、数字孪生平台、业务应用,以及网络安全、保障体系“三横两纵”的全生命期数字孪生引江补汉工程总体架构,探讨多源异构数据融合治理、BIM模型动态更新与场景加载、多场景多目标嵌套模拟仿真等技术难点与解决思路,设计以提升不良地质风险识别与管控、隧洞动态支护、施工仿真与资源配置优化、工程安全分析预警“四预”能力为核心的工程全生命期孪生应用场景与功能,指导后续项目实施,并为类似工程提供借鉴。     

小清河流域数字孪生智慧平台设计与应用

针对水利工程管理和洪水灾害预防的关键问题，通过研究和应用数字孪生技术，提出一种基于数字孪生智慧平台的解决方案，旨在提高水利工程的管理效率和预防洪水灾害的能力。通过建立小清河流域的数字孪生模型，实现对流域实际工程场景的数字化建模和仿真。同时平台集成防洪“四预”体系，能提供准确的洪水预测和预警信息，有效应对洪水灾害。小清河流域数字孪生智慧平台的设计与应用可为洪水灾害预防和工程项目实施提供重要的技术支持和决策依据，有助于提高管理效率，减少灾害损失。     

基于数字孪生机房的三维可视化监控系统的设计与实现

针对当前机房的监控管理方式单一、实时性差、透明度低等问题,构建了一种基于数字孪生机房的三维可视化监控系统。以数字孪生的五维模型为指导,构建机房虚拟场景,实现机房三维可视化。论文采用Three.js三维引擎搭建机房三维场景,使用JavaScript语言实现各模块间的功能交互,运用深度学习算法完成机房故障诊断的功能。实验证明:基于数字孪生的机房三维可视化监控系统可以实时监测系统状态,动态展示设备信息,提高了管理效率。     

数字孪生水下三维实景数据底板获取技术研究

为了获取高精度的水下三维模型细节纹理结构,满足数字孪生建设对水下三维实景数据底板获取的需求,实现对水下构筑物的实时可视化动态监测,基于GNSS技术、USBL技术研究构建了水陆一体化定位技术,融合水陆一体化定位技术、有缆ROV和水下摄影测量设备等研发了水下摄影测量系统,实现了数字孪生水下三维实景数据底板的获取,并采用多波束测深系统、水下三维全景成像声纳系统等对水下摄影测量系统获取的三维实景模型数据成果精度进行了验证,结果表明：水下摄影测量系统获取的三维实景模型精度满足规范要求,可用于数字孪生流域、工程等水下基础数据底板的建设,也可为水下高精度三维场景重构再现和水利工程水下构筑物实时动态监测提供技术支撑。     

基于数字孪生的周公宅水库防洪“四预”系统构建与应用

以构建数字孪生流域、开展智慧化模拟、支撑精准化决策为实现路径,利用天空地一体化空间数据底板、多维智能感知数据、以及专业模型网格数据和计算结果数据等几类多源异构数据,进行数据汇聚和融合,采用WebGL孪生引擎进行可视化展示,构建数字孪生流域;聚焦流域防洪数字化场景,通过山区集总式水文模型和洪水演进模型对洪水过程进行预报和模拟,形成包括预报调度一体化、区域联防预警一体化、模拟仿真预演、决策建议方案等功能的四预孪生系统。本文以周公宅水库为具体研究对象,探索了具有水库工程的中小流域数字孪生建设的相关关键技术和应用场景构建,提供了建设思路和案例参考。     

CAD 下三维建模研究

以辽宁工程技术大学校园为例首先应用Auto CAD 2007对校园内建筑物、场地、草坪及附属设施进行三维建模,通过操作和研究使Auto CAD 2007三维建模技术和方法更加成熟和灵活,之后研究AUTO CAD 2007三维模型的应用,将建好的三维模型分类添加好图层以后加载到Arc GIS 9.2软件中,在Arc GIS 9.2软件中实现三维数字校园。最后通过三维建模的操作和研究及在Arc GIS 9.2软件三维数字校园的实现把Auto CAD 2007三维建模与3DS MAX建模做详细对比找出Auto CAD 2007三维建模比其他3D软件更加适合应用于GIS的优势。     

综采工作面三机数字孪生及协同建模方法

针对现有煤矿设备数字孪生建模方法主要侧重对单一设备进行建模,缺少三机耦合协同关系分析的问题,提出了综采工作面三机数字孪生及协同建模方法。采用智能体建模方法构建包含感知单元、控制单元和执行单元的采煤机、液压支架、刮板输送机智能体模型,依据三维建模流程构建对应的可视化模型,以智能体模型驱动三维模型运动,二者结合构成三机数字孪生模型;采用离散事件建模方法构建涵盖三机数字孪生模型交互过程的协同工艺模型,按照时序梳理三机开采工艺,形成三机协同工艺时序表。数字孪生模型用于描述综采三机的状态与行为,进行个体层面的仿真计算;协同工艺模型用于表征数字孪生模型之间的时序动作转换,实现对三机协同过程整体的推演。采煤机数字孪生模型的摇臂升降仿真实验结果表明,与真实设备测量数据对比,模型误差小,摇臂倾角平均误差为2.3°;液压支架数字孪生模型的连续升柱动作仿真实验结果表明,模型与真实设备的一致性好,与真实设备测量数据对比,角度平均误差为0.14°,行程平均误差为6.3 mm;结合煤矿实际生产日志对构建的三机协同模型进行虚实仿真实验,结果表明,所构建的综采工作面三机数字孪生模型与真实设备实现了相互映射,仿真结果与...     

基于三维仿真的输（调）水系统实时调控实现平台研究

以南水北调中线工程为例,研制基于三维仿真的输(调)水系统的实时调控实现平台。研究虚拟仿真平台的构建、海量数据的分页调度、碰撞检测、闸门建模等技术,实现场景三维可视化与漫游、二维导航图与三维场景的实时联动、基于三维场景的集成查询与显示、基于水量调度模型的调水方案的分层显示、基于水动力学模型的三维水面动态模拟和流场动态可视化、基于实时调控的闸门可视化动态仿真等功能。该平台可为南水北调中线工程运行管理决策支持系统建设提供技术支撑,并为相似工程提供借鉴。     

基于 BIM 及 3D GIS 的城市水务应用项目管理平台

通过分析上海市2018年水务重大工程建设项目的现状及水务重大工程2019年建设计划,上海市水务水利工程数量、体量和复杂度逐年增加。为了贯彻落实上海市及水务局关于推广BIM应用技术的文件精神,顺应政府工程监管信息化的发展,缓解工程管理监管难度,上海市水务局在前期已开展的相关BIM模型轻量化展示、3D GIS等关键技术预研的基础上,决定建设BIM数据中心及相应的水务应用管理协同平台。项目管理平台利用云架构,大数据,BIM,3D GIS,无人机数据采集等技术,系统基于B/S结构,BIM模型轻量化采用WebGL 3D绘图协议,实现二维与三维结合、实景和BIM模型结合。该平台在模型共享、工程数据共享、工程展示及监管中发挥了一定作用。     

数字孪生三门峡水利枢纽综合设计与应用研究

该项目建设主要是利用数字高程数据、摄影影像信息与各类涉水要素信息、水利专业模型及人工智能应用技术等,建立一个基于3d地球的表达三门峡水库现实世界的虚拟仿真环境,构建一个包含GIS+DEM+DOM的数字孪生平台,使其能够全空间方位、全时间过程、全要素信息地为三门峡水利枢纽防汛抗旱决策、水资源调度与运行管理等提供支持服务,使其应用功能基本实现智慧化。     

湖南省现代水利信息技术平台实践研究

为促进湖南省水利管理智慧化，推进水利现代化，以湖南省省水利工程大数据融合为基础，各类水利数字工程和专业分析数学等模型为支撑，智能决策和智慧应用服务为出发点，对现代水利信息技术平台进行探索，主要研究水利信息技术平台中的工程可视化系统。该系统采用物联网、建筑信息模型、三维地理信息系统、BIM轻量化引擎等技术方法，定制化开发各项功能，通过分析典型堤垸、规划管理及工程建设管理等3个典型应用场景的建设，表明了平台在不同场景下的都可适用。本研究可推动水利数字工程的实施和应用，提升水利信息化应用水平，促进水利工程管理现代化。     

基于三维设计的自动辅助评审系统开发

针对目前三维设计评审仍处于起步阶段,三维设计评审的流程、评审指标库等相关规范还未统一的问题,设计了对三维设计成果进行评审的计算机辅助系统。通过BIM工具建模、机器学习算法预警技术等,建立起满足工程建设相关标准规范要求的数字化评审计算机辅助系统。该系统立足实用化,结合智能评审的要求。同时系统梳理了各专业的共性需求,深入分析了三维模型业务评审应用场景,实现了三维设计成果模型识别、评审指标数据自动提取、空间量测、施工模拟、自动预警、自动生成检测报告等功能。     

BIM 和GIS 的空间语义数据集成方法及应用研究

随着数字城市和智慧城市的建设发展,建筑信息模型(BIM)和地理信息系统(GIS) 的集成被广泛研究和应用。目前的集成研究主要是通用数据标准IFC 和CityGML 之间的空间和 语义转换,但由于应用领域和空间尺度等差异,存在信息错误和丢失、几何语义信息耦合度低、 应用拓展性差等问题。为此提出了一种兼顾三维实体对象和地理空间对象的三维城市数据模型, 研究了BIM 和GIS 的空间和语义数据的提取、处理和转换方法,设计了BIM 和三维GIS 的集 成应用框架并在三维可视化平台上进行验证和初步应用。该方法可实现BIM和GIS 信息在几何、 语义、精度上的完全融合,避免了传统的数据转换带来的信息缺失,在多尺度的空间和语义信 息分级存储和加载显示方面存在着优势,有利于实现大规模、高精度的建筑和城市信息的高效 集成。     

基于BIM+Cesium三维可视化校园系统的设计与实现

构建具备“三维可视化”、“信息化”、“数字化”特征的校园平台是智慧校园建设的基础点,现有校园平台大多使用传统建模工具融合C/S架构的GIS平台搭建,缺乏模型信息统一整合、趋于平面化且可视化水平较低、不具备跨平台等问题;BIM技术因其数据整合模式有效提高了建筑业信息化水平,文章结合BIM技术二三维信息整合及WebGIS-Cesium框架免插件、可跨平台的优点,以本校作为建模原型借助Revit软件建模及二次开发、文件流等技术,基于B/S架构开发兼备可视化、信息化及跨平台能力的校园平台,实现了地图显示模块、建筑物信息查询模块、空间GIS模块、地物对应查询模块及其子功能;通过测试,设计的系统工作可靠可行,满足校园平台需求。     

BIM技术在珠三角水资源配置工程中的集成应用

针对水利工程行业数字化、信息化、智慧化水平较低,生产管理手段较落后问题,基于珠江三角洲水资源配置工程探索研究施工阶段BIM技术的集成应用,以BIM技术为基础,结合其他数字化与信息技术,搭建基于BIM技术的多维度数据管理支撑平台,从态势分析与辅助决策(进度、质量、安全、资金)、基于BIM+GIS的专题应用(盾构机与TBM设备状态跟踪与高效运行可视化应用场景、地下工程与地面设施影响监控保障可视化应用场景、地面场景720全景图像虚拟现实呈现、VR/AR培训体验)两大方面为切入点进行深度应用,将BIM+GIS模型与工程建设管理要素相结合,实现精确、可视化的工程管理,提高工程管理的精细化程度和业务决策效率。这一应用经验也标志着数字化技术正颠覆着原先的传统工程建管模式,积极推动数字化转型。