基于增强现实的心墙堆石坝碾压施工过程可视化研究

针对现有的心墙堆石坝碾压施工过程可视化研究主要依靠虚拟现实方法，无法结合实际施工场景进行可视化分析，同时虚拟三维场景的构建消耗资源多且与实际施工场景有较大差别的问题，提出基于增强现实的心墙堆石坝碾压施工过程可视化方法。通过碾压轨迹的绘制来构建虚拟施工场景；借助摄像头与相机云台，通过坐标转换实现相机参数获取与虚拟相机注册；将摄像头采集的真实施工过程图像与虚拟施工场景通过跟踪注册进行虚实融合，结合实时监控、Web Service、射线检测、碰撞检测等技术，将获取的施工进度、施工质量等信息与真实施工场景进行耦合，实现增强现实环境下心墙堆石坝碾压施工过程的可视化展示与交互分析。此方法为施工管理人员结合现场实际对碾压施工过程进行分析管理提供了有效手段，提高了碾压施工过程管理的信息化、可视化水平。     

淮阴竹络坝灌区三维虚拟地理场景构建关键技术研究

针对灌区三维虚拟场景构建的多源异构数据,提出了支持灌区水工建筑物三维模型(BIM)与三维虚拟地理场景模型(3D GIS)构建数据采集总体技术路线与技术方法;从宏观尺度灌区地理场景与微观尺度水利设施内部场景可视化2个方面研究了三维虚拟地理场景构建方法;对涉及的基于Cesium的地理场景高效渲染、三维地形模型与水利工程模型无缝融合、水系线性要素空间建模、闸口等点状物建模、水文要素的动态渲染、多尺度模型加载关键技术问题提出了解决方案.根据淮阴竹络坝灌区的特点,采用了"GIS+BIM"融合模式构建了灌区三维虚拟地理场景,为数字灌区建设奠定了基础.     

VRML技术在水工建筑物设计中的应用

应用VRML虚拟现实技术构建基于交互式虚拟环境的水工建筑物的浏览系统,提出了在AutoCAD环境下建立三维模型,在3DSMAX环境下加入渲染效果,建立逼真虚拟原型,在VRML建立的虚拟场景中进行实时交互浏览的基本思路.     

水工模型实训平台三维可视化设计与实现

三维可视化技术在水利水电工程设计中的广泛应用,有效的提升了设计质量及效率。本文采用目前水利水电行业中广泛运用的Micro Station三维设计平台,针对水工模型实训平台的参观及运用演示功能,借助软件强大的参考及建模功能,在有限场地内集成了水利水电工程中常见的水工建筑物三维模型。运用结果表明:在水工模型实训平台有限空间内,在满足平台功能定位条件下,通过对实际工程的三维模型文件的适当加工及修改后加以参考引用,能更快地完成众多水工建筑物模型的集成布置,显著减少建模时间;同时通过三维设计展示的虚拟真实场景,通过软件漫游功能,能直观反映参观效果,更好的优化设计。     

虚拟现实技术在数字流域中的应用初探

论述了数字流域中虚拟仿真现实系统的设计与实现。系统利用MultigenCreator构建场景建筑物模型并实现快速显示,利用Vega的软件环境生成三维地形场景和系统设计。仿真结果表明,该系统形象地虚拟了流域内的各种地形场景、水电站及其它重要水工设施,对于实现三维漫游与查询、空间分析和三维图形管理功能具有重要的作用。     

蓄能电站群水工安全监测信息监控平台研发

蓄能电站库坝势能高且水位变动频率高、速度快,水道工作水头高,水工建筑物运行性态和安全对工程效益发挥、公共安全和电网安全意义重大。提出了统一的蓄能电站水工建筑物安全监测数据库表结构及对象标识符命名规则,构建了针对抽水蓄能电站水工建筑物、水工监测设备的对象模型,构建了普适于商用云计算基础设施即服务(IaaS)的蓄能电站群水工监测信息数据中台。研发了针对蓄能电站群水工建筑平台监测数据进行编组分析、相关性分析、回归分析,并通过有限元计算模型进行大坝长期性态实时在线反演分析,融合散点数据形成连续分布大坝数字孪生模型的分析功能微服务体系和技术中台。开发了对蓄能电站水工安全监测数据复杂查询分析和空间分布特性展示,基于BIM模型进行水工建筑物和监测设施三维轻量化展示查询和漫游,对监测设备故障、构筑物病害进行实时预警的业务前台,提出了基于水工建筑物数字孪生模型、通过VTK架构实现大坝性态数字孪生模型线上交互分析和三维展示浏览的可视化方法。监控平台可实时监控、分析、预测蓄能电站群(亦能应用于常规水库水电站枢纽群)安全性态,为工程运行管理提供技术基础。     

泄洪雾化的粒子系统模拟及三维可视化

本文在泄洪雾化水流基本运动模式控制下，提出了基于粒子系统的泄流运动及雾化降雨的三维模拟与可视化方法，并且基于地理信息系统(GIS)技术建立了坝区地形及建筑物数字模型，实现了泄流水舌挑射运动、沿程掺气扩散、跌水碰溅以及雾化降雨场景的逼真模拟，为工程人员提供了一个可视化的设计与决策环境，并可为进一步研究“虚拟泄洪”提供理论基础。     

基于CATIA的心墙堆石坝三维可视化交互系统

目前大坝施工仿真建模中多是基于Geographic Information System(GIS)或3DS MAX软件构建的施工场景,其三维模型存在精度不高,不易修改,相似模型也不能重复利用等问题。本文将CATIA引入心墙堆石坝施工仿真建模中,即利用CATIA的三维建模技术构建了心墙堆石坝的三维施工场景。关键技术包括骨架设计技术、参数化技术、知识工程技术和设计过程模块化技术,并通过三维数字建模来模拟整个建筑物的信息。以某心墙堆石坝为例,建立了基于CATIA的心墙堆石坝施工仿真系统平台,实现了基于Brower/Server(B/S)的堆石坝施工场景的远程交互,可为堆石坝施工管理提供理论与技术支持。     

大型输水工程网络三维场景建设关键技术研究

为了直观展示大型输水工程的整体规划设计和建设成果,给调水管理部门运行管理和综合决策提供技术支持,以南水北调中线一期工程为研究对象,运用数字地球理念,针对工程距离超长、建筑物规模庞大及地形复杂等特点,研究了长距离大范围网络三维场景建设关键技术问题,分析了三维场景构成要素及难点。通过试验论证提出了长距离大规模工程建筑物在Skyline平台上基于三维模型部件和位置的分组切割和融合方法,解决了地球表面长距离大范围工程建筑物与高精度地形表面模型的无缝集成及海量数据的流畅加载问题,实现了大型输水工程三维场景的网络在线快速浏览和三维分析应用。该技术在南水北调中线一期工程三维场景建设中取得良好应用效果,为类似长距离大范围输水工程网络三维场景建设及分析应用提供参考。     

基于Cesium的WebGIS流域虚拟场景搭建

为了在Web端更直观展示三维数字流域可视化信息,结合广泛运用于实际工程项目的倾斜摄影技术、BIM模型、WebGL可视化等前沿热点技术,介绍了基于地图引擎Cesium搭建流域虚拟可视化场景环境的方法。Cesium是一个基于WebGL的开源三维地图引擎,它解决了传统插件式Web三维虚拟场景兼容性差的问题,实现跨平台三维流域信息Web端流畅加载。采用Java Script与WebGL为开发语言,基于B/S架构,采用缓存下载、切片技术实现地形与影像的集成加载;采用3DMAX、Revit、Super Map iDesktop等工具实现倾斜摄影模型与精细模型的转换与集成加载;采用nginx反向代理,Ajax异步调用技术实现水情信息的集成可视化;最后达到了流域多种信息集成显示的效果,对基于Web的流域仿真具有较好的参考价值。为流域模拟仿真WebGIS平台探索了快速智能的搭建方案。