基于ArcGIS的洪水演进三维动态可视化系统设计

由于未考虑洪水演进过程的离散性和不稳定性，导致洪水演进模拟精确度较低。为此，提出一种基于ArcGIS的洪水演进三维动态可视化系统。引入ArcGIS进行洪水演进三维动态可视化研究，以二维浅水方程为基础组件，用于干河床的平面二维洪水演进计算模型，使用有限差分法进行离散分析。以ArcGIS为基础平台，组建基于ArcGIS的洪水演进三维动态可视化系统，实现洪水演进计算模拟和可视化的无缝结合。仿真实验结果表明系统能够有效提升洪水演进模拟精确度，同时有效加强系统的稳定性以及运行效率。     

洪水演进模拟的三维可视化研究

洪水资源利用的关键在于了解洪水的发生过程及其运动规律,再现洪水的演进状态。通过对流域三维地形仿真、洪水演进模拟的三维可视化研究,以GIS数据为基础,采用VC++结合OpenGL的可视化开发环境建立了洪水演进模拟系统,实现了以给定洪水水位的方式再现洪水演进的动态模拟,为洪水资源化的研究奠定了基础。     

基于OpenGL的湿地洪水演进模拟仿真系统的研究

作为松嫩平原洪水资源利用与湿地生态环境3S 系统中一个重要的组成部分湿地洪水演进模拟仿真系统的研制是一项复杂的专题。通过对系统目标以及可视化需求的分析, 对开放式的国际图形标准OpenGL 进行了阐述, 并以GIS 技术为基础, 采用面向对象的编程语言VC ++ , 结合OpenGL 的编程环境来实现扎龙湿地地形、地貌和洪水演进动态模拟的三维可视化效果。     

VR技术在扎龙湿地三维洪水仿真系统中的应用

洪水可以补充湿地水源,但是如果利用不当,也会造成危害。因此将VR(虚拟现实)技术应用于扎龙湿地的洪水管理对于湿地的保护非常重要。使用VRML(虚拟现实建模语言)构建了湿地三维地形场景,采用水力学模型计算了扎龙湿地的洪水淹没数据,通过JavaApplet实现了基于网络的三维漫游、洪水信息查询、洪水淹没仿真等功能,建立了交互三维可视化仿真系统。结果表明,该系统可以取得较好的扎龙湿地三维显示效果,较准确地模拟洪水演进过程,对于湿地保护、湿地洪水管理与远程决策有着重要的意义。     

洪水实时动态可视化调度三维模型的研究与应用

为了满足大规模洪水演进过程的三维仿真需求,提出洪水实时动态可视化调度三维模型的研究,分析洪水风险评估,描述图形数据与属性信息空间实体。利用四叉树算法,分析面向灾害过程的虚拟场景,根据实时动态三维可视化流程,将参数信息传递到服务器端,借助动态调用和异步调用Web服务实现互操作。计算水流在方向上的动量方程,构建洪水实时动态可视化调度三维数学模型。实验结果表明,该模型洪水演进清晰度较高,为防洪方案实施提供技术支持。     

数字流域复杂地形仿真中的网格技术

针对目前数字流域开发中的实际情况，该文介绍了一个依托通用GIS平台的复杂地形仿真系统的可视化核心问题——地形网格化。在研究非结构化网格生成体系的过程中，作者结合研究所正在进行的流域“洪水演进”仿真项目实施了该体系，并初步实现了全流域淹没以及区域洪水演进过程的动态模拟。最后，该文叙述了该技术的设计思想和实现，并给出了可视化结果。     

基于数据应用及系统构架的流域三维可视化研究

随着流域综合治理的进展和大型水利工程的兴建,从宏观了解流域的自然条件在流域管理中具有重要的意义。流域三维可视化作为一种新的管理方法和技术手段在流域管理中越来越体现其重要性。而流域三维可视化的关键在于其数据应用和系统架构。该文从数据应用和系统架构角度对流域三维可视化进行了研究。采用永定河潮白河流域DEM数据及ETM＋遥感数字影像数据进行三维建模,在VC＋＋平台E基于Vega进行了二次开发,实现了流域三维可视化的基本功能,并探索了多级LOD和多线程调度等相关技术。该文通过在数据应用和系统架构进行比较选择,提出了流域三维可视化的优化组合及解决方案。     

基于WebGIS的洪水模拟仿真系统的设计与实现

洪水是自然界中给人类带来灾难最为严重的一种自然现象,因此人类必须要掌握洪水的运动规律,学会如何合理利用洪水资源,降低洪水灾害给人类带来的损失。该文利用水力学模型对洪水数据进行计算,将WebGIS技术和三维可视化技术相结合,借助Skyline开发平台,采用C#编程语言开发了基于Web的洪水模拟仿真系统,实时模拟了洪水的淹没过程,实现洪水淹没模拟的网络三维可视化拟和相关的洪水淹没信息的集成、管理、发布和共享,为洪水的科学管理和决策提供了科学依据和技术支持。     

二、三维GIS集成技术在水利中的应用

针对二维GIS技术的缺陷,将二维与三维GIS技术进行优势结合,可为水利信息化建设提供更好的服务与应用。阐述二维、三维集成技术在水利行业中的应用,从数据组织、功能集成设计、系统界面集成、系统特点4个方面对二维和三维技术的集成过程进行说明,结合集成技术在水利、河道洪水演进、三维空间分析及防洪抢险等方面给出相应的应用实例,如对抗洪地区进行可视化转换及对所获得的数据进行分析等。     

随机森林模型应用于梯级洪水调度可视化的研究

目前常规调度计算方法结果展示不清晰,导致洪水调度效果不理想,为了解决该问题,提出了随机森林应用于梯级洪水调度可视化的研究。构建梯级洪水预报的多元回归统计模型,确定不同时间步长下的预报时刻流量。为了避免在调度过程中出现数值振荡问题,引入TVD二阶格式,确定计算时长,由此构建洪水调度演进数值模拟模型。依据三维场景实时交互式漫游结构,实现了工程从整体到局部、从水库到下游的全尺度互动漫游。实验结果表明,该方法调度可视化结果更加精准。     

基于ArcObjects的网络三维地形场景生成

由于网络三维地理信息系统中三维地形的生成比较复杂,目前的生成方法大多存在显示质量差、生成速度慢等方面的问题。为解决这些问题,利用ESRI公司的地理信息系统软件Arc/Info8.3提供的开发对象接口AO（ArcObjects）生成三维地形。使用网络三维建模语言VRML（Virtual Reality Modeling Language）设计地形图的接口、添加交互传感器,结合Java编程技术对其进行控制。并以此建立了扎龙湿地三维洪水管理系统,实现了三维飞行漫游、三维洪水表面分析、洪水动态模拟等功能。对湿地的调洪蓄水提供决策上的支持,使洪水资源得到合理利用。     

基于OpenGL实现真实感地形表现的研究

三维真实感图形是科学可视化、计算机动画、虚拟现实的技术核心,也是时空一体化地理信息系统的关键技术,而OpenGL又是目前最新的三维图形国际标准,为了实现地形的真实感显示,讨论了三维真实感地形表现在OpenGL支持下的地形模型映、遥感影象与地形的融合、专题信息与地形的融合、以及动画与虚拟现实等技术实现方法,并在荆江分洪区洪水演进模拟系统等开发中得到应用。     

基于ArcGIS的扎龙湿地三维显示模块的开发研究

论文主要以扎龙湿地信息查询管理系统的设计和应用为背景,以ESRI公司研制的GIS软件ArcGIS8.1为开发平台,采用COM(组件对象模型)技术,结合面向对象的编程语言VisualBasic对ArcGIS提供的控件SceneViewerCtrl和开发对象接口ArcObjects进行二次开发,建立了扎龙湿地三维显示模块,实现了对扎龙湿地地形地貌的三维显示以及三维漫游等功能。在此基础上,为了能够使三维显示模块对湿地的调洪蓄水提供决策上的支持,加入了洪水演进仿真模块,初步实现了洪水的动态演进,解决了传统二维显示的局限性,为与专业水流动模型的结合,实现真正意义上的洪水演进仿真奠定了基础。     

Real-time simulation of large-scale dynamic river water

The real-time modeling and rendering of large-scale dynamic river motion phenomenon is one of the most challenge problems in the research field of simulation, the river water is the most important component in the virtual flood routing process, the simulation should realistically represent its dynamic behavior. This paper embraces a number of techniques covering all the steps of water motion simulation and focuses on the dynamic river surface generation and animation, we describes a combination of modeling methods for flood routing process simulation: FFT-based (Fast Fourier Transform) large-scale water surface modeling and dynamic flood peak generation on water surface using a physically based approach. The real-time rendering techniques for the large-scale 3D scene rendering such as LOD and seamless tiling of LOD patches were discussed in detail, we have adapted them to the rendering of flowing river, new method called template culling for fast clipping were also developed. The methods allow the user to interactively fly over a virtual valley, and there are presented results of implementation of the 3D visualization for river flood routing simulation.     

水利水电工程施工系统三维建模与仿真

该文基于GIS平台，采用三维可视化技术，提出了实现水利水电工程施工系统三维可视化数字模型的构造与施工过程动态仿真的方法。文中首先阐述了基于GIS的三维可视化原理，接着探讨了三维可视化数字模型的构造方法，然后详细介绍了地形数字化技术，静态地物实体建模技术，动态实体模拟方法，以及施工过程动态仿真途径，最后给出了几个应用实例，表明本方法具有较好的实用性。     

Computer-aided dam break flow routing

A computer aided dam-break flow routing program, CADAMBRK, has been developed on the Integraph system. CADAMBRK is based on the widely used dam break analysis program, DAMBRK. However, unlike DAMBRK which uses the rigidly formatted text data file. CADAMBRK operates in a user friendly environment and possesses three additional special features, namely: (1) a digital terrain model, (2) a markedly enhanced graphical plot capability for hydrograph and flood zone identification, and (3) suggested values for overland flow roughnesses to be used in the dam-break generated flood routing. The paper discusses the structure of the program, the various representative modules, and presents results of a hypothetical dam break generated flood.     

Urban flood risk analysis for determining optimal flood protection levels based on digital terrain model and flood spreading model

The objective of the paper is to present a new risk-analysis approach for the assessment of optimal flood protection levels in urban flood risk management, which is based on an active contour method. Although the active contour method is a very popular research topic, there has been no attempt made on deriving a model for simulating flooding and inundating to date, as far as we are aware. We have developed a flooding prototype system, which consists of two main parts: a digital terrain model and a flood simulation model. The digital terrain model is constructed using real world measurement data of GIS, in terms of digital elevation data and satellite image data. A pyramidal data arrangement structure is used for dealing with the requirements of terrain details with different resolutions. A new flooding model has been developed, which is useful for urban flood simulation. It consists of a flooding image spatial segmentation based on an active contour model, a water level calculation process, a standard gradient descent method for energy minimisation. When testing the 3D flood simulation system, the simulation results are very close to the real flood situation, and this method has faster speed and greater accuracy of simulating the inundation area in comparison to the conventional 2D flood simulation models.