基于数据应用及系统构架的流域三维可视化研究

基金项目:密云水库上游水土保持监测系统建设项目(海河水利委员会HX020014)

收稿日期:2004-04-28

第22卷 第8期

计 算 机 仿 真

2005年8月

文章编号:1006-9348(2005)08-0166-04

基于数据应用及系统构架的流域三维可视化研究

黄文波,黄健熙,吴炳方

(中国科学院遥感应用研究所,北京100101)

摘要: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 ++平台上基于V ega 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。

关键词:三维可视化;数据应用;三维模型;系统架构中图分类号:TV131.65 文献标识码:A

Study of Valley 3D V isualizati on :Data Applicati on and A rchitecture

HUANG W en -bo ,HUANG Jian -x,i WU B ing fang

(In st it u te o f R e m o te Sen si ng A pplications ,Ch i nese A cadem y o f S ciences ,Be iji ng 100101,Ch i na)

AB STRACT :W ith the deve l opm en t o f va lley comp rehensive tre at m en t and large -scale w ate r conse rv ancy eng i ne er i ng ,it s i m portan t to co m prehend va lley nature cond iti on m acroscop ica lly in v alley m anagem ent .V a lley 3D v isua lization can be used in integ ra ted m anag e m ent o f r i ve r as an i m po rtant too l and techno logy .D ata app lica ti on and a rch itec ture are m a jor issues o f V a lley 3D v isua lizat i on .Th is paper focuse s on the data app lica ti on and architecture of V a ll ey 3D v isua lizat i on .T he 3D m ode ls built on DEM da ta and ETM +I m age data o f Y ongding R i v er and Chaoba i R iver i mp le m ente the f unction o f V a lley 3D v isua lizat i on based on VC ++and V eg a ,and expound the techno logy o f L ev el o f D eta il and M u lti -thread .T hrough the compa red i m p le m ent m e t hod o f da ta applicat i on and a rch ite cture ,th is pape r prov i des an op ti m ized so l u ti on of V a ll ey 3D v isua lizat i on .K EY W ORDS :3D v isua lization ;D a ta app lication ;3D m ode;l A rchitecture

1 引言

流域三维可视化作为 数字流域 中的一个重要组成部分,可以让观察者对整个流域的全貌有更加明了的认识,快速直观的从宏观上了解流域的地形地势、地表植被等信息,提供了流域问题决策支持的可视化表现方式。

随着近年来国家对流域综合治理的投入不断加大,使得水利行业的信息化建设进展迅速,其中在流域的三维可视化方面也进行了一系列的研究和探索,其应用的数据及系统架构都各不相同,文献[7]等采用DE M 数据利用O penG L 进行开发,建立了流域三维地形仿真系统,文献[3]以地形图、航空照片、SPO T 立体像对为数据源生成不同精度的DEM 进行

流域三维地形加工,文献[2]结合 数字清江 工程探索了流

域地理景观的G IS 数据三维可视化方法,文献[6]采用DE M 数据及M OD IS 影像,结合VRM ap2软件探讨了黄河流域三维仿真系统的构想与实现,文献[4]利用DEM 数据及其他矢量数据,在O pen GV S 基础上实现了南水北调工程仿真系统三维视景子系统。这些研究都为流域三维可视化的进一步发展奠定了坚实的基础。

流域三维可视化的任务是建立流域三维实时、交互的仿真地形环境,它是数字流域工程的重要组成部分,流域三维可视化的特点是对流域对象的描述更加细致、逼真和直观,系统的关键在于让用户对流域的水系河流、自然植被、地质地貌等特征有直观的认识。

流域的三维可视化研究主要考虑的是两部分内容:一是数据应用,即为可视化系统提供数据源――三维虚拟场景模型,而三维模型的生成又需要作为原始数据的地形数据及纹