基于Terra Vista的流域地形三维建模方法

三维地形建模是实现流域仿真模拟的基础工作，快速智能地生成三维地形则是地形建模的关键技术。本文结合都江堰流域地形模拟，基于Terra Vista软件进行了建模方法研究。将地形等高线资料、遥感影像资料和道路、水系、渠道、建筑物、植被等经过转换配准后，以地形DEM、遥感影像、矢量数据的形式集成于一体载入Terra Vista，统一生成了都江堰地形模型。文章阐述了地形生成的具体步骤，探讨了流域摸拟中天然河道和人工渠道的建模技术，为流域模拟仿真提供了快速智能的三维地形生成方案。     

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.     

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.     

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。     

一种基于混合采样的雷达作用范围三维建模方法

针对雷达作用范围二维表现方式的不足,提出了一种基于混合采样的雷达作用范围三维建模方法。以雷达方程为基础,通过地形分辨率网格确定雷达方位角方向的采样步长,使雷达模型对不同精度地形具有自适应性。以雷达的3dB特征点为基准,对雷达俯仰角进行分区域采样,在保证模型外形与雷达特征属性一致的同时有效减少了绘制点的数目。实验结果表明,基于混合采样的三维建模方法不仅能快速、准确完成雷达三维建模,而且能更加直观地展现雷达探测范围。     

基于可扩展对象库的变电站三维仿真平台

变电站三维仿真目前仍然存在建模周期长、模型难以复用等困难。文中介绍一种基于可扩展对象库建立三维仿真平台的方法。该对象库由三维模型类、动作特性类、电气特性类和数据接口类等不同类型的元素构成,变电站的各种仿真对象都能通过复用对象库中的元素完成建模。以Access数据库为桥梁,实现了三维仿真平台与培训系统的二维仿真平台交互。基于该变电站三维仿真平台,可以在对象层级通过灵活地增减设备或修改设备功能,仅做较小改动就能满足新的需求,从而大大缩短了三维建模周期。     

输电线路走廊三维可视化技术和系统设计

结合输电线路巡视需求,利用携带激光扫描仪的无人直升机进行巡线,获得输电线路走廊的海量激光扫描数据,根据激光扫描数据对电力线走廊进行三维建模,开发了输电线路走廊三维可视化系统,实现输电线路走廊三维可视化。该系统以无人直升机的高精度三维激光点为基础获取云数据源,对云数据进行分析和处理并生成相关地形模型、铁塔/输电线模型后集成开发,能够准确有效地模拟和再现输电线路走廊内的地形、地貌、地物,并可进行三维操作,同时还能够实现无人直升机飞行过程三维实时可视化。通过无人机巡线的实际数据验证了输电线路走廊三维可视化系统的可行性和有效性。     

基于场景生成与IGDT的风光-碳捕集-P2G虚拟电厂经济调度

为了有效降低风光出力与负荷预测的不确定性对虚拟电厂调度运行的影响,提出了基于场景生成与信息间隙决策理论（IGDT）的经济调度优化模型。通过Copula函数与非参数核密度估计方法构建风光出力联合分布模型,并利用蒙特卡洛模拟与k-means聚类得到典型场景。利用区间约束对负荷预测的不确定性进行建模,构建不同风险偏好下的调度优化模型。以典型的虚拟电厂系统进行算例分析,验证了所建立模型可以为不确定性影响下的虚拟电厂经济调度问题提供解决方案。     

水文水力学模型及其在洪水风险分析中的应用

流域洪水模拟是当前洪水计算分析的热点,也是防洪减灾工作的科学依据和指导。本研究通过将分布式水文模型和水动力学模型串联耦合的方法计算流域洪水淹没过程,以重庆龙溪河流域作为研究区域,基于SWAT和HEC-RAS模拟平台,综合考虑气象资料、地形、下垫面条件等,经产汇流计算、小流域洪水二维数值模拟等过程得到小流域在不同情境（暴雨重现期）下的二维淹没情况。以当地洪水计算手册推求洪水过程作为验证,模型计算结果显示模型能够较好模拟龙溪河流域复杂条件下的汇流过程,结合灾害损失评估和洪水风险分析,为当地减灾工作提供决策支持。     

考虑风光出力相关性和碳排放限额的多能互补虚拟电厂的调度策略

随着流域型清洁能源开发新模式的形成,亟需开展考虑风光出力相关性和不确定性的多种能源协调调度策略的研究.基于Frank-Copula理论形成考虑风光出力相关性和不确定性的场景生成方法,得到多场景风光出力曲线.引入最大碳排放限额作为边际条件,建立多种能源互补的虚拟电厂日前调度模型,使调度结果兼顾环境效益和经济性,并采用遗传算法进行求解.算例验证表明,所建模型和所提策略减少了风光单独出力的波动性影响,提高虚拟电厂的经济性,降低弃风弃光量,并且实现功率与调节能力的互补.最后,基于灵敏度分析证明合理设置最大碳排放限额可以优化各类电源出力的比例,使虚拟电厂的调度兼顾经济性和环境效益.     

基于数字高程模型的输电线路虚拟地形绘制优化算法

针对现有输电线路仿真培训系统复杂地形和大规模场景的建模问题,研究了基于数字高程模型(DEM)的虚拟地形绘制优化算法.通过采集输电线路走廊位置和范围内的地形高程数据,结合分治算法和流水线技术实现Delaunay三角网的并行构建.并针对高斯曲面方程拟合三角形表面中的参数问题,提出了基于遗传算法的最优参数选择方法,降低了地形表面的整体误差.在Qt平台上实现了输电线路真实场景的三维可视化重构.仿真结果表明,本算法有效实现了输电线路真实地形的虚拟可视化,提高了虚拟场景的还原度和沉浸感.     

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。     

基于精确河道地形的溢流坝泄流三维数值模拟

论文提出了包括实际工程精确河道地形的溢流坝泄流计算流体力学(CFD)三维数值模拟的方法。利用CATIA模型设计平台建立了湖北省喻家河水库工程三维模型,成功实现了实际工程精确河道地形与水工建筑物实体的融合,模型真实反映了实际工程的空间布置情况。采用紊流二方程中的RNG k-e模型进行数值模拟计算,用VOF方法进行自由表面的追踪,在1669 m~3/s、1199 m~3/s、728 m~3/s流量下,对溢流坝泄流时的水流流速、流态、时均压力进行了数值模拟。经过与物理模型试验对比分析,证明数值模拟结果与试验值吻合较好,从而验证了数值模型的可靠性。该研究成果为解决复杂水利工程的三维建模及相关数值模拟提供了新的方法,具有一定的参考价值和良好的应用前景。     

锅炉钢架三维参数化建模与安装管理系统

锅炉钢架工程呈现出大型化、复杂化特征,传统二维施工图纸无法满足工程需求。针对钢结构中二维图纸三维表达的缺陷,提出了一种锅炉钢架三维参数化建模方法。该方法采用CATIA软件二次开发技术,利用二维图纸信息建立三维模型,并依照工程管理统计方法,设计工程零件的管理系统。该管理系统可实现锅炉钢架三维参数化建模,直观地反映出工程结构,减少零件放样与零件预安装过程,并可对零件进行统计管理。     

LIDAR机载激光雷达数据制作DEM原理及应用

基于数学形态学的方法,介绍了如何在激光雷达点云数据中滤除植被点和建筑物等局部较高点数据而保留用以构建DEM的地面点三维数据,并通过实例介绍了在架空线路测量中利用激光点云数据制作DEM的过程。     

基于蒙特卡罗方法的虚拟仪器测量不确定度评估

提出一种数字化虚拟仪器测量结果不确定度的评估方法,其基本思路是利用概率事件仿真技术(Monte Carlo方法)产生服从特定概率分布的随机数来模拟虚拟仪器测量链中的随机误差源,模拟随机误差与采样数据一同进入虚拟仪器信号处理模块,获得一系列伪测量结果,再用伪测量结果的统计标准方差表征虚拟仪器测量结果的不确定度,并运用虚拟仪器设计平台提供的扩展机制,建立了PCI-6024数据采集卡的随机采样误差仿真模块.应用该模块实现对信号有效值测量结果不确定度的评估,并将评估结果与理论值相比较,获得了较好的一致性.     

基于BIMSpace的换流站工程建筑给排水三维设计研究

BIMSpace是一款针对Revit开发的高效建模辅助工具,同时内置大量符合设计院出图规范的自动成图工具。本文针对换流站建筑给排水三维设计如何快速建模的难点,基于BIMSpace开展换流站某综合建筑物的三维设计工作,重点解决单纯采用Revit建模效率低、抽图难的问题,并总结建筑给排水三维设计的设计难点及专业间协同模式,为换流站工程建筑给排水三维设计的推广应用提供参考。     

输电线路虚拟三维场景建模方法研究与实现

输电线路稳定性对电网可靠运行具有重要影响,实现输电线路可视化管理有助于维护输电线路安全稳定运行。首先详细介绍了虚拟三维场景的主要建模方法及优缺点。在分析输电线路自身特点基础上,设计并实现输电线路虚拟三维场景。其次采用了基于虚拟现实建模语言的输电线路模型优化方法,实验结果表明优化后模型数据量大大减少。最后借助第三方编程语言,初步完成输电线路可视化管理系统主界面的搭建,该系统在输电线路安全运行管理上具有良好的应用前景。