基于Terra Vista的调水工程大规模三维地形建模技术

三维地形建模是实现大型水利工程虚拟仿真的基础工作,快速智能地生成三维地形并满足实时仿真对模型精度及渲染速度的要求则是大规模地形建模的关键.本文结合引渤济锡调水工程地形模拟,进行了基于Terra Vista软件的建模方法研究.阐述了地形生成的具体步骤,探讨了大地形的变比例建模、地形数据库参数设置、地形分块与精度匹配、自建模型的智能嵌入等技术,为大型水利工程虚拟仿真提供了快速智能的三维地形生成方案.     

基于VPB和osgGIS的流域三维虚拟环境建模方法

三维虚拟环境建模是实现流域虚拟仿真模拟的基础工作,快速智能地生成三维地形地物则是流域建模的关键技术。结合松花江流域地形建模和哈尔滨市建筑物建模,基于VirtualPlanetBuilder（VPB）和osgGIS进行了地形地物建模方法研究。阐述了基于地形DEM和遥感影像的流域多层次地形建模技术,探讨了多源数据的组织与利用方法。分别研究了线状地物和面状地物的参数设置方法,包括线状地物随地形起伏的设置、建筑物高度及顶面与侧面纹理的设置等。基于VPB和osgGIS的建模方法可以支持不同格式、不同精度和坐标系的原始数据,建模自动化程度高,生成的模型支持多层细节和基于外存的调度模式,可以为海量模型的实时调度渲染提供模型支持,是流域仿真模拟中三维地形地物的快速生成方案。     

汶川地震灾区堰塞湖溃决洪水淹没过程三维可视化

本文基于VC++和三维视景软件包OpenGVS开发了汶川地震灾区堰塞湖溃决洪水淹没过程三维可视化系统.探讨了事件动态对象的建模方法和河道边界的搜索算法,并设计了可视化仿真平台与水动力学模型交互的数据接口.采用三维地形生成软件Terra Vista和Multigen Creator,集成DEM、遥感影像、矢量数据生成了灾区大范围三维场景,对重点水利工程和堰塞湖区域进行了精细建模.系统集成二维溃坝水流模型和在线监测数据,实现了实时遥感影像的三维可视化和堰塞湖的空间分布显示、唐家山堰塞湖的蓄水过程的模拟及溃决洪水演进过程的可视化动态仿真.结论表明,该系统形象直观地展现了堰塞湖的蓄水过程和洪水演进的三维效果,而且对流场进行了虚拟表达,为检验水流模型的准确性提供了参考和依据,也为下游城市进行科学的防洪决策提供了崭新思路和可靠的技术支持.     

流域三维虚拟仿真平台研究

流域三维仿真是流域数字化的重要组成部分,要开发基于流域的虚拟仿真平台,需要妥善解决海量信息的存储共享与多种功能模块间的集成问题。本文将平台集成开发划分为三维可视化、数学模型计算和数据库三个功能模块。以都江堰为例,讨论了平台开发的总体框架和系统数据库,重点探讨了三维可视化与数学模型计算及数据库之间信息集成和交互的关键技术。     

电站三维数字化模型技术的研究与应用

智能电厂建设需要以电站三维模型作为数字载体,结合虚拟现实和互联网+等技术实现人员定位、智能巡检、三维仿真、生产监控、安全管理等智能电厂功能。本文结合电厂运行与检修业务,在开发电厂三维仿真培训功能的基础上,分析电站三维模型开发关键技术,利用高精度三维模型快速生成电站三维运维模型平台,在该平台开发智能电厂部分业务功能,实现电站三维数字化模型展示。该软件系统包含人员安全管理、设备检修培训、电气三维仿真3大功能模块,该系统已实际应用,并取得良好应用效果。     

电站三维数字化模型技术的研究与应用

智能电厂建设需要以电站三维模型作为数字载体,结合虚拟现实和互联网+等技术实现人员定位、智能巡检、三维仿真、生产监控、安全管理等智能电厂功能。本文结合电厂运行与检修业务,在开发电厂三维仿真培训功能的基础上,分析电站三维模型开发关键技术,利用高精度三维模型快速生成电站三维运维模型平台,在该平台开发智能电厂部分业务功能,实现电站三维数字化模型展示。该软件系统包含人员安全管理、设备检修培训、电气三维仿真3大功能模块,该系统已实际应用,并取得良好应用效果。     

ArcGIS环境下基于DEM的地形指标和水文信息提取分析

采用无人机倾斜摄影测量技术,获得青海省某一区域影像和高程数据,基于ArcGIS强大的数据分析和处理能力,生成研究区三维可视化模型,并计算该区域坡度变率、坡向变率、地形起伏度和地面粗糙度等地形变化指标,提取山脊线和山谷线等地形特征参数,分析研究区地形地貌分布与变化情况。在此基础上,对研究区进行洪水淹没分析,模拟不同淹没深度条件下淹没区域变化情况。     

变电站电气设备检测与三维建模系统

目前变电站三维虚拟现实技术是现代电力工业重要的研究方向之一,其中三维建模技术是非常重要的一部分,尤其是在变电站这种有着特殊要求的建筑中,三维建模技术为变电站的建设和测绘提供了极大的便利。但三维建模技术存在无法根据设备二维图像直接建模的缺点,以及场景建模体积过大,难以快速建立单区域设备模型、现场测绘复杂度大等问题。基于此,探索构建了一种适用于变电站设备运维管理的深度学习三维建模系统,并改进Yolov5视觉检测算法,改进后的算法检测精度高达97.5%,检测速率为156 fps,实现三维建模系统中对设备类型的快速检测。基于智能检测搭建的三维建模系统,实现了自动识别类型与快速建模,并与辅助设备监控系统与激光雷达智能联动,为变电站运维人员提供了直观形象、交互友好的监控人机界面。     

基于精细地形建模的溃坝洪水演进三维数值模拟

针对三维溃坝洪水数值模拟缺乏涉及城市复杂下垫面地形建模的水库溃坝洪水演进的研究现状,本文首先提出了基于TIN与NURBS曲面重构的精细地形建模方法,同时结合等效糙率法以区分不同的下垫面条件对洪水的水流运动产生的阻力影响,从而为溃坝洪水演进三维数值模拟提供精细的下垫面信息;其次,采用耦合VOF法的修正RNG k-ε湍流模型模拟了溃坝洪水的演进过程,并通过模型验证分析了该模型的准确性;最后,以某城市地区水库溃坝为例,分析了下游复杂区域洪水演进过程、流速、水深等水情信息。结果表明:本文提出的地形建模方法具有较小的数据储存量且保持较高的地形精度;同时基于精细地形建模的溃坝洪水演进三维数值模拟既准确地模拟了洪水演进过程,且充分地反映了溃坝水流的复杂流态及细节。     

基于代表性单元的流域水沙耦合模型及其应用

构建适用于宏观尺度的流域水文模型和模拟流域泥沙输移是流域水文模拟技术和理论的重要研究内容,流域水沙耦合模拟是其中的重要问题。本文以适用于宏观尺度的代表性单元流域水文模型为基础,引入泥沙的侵蚀和运移过程建立了水沙耦合模型,通过对水沙运移过程中河道坡度变化的模拟,实现了真正意义上的水沙耦合模拟。为了解决二叉树结构的河道编码方式不能处理三条支流汇合的局限,在模型中使用了虚拟计算单元。使用高精度的遥感影像资料量取河道宽度,然后拟合河道宽度和汇流面积的相关关系,从而确定各计算单元河道宽度,为缺资料地区的水文模拟提供了一种方法。结果显示,水文模拟效果很好,输沙率的模拟值与实测值相比在输沙总量和年内过程方面都非常吻合,流域河道坡度整体上稳定,但是局部河段仍处于演化过程中。     

基于行为仿真的变电站仿真系统

为了降低变电站培训成本与提高培训的真实感,对变电站中人的行为进行了研究与仿真,结合虚拟现实技术、虚拟人行为仿真技术设计并实现了一套变电站仿真系统。利用三维建模技术构建了变电站中的主要虚拟人模型和主要的场景模型;利用行为建模技术为变电站中的虚拟人建立了行为动画;利用开源场景图形库(OSG)平台与骨骼动画引擎(Cal3D)平台实现了变电站的漫游仿真与虚拟人行为控制仿真,提出并实现了基于属性与碰撞检测的虚拟人行为生成算法,设计并实现了一套辅助子系统用于辅助用户完成变电站中的仿真与设备查询。实验结果显示,设计实现的仿真系统仿真效果较好,具有一定的实用性和现实意义。     

基于Quest3D的PLC虚拟仿真系统设计

针对各高等院校PLC教学实训平台的欠缺,将虚拟现实技术应用在PLC控制系统中,构建一个虚拟仿真系统.以燃气锅炉为例,采用3ds Max软件建模、渲染,并将模型导入Quest3D,利用Quest3D中丰富的预设Channel搭建了一个燃气锅炉仿真系统,以硬件实物PLC为控制器,设计控制板和通信模块,实现PLC与虚拟现场景的交互.测试结果表明,通过该系统学生不仅可以编写并验证PLC程序,真正参与到与控制现场相似的操作中,清晰地了解PLC的控制与运行,而且避免设备的损坏和事故,节约实训成本,具有较高的安全性和经济性.     

流量计仿真教学系统开发

针对当前流量计教学中存在的理论讲解过于抽象化、视频展示过于简洁,缺少互动环节,而实物演示教学设备成本太高的问题,设计了流量计三维教学仿真系统.在此系统设计中,以π型管段式超声波流量计为研究对象,首先是利用3DMAX建模工具对其进行三维建模,再将经过渲染处理后的模型导入上位机软件Unity3D中,然后制作能够控制教学展示的下位机系统,最后让下位机系统与上位机系统进行通信,从而实现了超声波流量计的三维动态展示和交互式教学仿真的功能.该系统充分利用虚拟现实技术中的三维建模技术和三维交互技术的优势,给教学带入了真实感,增强了学员学习的积极性,提升了学习效率,缩短了学习周期,降低了教学成本.     

LRIS-3D系统在高精度DEM建立中的应用

本文探讨了采用三维激光扫描系统(LRIS-3D)系统采集小流域地形数据,结合GPS技术生成高分辨率DEM数据的新方法,建立了黄土高原丘陵沟壑区的高精度DEM.与常规方法建立的DEM相比,该方法建立的DEM分辨率最高可达1 m,较好地表现了地貌的微观特征.建立DEM技术简单,时效性强,能为黄土高原典型丘陵沟壑区工程建设、地形地貌研究和水文分析提供现实性强、精度高的DEM.     

混合建模技术在虚拟现实组态软件中的应用

传统组态软件由于其二维特征,使画面的丰富性和浸入感受到很大限制,基于虚拟现实技术的组态软件很好地解决了这个问题。针对建模技术的选择是问题的关键之一,对3种建模技术分别进行了介绍和特点分析,提出混合建模技术是构建基于虚拟现实组态软件场景比较理想的方法,并对系统建模的流程以及涉及的几个关键问题进行了说明。利用虚拟现实开发工具软件,采用提出的混合建模方法开发了虚拟现实组态软件的组态与运行程序,实验结果表明了方法的可行性。     

基于Unity3D的《电机拖动》虚拟实验室设计与开发

虚拟现实技术（VR）是近年来最炙手可热的前沿技术。本文结合《电机拖动》课程的实验和虚拟现实技术,针对普通高校实验中存在的问题,提出了一种虚拟实验室的解决方案。该平台的设计采用Unity3d引擎和3Dmax三维绘图软件,并使用到了虚拟现实技术、电机原理建模技术、三维建模技术和数据库技术。该实验平台包括用户登录、实验室漫游、虚拟实验3个子系统,实现了用户信息管理、参观实验室和电机仿真实验等功能。通过测试可知：该系统运行稳定、可靠,达到预期效果。     

基于虚拟仪器的无刷直流电动机控制系统建模仿真

以传统的电动机仿真方案为基础,提出了一种基于虚拟原型技术的无刷直流电动机3D动画仿真模型。该模型首先在MATLAB中搭建仿真模型,输入实际电动机参数可以正确输出转速等波形。以LabVIEW为软件平台,运用Simulation Interface Toolkit将MATLAB中建立的仿真模型转化成LabVIEW程序代码;导入Solidworks中建立的电动机三维模型,控制三维模型实时运转,实现仿真结果的动画再现。LabVIEW中建立的仿真模型,实现了虚拟原型技术缩短模型验证时间的优点,更大的优势在于仿真结果可以通过三维模型进行动画演示,使得界面形象、生动,而且结论正确、可行。