基于三维数字地图的河道冲淤数据处理系统应用
基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用
研究现状
目前，水利工程三维可视化系统的研究主要集中在以下几个方面：
1、基于CAD软件的可视化：通过AutoCAD等软件进行三维建模，实现工程设计 的可视化。但这种方法需要专业人员操作，且效率较低。
2、基于BIM技术的可视化：利用BIM（Building Information Modeling）技 术将工程信息模型化，实现三维可视化。但该技术主要用于建筑领域，对水利 工程适用性不强。
二、地理信息三维可视化系统的 应用领域
1、城市规划与设计：通过三维可视化技术，城市规划师可以更加直观地展示 城市的空间布局和建筑设计，为城市规划提供决策支持。
2、土地资源管理：土地资源管理部门可以利用三维可视化技术对土地资源进 行评估、管理和规划，提高土地资源的利用效率。
3、环境监测与保护：通过地理信息三维可视化系统，环境监测部门可以更加 直观地监测环境质量，为环境保护提供数据支持。
（3）渲染模块：采用OSG的延迟渲染技术和场景图优化技术，提高渲染效率和 质量。
（4）动画模块：支持对三维场景进行动画演示，包括旋转、缩放、平移等操 作。
（5）交互模块：支持用户与三维场景进行交互，包括点击、拖拽、缩放等操 作。
3、数据流程
本系统的数据流程如下： （1）导入水利工程设计数据； （2）通过场景建模模块建立三维场景模型；
（4）交互体验要求高：系统需要提供流畅的交互体验，以满足用户的需求。 针对以上难点，我们采取了以下解决方案：
（1）开发通用的数据导入模块，以处理不同软件的数据格式； （2）利用OSG的场景图结构进行高效的三维建模；
（3）采用OSG的延迟渲染技术和场景图优化技术提高渲染效率；
（4）利用OSG的事件处理机制实 现流畅的交互体技术和传感器技术的不断发展，未来地理信息 三维可视化系统将朝着高精度和实时性的方向发展，能够更加准确地反映地理 信息的实际情况，为决策者提供更加可靠的数据支持。
基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案
基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案一、概要随着信息技术的不断发展和应用领域的不断拓展，水利行业面临着前所未有的挑战和机遇。
为了应对水利信息化建设的需求，提高水利资源的管理效率和服务水平，我们提出了基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案。
该解决方案旨在通过集成地理信息系统（GIS）、三维可视化技术、大数据分析以及云计算等先进技术，构建一个集数据采集、处理、分析、可视化及决策支持等功能于一体的智慧水利大数据平台。
通过该平台，可以实现水利数据的实时采集、精准分析和高效管理，提高水利资源的监控和预警能力，为水利行业的可持续发展提供有力支持。
基于GIS的空间数据分析：借助GIS技术，实现水利数据的空间分析和可视化，提高数据的应用价值和决策精度。
三维可视化展示：通过三维建模和仿真技术，实现水利设施的虚拟展示和实时监控，提高管理的直观性和便捷性。
大数据分析支持：通过对海量水利数据的挖掘和分析，提供数据驱动的决策支持，为水利管理提供科学依据。
云计算架构：采用云计算技术，实现数据的存储、处理和分析的弹性扩展，提高系统的可靠性和性能。
该解决方案适用于水利行业的各个领域，包括水资源管理、水灾害防治、水利工程建管等。
通过实施该方案，可以显著提高水利资源的管理效率和服务水平，为水利行业的可持续发展提供有力保障。
1. 阐述水利信息化建设的背景与重要性。
随着信息技术的飞速发展和数字化转型的浪潮，水利信息化建设已成为提升水资源管理效率、保障水资源可持续利用的关键手段。
水利信息化建设的背景源于日益增长的水资源管理与保护需求，以及现代信息技术手段的不断创新与应用。
在此背景下，水利信息化建设的重要性日益凸显。
信息化技术有利于提高水利资源管理的精细化程度。
通过对水情数据的采集、处理和分析，能够实现水利资源的实时监控与预警，进而做出更为科学、精准的管理决策。
水利信息化建设有助于提升应急响应能力。
借助现代信息技术手段，可以快速获取并处理洪水、干旱等自然灾害信息，为抗灾救灾提供有力支持。
三维视景平台在黄河下游河道整治规划中的应用研究
三维视景平台在黄河下游河道整治规划中的应用研究王彤王军良张继勇谈皓王莉程冀马迎平彭彦铭黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州，450003摘要：本文通过对“数字黄河”的三维视景平台－“黄河下游交互式三维视景系统”在“黄河下游游荡性河段河道河势演变及整治方案研究”中应用情况的介绍，提供了一种三维视景平台在黄河下游河道整治规划中的应用思路和方向。
“黄河下游交互式三维视景系统”是“数字黄河”工程的基础设施，它将整个黄河下游装入了计算机，在计算机中建立了与现实黄河下游相对应的虚拟对照体，从而为在计算机中进行黄河下游治理方案研究提供了一个基于GIS的三维视景平台，在其上可以挂接任何基于GIS的数学模型及应用分析结果，为黄河下游治理方案的比选提供形象、直观的三维可视化支持。
“黄河下游交互式三维视景系统”所建设的与现实黄河下游一一对应的数字河道、防洪工程等为黄河下游河道整治规划提供了三维可视化的决策支持平台。
1 黄河下游河道概况及整治黄河下游属游荡性河道，白鹤至高村河段河道比降在1.70～2.650/000之间，河床断面宽度达1.5～3.5km。
天然情况下河道内沙洲密布，水流分散，汊流丛生，有时多达4～5股。
自上个世纪60年代末开展游荡性河段河道整治以来，陆续修建了一些河道整治工程，“宽、浅、乱”的河槽形态有所改善，河道整治工程控制较好的河段河势比较稳定，主溜基本为单股，但河道整治工程控制较弱的河段，常出现二、三股河，仍具有“宽、浅、乱”的基本特点。
从整体看，黄河下游白鹤至高村河段游荡多变的特性基本没有改变。
河道整治是一项十分复杂的系统工程，影响因素众多，涉及面广，特别是游荡性河段问题更为复杂。
河道整治必须做到上下游、左右岸统筹考虑，兼顾防洪与护滩保村、两岸供水及经济社会发展的需求等问题。
要充分利用高速发展的现代化科技，利用科学的思想和方法，进行黄河下游游荡性河道的整治规划与研究工作。
黄河水利委员会李国英主任曾在其所著《治理黄河－思辨与践行》一书中指出：河道整治“要充分利用数学模型和实体模型两大手段，建立数学模型分析、实体模型试验和河道整治方案制订与实施等三个步骤联合运用的科学途径，即第一步，利用数学模型对多个河道整治方案进行计算机模拟，经分析计算提出若干可能方案；第二步，利用实体模型对数学模型提出的可能方案进行试验，经论证比选，提出可行方案；第三步，将实体模型试验提出的可行方案布置到原型河道上，经过原型实践，逐步调整、稳定。
surfer在冲淤分析中的应用
摘要:对如何在河道地形中应用Surfer制图和提取数据进行了分析,介绍了数据网格化、白化、片段、数学、体积和3D表面图、等值线图等功能的实现途径。
关键词: 数字高程图; Surfer; 泥沙冲淤; 河道演变中图分类号: P333 文献标识码:A doi: 10. 3969 / j. issn. 1000 - 1379. 2010. 01. 011河道演变分析是研究河流泥沙的一个重要途径,其数据来源除水文站提供的来水来沙资料外,主要是由测绘部门提供的通常以AutoCAD格式存储的河道地形图数据。
该地形图不能直接用于计算河道冲淤或构建三维地形,一般需要对其进行数字化。
传统的手段多采用地形断面法,受操作人员的技术水平、设备配置以及在空间分析上的局限性等影响,这种方法在实际应用中存在计算精度不够高、空间分析能力差、工作效率不高等弱点。
要准确弄清河道的冲淤分布及其变化,需要采取新的手段和方法[ 1 ]。
Surfer地理信息软件(简称Surfer)是美国Golden公司开发的制作等值线图和三维地形图软件,与其他相关的地理信息软件相比,具有操作简单、绘图功能强大的特点[ 2 ] ,目前广泛应用于环境[ 3 ]、地理等学科,但在河道演变及泥沙冲淤分析中应用较少。
笔者尝试利用Surfer来建立实际河段的数字地形模型,为基于三维地形表面模型的各种过程分析(如河道冲淤分析)创造条件。
1 河流数字高程图的建立和等值线的提取1. 1 在AutoCAD文件中提取坐标点及高程值在进行河道演变分析时,首先要识别河段地形,为此需要获得三维数字高程模型DEM。
目前,各流域管理单位多把AutoCAD作为基础图形的管理平台,其数据集成功能也在AutoCAD上经二次开发完成。
从相关管理部门获取的大多是大型的矢量图,包括高程点的图层及高程标注图层。
为此,必须把标注的值按照特殊的赋值方法使其与对应的高程点坐标一一对应。
通常需要把DWG格式的图在AutoCAD 中另存为DXF格式,然后可以用AutoL ISP或其他语言编写程序提取DXF文件中高程层各点的X、Y、Z 值[ 4 ] ,格式保存为. xls、. dat、. txt均可。
河道三维水流数学模型计算及应用
河道三维水流数学模型计算及应用河流是地球表面最为宽泛存在的水体，同时也是一种重要的水资源。
为了更好地分析河流中的水流特征，人们研发了三维水流数学模型，以便更好地利用河流的水力潜力。
本文将介绍三维水流数学模型的基本原理、计算方法以及对其进行应用的研究现状。
一、三维水流数学模型的基本原理三维水流数学模型是将河流的水流运动分解成单独的平面和空间分量，以研究水流的空间分布特征和性质。
三维水流模型是基于流场速度场定义和描述的：当河流流速不变时，河流所拥有的冲刷力与曲率、地形、河网特征等其他因素有关。
在三维水流模型中，通过分析河流曲率、地形、河网特征等元素，可以得出河流流动的沿岸、横向（两个轴）和纵向（一个轴）的分量，即可以分析河流的水流特征。
二、三维水流数学模型的计算方法为了获得准确可靠的数据，科学家们需要对河流中的水流进行多维分析。
首先，通过实验收集大量的水流数据，并使用诸如水位和流速等数据对河流中的水动力进行模拟，以确定流场速度场的空间分布特征。
其次，根据上述研究结果，结合河流流速、曲率、地形、河网特征等因素，建立计算模型，计算河流水流的空间分布特征。
最后，对模型进行详细验证，进而确定河流水流的特征。
三、三维水流数学模型的应用研究三维水流数学模型在河流研究中有着重要的意义，它可以为河流水流特征的研究、水力发电和水文预测等活动提供可靠精确的数据。
在过去的多年中，三维水流数学模型在河流水力学、泥沙运动、水文气象等研究中被广泛应用。
例如，在研究堤坝护坡防护措施时，利用三维水流数学模型来确定护坡的设计参数；在河流水质监测中，可以利用三维水流模型来预测河流的污染物运移趋势；在河流洪水管理中，可以借助三维水流数学模型来优化河流洪水管理方案等。
综上所述，三维水流数学模型可以帮助我们更好地理解河流的水流特征，为河流水资源的开发和管理提供精准的依据，并且在过去的多年中已得到广泛的应用。
然而，在实际应用中仍存在许多不足之处，如对若干因素的建模不完善以及计算量庞大等，这些问题需要科学家们进行深入的研究，以实现更完善的三维水流数学模型。
利用GEOBIM三维建模软件对水库淤积物的储量计算
利用GEOBIM三维建模软件对水库淤积物的储量计算水库淤积与许多因素有关，其主要原因为：水库蓄水后，库区和回水段的水深及过水断面增大，水面坡度减小，导致库水流速减缓，输沙能力降低，其挟带的泥沙就部份或全部沉积库底。
水库淤积不仅会影响水库的综合效益和使用寿命，而且会使水库上游的淹没和浸没范围扩大，两岸地下水位升高，造成土地盐碱化、沼泽化，同时破坏水库下游河道的水沙化，促使下游河床演变加剧。
这些问题，在工程设计中都要通过分析计算，，妥善解决。
标签：水库淤积；水上钻探；地质模型；储量计算新疆博乐“五一”水库是博尔塔拉河下游冲洪积平原上的一座中型（Ⅲ等）水利枢纽工程，该水库于1966年11月动工兴建，1975年投入运行。
主要以农业灌溉为主，兼下游七座水电站发电，担负着30多万亩耕地的供水任务。
对博尔塔拉蒙古自治州的经济发展发挥了巨大的作用，使昔日的荒漠变成了绿洲。
水库运行40余年，库底淤积较为严重，本次勘察工作通过水上钻探手段、建立GEOBIM2016三维地质模型，对库底淤积物的分布范围、层厚、储量、等进行了详细勘察及分析，并通过平行断面法对模型计算结果进行了验证。
1、勘探工作量布置及勘探成果按工程总平面布置圖，本次勘察勘探点以网格化布置，勘探点间距为150m，纵横向共布置勘探剖面24条，每条各有勘探点3～16个，总计70个勘探点。
勘探点及勘探线布置见图1：2、淤积物储量计算2.1.GEOBIM2016三维地质模型计算水利水电工程三维地质系统（GEOBIM2016）主要目的是通过各种勘探资料建立三维地质实体，并在三维实体模型的基础上进行各种三维分析。
可以划分为三个子系统：数据管理子系统、辅助绘图子系统、分析计算与查询子系统。
该水库由于缺失蓄水前库区地形资料，本次地质建模主要利用水上钻探揭露的淤积物层厚等高程数据进行创建。
首先利用建模软件导入钻孔探明的淤积物顶部高程数据生成淤积物顶面，其次导入淤积物底部高程数据生成淤积物底面，经过面对象优化处理后将两界面合并为实体并进行体积查询。
水库冲淤三维数值模拟获得长期泥沙平衡
水库冲淤三维数值模拟获得长期泥沙平衡
张振
【期刊名称】《地下水》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘要】为恢复抽水蓄能水库库容,评估水库冲洗的技术可行性。
本文采用完全三维数值模型来研究不同冲洗方案的效率。
通过使用基于有限体积法和k-湍流闭合的数值程序(SSIIM2)来求解雷诺平均的Navier-Stokes方程,网格是自适应、非结构化的和非正交的。
通过求解多个粒度的瞬态对流扩散方程来计算悬浮泥沙运移。
该模型是基于水深数据、河床沉积物特征、沉积物的初始厚度以及流入和流出流量建立的。
为了研究水库冲沙是否成功,模拟了三种不同水位的方案。
本研究报告了模拟的床面变化,以及计算的冲出沉积物量。
结果反映了冲洗成功对降低目标的依赖性。
【总页数】3页(P244-246)
【作者】张振
【作者单位】东阿县水利局
【正文语种】中文
【中图分类】TV149.1
【相关文献】
1.河道型水库泥沙冲淤数值模拟分析
2.大型水库建设对下游已冲淤平衡的水库库区淤积及过坝泥沙特征影响研究
3.基于泥沙冲淤数值模拟的水库调度方案研究
4.汤浦水库泥沙冲淤分布数值模拟
5.长江口青草沙水库库区泥沙冲淤数值模拟
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一种基于三维可视化技术的水利工程设计平台
一种基于三维可视化技术的水利工程设计平台随着科技的不断进步，三维可视化技术在各个领域得到了广泛应用，其中包括水利工程设计。
本文将介绍一种基于三维可视化技术的水利工程设计平台，该平台的研发和应用将为水利工程设计带来革命性的改变。
一、三维可视化技术在水利工程设计中的应用在传统的水利工程设计中，工程师们通常依赖于平面图和二维图像进行设计和评估。
然而，这种设计方法存在着一些问题，比如难以准确模拟出真实的地形、难以观察到工程的立体效果等。
而三维可视化技术的应用可以弥补这些不足，使工程师们能够更直观地理解和规划水利工程。
二、基于三维可视化技术的水利工程设计平台的构建为了构建一种基于三维可视化技术的水利工程设计平台，需要考虑以下几个方面的问题：1. 数据获取和处理在构建设计平台之前，首先需要获取和处理相关的数据。
这包括地形数据、水流数据、建筑物数据等。
地形数据可以通过激光雷达和卫星遥感等技术获取，水流数据可以通过流速测量仪器获取，建筑物数据可以通过测量和摄影等方式获取。
获取到的数据需要进行处理和整合，以便能够在平台上进行可视化展示。
2. 可视化模块的设计可视化模块是整个平台的核心部分，它负责将获取到的数据进行三维模型的构建和渲染。
在设计过程中，需要考虑到模型的精细程度、渲染效果和性能等因素。
同时，还需要设计用户界面，使用户能够方便地进行交互和操作。
3. 功能模块的设计除了可视化模块，平台还需要设计其他功能模块，以满足水利工程设计的需求。
这些功能模块包括工程规划、水力分析、水资源管理等。
这些模块可以与可视化模块进行协同工作，提供完整的设计和评估环境。
三、基于三维可视化技术的水利工程设计平台的优势相比传统的设计方法，基于三维可视化技术的水利工程设计平台具有以下优势：1. 真实感强通过三维可视化技术，工程师们可以更真实地模拟和感受工程的效果。
他们可以观察到工程在不同角度和高度下的立体效果，从而更准确地评估和调整设计方案。
测量技术3S在水利测量中应用与分析
测量技术3S在水利测量中应用与分析【摘要】随着科学技术的不断发展，测量技术也同时出现了革命性的变革，3s测量技术出现及不断发展，投入应用的测量领域越来越广泛。
近年来在水利水电工程测量行业中应用越来越多，因为其全能性、全球性、全天候、连续性、高精度、稳定快捷和实时性等优点，是水利工程测量的不可或缺的选择。
本文就3s测量技术的含义，工作原理及在水利工程测量中的河道测量和冲淤变化监测应用进行阐述。
【关键词】水利测量工程；3s测量技术定义工作原理；河道测量；动态监测一、3s技术的含义3s主要是由遥感（rs）、地理信息系统（gis）、全球定位系统（gps）组成的。
是对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术的集成体。
能够对空间实体快速地进行精确定位，同时宏观地获取信息，对所得到的特定位置空间数据进行综合分析，得出空间坐标及一些特征。
全球定位系统gps主要获得的是单点3维或4维数据，遥感rs主要获得区域大面积的图像数据，他们作为地理信息系统gis的数据源，为gis提供必要的空间决策分析数据，gis作为一个处理这些空间数据的平台，对这些数据进行转换，分析，查询，显示等操作，辅助决策者进行决策.二、3s技术的工作原理及特点遥感（rs）是一种卫星遥感技术，不用直接接触目标或现象就能收集目标的信息，并根据收集的信息进行识别与分类。
原理就是在地球不同高度平台上使用传感器，收集地球上各类地物反射或者发射的电磁波信号，对收集的电磁波信号进行加工处理，用特殊方法手段读取解译，从而达到识别和分类的目的，服务于科研工程的生产应用等领域。
地理信息系统（gis）技术研究的主要空间数据，是利用现代计算机图形技术和数据库技术，用以输入、存储、编辑、分析、显示空间信息及其属性信息的地理资料系统。
在地理信息系统中储存和处理的数据可以分成两大类：第一类是反映事物地理空间位置的信息，称空间信息或空间数据（也称地图数据，图形数据）；第二类是与地理位置有关的反映事物其它特征的信息，称属性信息或属性数据（也可称为文字数据，非图形数据）。
三维GIS引擎与骨干河网防洪模型的融合与分析
三维GIS引擎与骨干河网防洪模型的融合与分析随着科技的不断发展，三维地理信息系统（GIS）引擎和骨干河网防洪模型在城市洪水防治方面发挥着重要作用。
本文将探讨三维GIS引擎与骨干河网防洪模型的融合与分析，并阐述其在洪水预警、防洪规划和应急响应等方面的应用。
三维GIS引擎是一种用于将地理数据以三维形式显示和分析的软件工具。
它能够将地表、建筑物和道路等要素以三维形式展现出来，提供更加直观和真实的空间信息。
而骨干河网防洪模型则是一种用于模拟和分析城市骨干河网洪水传输情况的数学模型。
它能够根据不同的洪水情景，模拟河流水位、流速、泥沙输运等参数，从而为洪水防治决策提供科学依据。
融合三维GIS引擎能够更好地展示骨干河网防洪模型的结果。
通过将模拟结果以三维形式展示出来，可以使决策者更加直观地了解洪水扩散的情况，从而更好地制定防洪策略。
三维GIS引擎还可以将其他地理数据（如土地利用、地貌等）与模拟结果进行叠加，进一步提高决策者对洪水风险的认识。
融合三维GIS引擎能够提供更加全面的洪水预警系统。
通过将骨干河网防洪模型与实时监测数据进行融合，可以实时更新洪水模拟结果，并与地理数据进行叠加显示。
这样，可以实现对洪水扩散范围、淹没区域、淹没程度等信息的实时监测和预警，为城市防洪工作提供更加准确和及时的依据。
融合三维GIS引擎能够提供更加精细的防洪规划。
通过将骨干河网防洪模型的模拟结果与地理数据进行融合，可以评估不同防洪策略的效果，并进行优化。
可以通过模拟不同方案下的洪水扩散情况和灾害风险，评估建设防洪堤、疏浚河道等工程措施的效果，为规划防洪设施提供科学依据。
融合三维GIS引擎能够提供更加高效的应急响应。
通过将骨干河网防洪模型的模拟结果与实时监测数据进行融合，可以实现对洪水扩散情况的实时分析和预测。
这样，可以及时发出警报，启动应急响应机制，采取有效的救援措施，减少损失和降低风险。
三维GIS引擎与骨干河网防洪模型的融合在洪水防治方面具有重要意义。
Surfer8.0 在河床冲淤分析过程中的应用
Surfer8.0 在河床冲淤分析过程中的应用【摘要】本文介绍了surfer8.0在河床冲淤分析过程的应用，并结合工程实际，介绍了数据准备，等深线图生成、填充、白化，冲淤图形生成，回淤量分析等内容。
【关键词】河床冲淤分析;surfer工程实践过程中经常需要分析某段时间内河床的冲淤变化情况，较为传统的办法一般是逐一比较某一坐标上水深点的数据变化情况，这种方法的弊端主要体现在：1、寻找同一坐标的水深数据，耗时耗力，且精度无法保证，2、不直观。
3、不能对冲淤的量有个准确的计量。
针对这些不足，我们在实践操作中引进surfer8.0进行河床冲淤变化分析。
surfer8.0是一款画三维图（等高线,image map, 3d surface）的软件，可以轻松制作基面图、数据点位图、分类数据图、等值线图、线框图、地形地貌图、趋势图、矢量图以及三维表面图等。
其使用简单，利用其自带说明基本可以掌握基本应用。
下面介绍一下标准的surfer的具体应用过程。
1．数据准备使用surfer8.0进行冲淤分析首先需要将水深数据转化为XYZ格式的数据文件，日常所使用的数据基本来自测量图纸，目前基本为数字化的DWG文件。
数据的提取可以使用autocad软件自带的数据提取（dataextraction）命令（2004版AUTOCAD只有属性提取，只针对块属性），该命令可以有选择性cad图元的数据一次性提取并保存为xls文件或csv文件。
这里我们只需要提取与水深相关的属性如x坐标列、y坐标列、z坐标、值等。
在进行数据提取前，最好用快速选择命令（qselect）将水深数据选择性地复制到新DWG文件中，以免无关图元对最终的处理结果产生干扰。
根据实践经验，一般水深数据类型可分为块属性型、文字型、Z坐标型、海图型。
块属性用数据提取命令提取其X、Y、及相应的整数、小数值，文字型则提取X、Y、文字值，、Z坐标型则提取X、Y、Z型，再用excel处理成XYZ格式。
宁夏三维电子江河系统成果概述
宁夏三维电子江河系统成果概述李克文（宁夏防汛抗旱指挥部办公室宁夏银川750001）黄河在宁夏境内全长397km，为南北流向，从低纬度地区流向高纬度地区。
特殊的气候和自然地理特性决定了黄河宁夏段凌汛期具有“封河期先下后上，开河期先上后下”的特征，每年都造成程度不同的凌汛灾害。
随着河床的不断淤积抬高，黄河洪水和凌汛造成的损失将愈来愈大。
为此，宁夏自治区防汛办与中国水科院联合开发建设了“宁夏三维电子江河系统”。
1.主要内容及功能利用三维地理信息系统、遥感、海量数据管理、虚拟现实、网络通讯和高性能计算机技术等现代高新信息技术，采用高精度DEM地形数据、遥感影像和矢量数据，建立宁夏全区1：5万比例尺和黄河宁夏段1：1万比例尺两种范围、不同比例尺的三维场景建设，建立了基础地理信息数据库和防洪工程数据库等专业数据库，开发冰凌管理系统，建立了多个接口和人性化的操作界面。
系统具备灵活性、开放性、实用性、先进性、可靠性、高效性、可维护性等七大特征。
可实现在三维场景中直观地展现全区地形、地貌、水系、河流、防洪工程等信息，对海量信息的管理、查询、二三维平台的无缝切换、冰凌信息展示与管理等诸多功能，为宁夏数字水利建设乃至数字宁夏建设搭建基础平台，为防洪减灾决策提供直观准确的技术支持。
2.关键技术及创新点2.1海量数据处理技术采用Oracle数据库管理系统对海量数据进行存储和管理；同时，采用ArcSDE空间数据引擎技术，建立金字塔和空间数据索引，实现了海量空间数据的高效存储和检索2.2三维场景展示技术首次利用1：5万比例尺地形数据、15m分辨率和5.8m分辨率的遥感数据建立了宁夏三维电子沙盘场景；利用1：1万比例尺的地形数据与2.5m分辨率的遥感数据，建立了黄河宁夏段三维电子沙盘场景。
可以从流域全景开始，层层推进，逐级展示；也可以从局部区域开始，在不同级别之间进行切换。
可以根据不同的视野范围、不同比例尺的三维场景，展示不同的信息及内容，对不同场景功能之间进行快速切换。
基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用
总第234期2009年第4期计算机与数字工程Computer&Digital EngineeringVol.37No.4135基于OS G的水利工程三维可视化系统研究与应用3万定生 徐 亮(河海大学计算机及信息工程学院 南京 210098)摘 要 结合虚拟现实技术在水利工程三维可视化系统中的应用,通过对流域地形仿真、洪水演进模拟的三维可视化研究,以等高线数据为基础,使用VPB及Arc GIS构建地形模型,采用VC++结合OSG的可视化开发环境建立了水利工程可视化模拟系统,实现了三维场景漫游、空间信息查询、洪水演进模拟等功能。
该系统能在PC机上流畅地运行,图形的生成速度和质量较高。
关键词 虚拟现实 OSG 三维可视化 水利工程中图分类号 TP391.41 Develop me nt a nd Application of Three2di me nsional Visualization Syste m f or Hydraulic Engi neeri ng Based on OS GWa n Dingshe ng Xu L ia ng(College of Comp uter&Inf or mation Engineering,He hai U niversity,Na njing 210098) Abs t rac t Combining virtual reality technology application in hydraulic engineering t hree-dime nsional visualization system,t his p aper studied on terrain simulation and flood routing simulation.Wit h cont our data,it e mployed V PB a nd A rc GIS const ructing terrain model,adop ted V C++a nd OS G developing e nvironme nt t o establish hydraulic engineering visualization simulation syste m,realized t he3D cruising,sp atial inf or mation inquiry and flood routing simulation.The system ca n be applied in PC wit h high speed a nd quality f or grap hic generation.Ke y w ords virtual reality,OS G,t hree2dimensional visualization,hydraulic engineeringClass Nu m ber TP391.41 1 引言三维可视化技术越来越广泛地运用于地理信息系统、虚拟环境仿真、水资源管理、防洪决策系统、洪灾风险分析等领域[1]。
VR技术在扎龙湿地三维洪水仿真系统中的应用
・工程与应用・!!!!!"!"!!!!!"!"１引言近年来，作为人类宝贵资源的湿地越来越得到重视，由于自然资源的开发利用不断扩大，城乡经济建设飞速发展，洪水出现的频率及其造成的损失也不断地增加。
尤其在１９９８年嫩江、松花江流域遭受了超百年一遇的特大洪水袭击，这与其周围湿地功能的丧失和退化有着密切的联系。
因此，快速、准确、科学地模拟、预测和显示洪水淹没范围，以便发挥防洪工程效益，并以非工程措施来减轻洪水危害，对防洪减灾和洪灾评估等具有重要意义［１］。
１９９０年以来，利用ＧＩＳ技术为手段进行洪水淹没研究一直是一个研究热点，其中大多数的研究仍然是基于二维平面的ＧＩＳ技术［２，３］。
而且多是基于Ｃ／Ｓ结构的单机应用程序。
因此，传统的ＧＩＳ系统缺乏空间信息、地形的坡度、洪水流向信息，以及远程管理决策的能力。
本文以ＶＲＭＬ为三维建模语言，使用ＪａｖａＡｐｐｌｅｔ作为网络开发平台，将网络三维ＧＩＳ系统与水力学模型的成功结合，能够较好地解决以上问题，并且实现了洪水演进的可视化，为扎龙湿地的洪水决策提供更加直观、准确的支持。
２研究区域现状扎龙湿地位于中国东北黑龙江省西部的乌裕尔河下游、齐齐哈尔市区东南郊大约２６７ｋｍ处，总面积约２１００ｋｍ２。
近年来，因人类活动日益频繁，围垦湿地、修建水库、道路、鱼塘、农田等，使湿地面积不断缩小。
而１９９８年嫩江、松花江流域遭受了超百年一遇的特大洪水袭击，其主要原因就是在保护湿地方面没有采取有效的措施，使湿地面积减少，缺乏充足的调蓄空间，导致抗灾能力减弱［４］。
所以，将洪水资源利用到如今水资源缺乏的湿地中既可以减轻灾害，又可以缓解湿地缺水的现状。
３网络三维地形场景的生成生成网络三维地形场景首先要从地形图提取地形数据，然ＶＲ技术在扎龙湿地三维洪水仿真系统中的应用韩敏１孟宇１顾峰峰２张彦召１１（大连理工大学电子与信息工程学院，大连１１６０２３）２（大连理工大学土木水利学院，大连１１６０２３）Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｉｎｈａｎ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ摘要洪水可以补充湿地水源，但是如果利用不当，也会造成危害。
河道三维水流数学模型计算及应用
河道三维水流数学模型计算及应用近年来，大气污染和水污染的报道层出不穷，污染对生态环境的影响严重，因此对河道的水质控制变得越来越重要。
在水资源管理中，识别河道水流的动态规律，以及有效地评估，预报水流特征，将决定河道水质改善的成功。
根据实际情况，模拟河道三维水流的数学模型是分析河道水质的有效手段，也是在水质改善过程中发挥重要作用的工具。
河道三维水流数学模型是建立在水动力学的基础上的一种数学模型，可以用来模拟江河水流的流动规律，并用来研究水流的速度、流量与污染物的运动状况。
该模型的优点在于它可以捕捉不同形状河床、景观特征以及地形地貌的特征，同时因为采用了网格软件，对模型参数和地形地貌可以作出比较详细的描述，可以更准确地捕捉水流的特征。
河道三维水流数学模型的计算主要是通过水动力学，结合河道的物理地貌参数和气象参数，以及江河的排放物及污染物，建立模型，参照水力学和水体动力学的原理，模拟河道的水流情况。
这里可以采用流体的湍流模型、量子波方程模型和伽马方程模型等，根据实际应用情况，挑选适用的模型，求解河道水流的动态特征，包括流速、流向及河道中污染物的分布等。
河道三维水流数学模型的应用首先是用于分析某个河流污染物的来源及其传输规律，以便有针对性地进行治理，另外，它还可以用于研究河口流域内的水质改善技术，以及河川修复等，用来预测河口水质的改变，以避免水质受污染的状况。
此外，河道三维水流数学模型还可以用于河道水利工程的规划设计，如水库库容的计算、渠道的设计和洪水的研究等。
由此可见，河道三维水流数学模型是一种十分有效的模型，可以用于模拟河流污染物的来源及其传输规律，以及预测河口水质改善的变化情况，这些对水质改善和河流保护工作具有重要的指导意义。
综上所述，河道三维水流数学模型的计算及应用是改善河道水质和水资源管理中研究所必须考虑的内容，它是分析河道水质的有效手段，也是改善河道水质的重要工具。
因此，应积极推进河道三维水流数学模型的研究，实现更加准确、更加精细的模拟，以保证河流水质改良的稳步发展。
最好的3DGIS智慧城市水利系统解决方案
超大规模数据库技术
海量的图形数据与属性数据正是虚拟现实系统 区别于其他信息系统的特征之一，因此，系统中 采用数据库技术主要解决空间数据与属性数据的 统一管理。 虚拟现实系统结合起大规模数据库技术的最 新发展，可实现：大容量容错磁盘阵列技术的应 用；大地景仿真的分块存储管理的压缩技术（例 如八叉树矩阵的压缩技术）、模型分割技术 (Model Segmentation)、空间索引与高速存储技 术。
C3D典型虚拟现实框架体系：
实现技术流程：
C3D与虚拟现实在水利中应用
虚拟现实技术在水利应用：
虚拟现实技术在水利中的应用是一个复杂的多个技术领域 交叉、综合的工程，除了水利技术、计算机技术外，还涉及到 地 理 信 息 技 术 （ GIS ） 、 虚 拟 现 实 技 术 （ VR ） 、 遥 感 技 术 （RS）、数据库技术等等。 应用方向： 1、静态仿真：水利设施从宏观到微观三维可视化环境的模拟 2 、动态仿真：水流情况、泥沙情况、水污染、滑坡、泥石流 等 仿真 3、分析和辅助决策： 水利突发事件决策会商、应急预案过程 演练 4、工程调度管理 ： 水利设施、水利物资可视化信息管理，同 视频监控结合管理
C3D在水利行业中的应用
1、C3D技术相关介绍 2、C3D技术在水利中的应用
虚拟现实技术在水利上的应用
虚拟现实技术(Virtual Reality，简称VR)是20世纪末才兴起的 一门崭新的综合性信息技术。它实时的三维空间表现能力、自然的人
机交互式操作环境以及给人带来的身临其境感受，从根本上改变人与
应用系统框架：
静态仿真：从宏观到微观三维可视化
长江中下游三 维可视化系统
三峡三维交互 式可视化系统
京杭大运河虚 拟现实系统
基于GIS佛山市河道数字水下地形管理系统冲淤量应用成果准确度的对比研究
基于GIS佛山市河道数字水下地形管理系统冲淤量应用成果准确度的对比研究基于GIS佛山市河道数字水下地形管理系统的成果的准确度是直接影响到系统的实用性与可靠性的关键。
通过本次比对的结果，可以判定GIS系统的成果是否达到应用的要求，从而为GIS系统使用到实际工作中提供依据。
本次对比，我们认为固有的传统方法为标准值，以GIS数据库的计算方法与其做对比，得出对比结果，结果在允许的误差范围内即为GIS数据库的计算方法准确度达标。
本次比对主要针对成果计算中的冲淤量和边坡比这两项进行比对。
1.冲淤量计算比对冲淤量是判断险段在一个时间段内变化的中意判断依据，冲淤量计算中包括的变量为：平场面积、水面高程、容积、冲淤量、最小河底高程、平均河底高程、平均下切深度。
1.1计算方法1.南方CASS土方量法利用南方CASS软件的土方量计算方法计算。
此方法具有广泛的适用性、准确性及可靠性。
以一般的土方量计算方法计算出每个测期的容积（V容），在以容积来计算平均河底高程、平均下切深度、冲淤量等变量。
2.GIS数据库系统计算方法以用户框选的的面域作为冲淤量计算面域，计算面域的面积，再从离散的测点（不规则不均匀）构造河道高程网格模型，利用模型计算区域容积（V容），再利用计算出来的容积计算平均河底高程、平均下切深度、冲淤量等变量。
由上述可见，时两种方法在构造不规则网格时的不同，分别求出容积（V容）后再进行其他变量的计算。
因此，在进行成果的比对时，我们仅需要对平场面积（S平）、容积（V容）、最小河底高程（H最小）进行比对。
1.2计算结果对比本次结果对比主要对比不同方法的同一变量之间的误差和误差率，误差（）为同一变量之间的较差，即；误差率（k）其中，e应为真值，在此对比中，我们认为传统CASS算法的结果为真值，因此e即为CASS算法的值。
一下为平场面积、容积、最小河底高程和平均河底高程的差值和误差率的对比结果图表，其中平场面积是一个定量，容积、最小河底高程和平均河底高程是每个测期不同的变量，在此只选取一个测期的数据作对比。
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在 现有河演 分析 工作 中， 相 关 研 究 单 位 多 采 用 Ｓ ｕ ｒ ｆ ｅ ｒ 软 件计 算 河 段 冲 淤 成 果 ， 该 软 件 可 以生 成 数 字 高程 模 型 、 冲淤分 布 图计算 区域 的槽蓄 量 、 冲刷 或 淤积
矩 形格 网的地 理信 息 ， 计算 其地 理信 息 变化 。最 终 ， 通
过生 成较 为清 晰 的模 拟 图及 表 格计 算成 果来 分 析河 段 冲淤变 化 的空 间分 布 及 变 化 幅 度 ， 以此 作 为 河 段 冲 淤 分 析 的重 要依 据 。
出等 文 件 调 用 的 信 息 交 换 频 率 较 低 。 而 该 系 统 为 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ 平 台数 据信 息与 系统 数据 库 数 据 信息 交 换 建
或 淤积 ， 这 无 法对 分 析 河段 冲 淤 的 空 间分 布 及 变化 幅 度 作 出数 值 统 计 。基 于三 维数 字地 图 的 河 道 冲 淤 数 据 处
理 系统 能根 据 河 流 三 维 数 字地 图成 果进 行模 拟 计 算 ， 形 成 数 字地 形 模 型 ， 分 析 计 算 河 段 冲 淤 变化 的 空 间分 布 及 变化 幅度 ， 并 生成 较 为 清 晰 的 模 拟 图及 表 格 计 算 成 果 ， 以 此作 为 河 演 分 析 的 重 要 依 据 。 关 键 词 ： 三 维数 字地 图 ；冲淤 计 算 ； 数 据 处 理 ；河 演 分 析
测点 、 多段 线等 元素 信息 到 系统数 据库 中 ， 亦可 将 系统
数 据库 中的信息 单元 展绘 在 Ｃ Ａ Ｄ 图形 中。 （ ３ ）数据 处理 。 数 据处 理 是 该 系 统 的 核 心 ， 其 中
主要包 括 基 础信 息 处 理 （ 高程点及边界线数据 获取 、 数据 检查 等 ） 、 网格 计 算 （ Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 网 、 Ｄ Ｅ Ｍ 矩 形 格网、 剔 除边 界 处 理 等 ） 以及 功 能 计 算 （ 槽 蓄量计算 、
冲 淤计算 、 断面切 割 等 ） 等数 据 处理 功能 。
收稿 １ ３期 ： ２ ０ １ ３— ０ ７— ２ ０
作者简介 ： 张 潮 ， 男， 高级 工程 师 ， 主 要 从 事 水 文 河 道 测 绘 和 水 质 监 测技 术研 究 。Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ： ３ ９ ２ ５ ０ ６ ８ ８ ３ ＠ｑ ｑ ・ ｃ 。 ｍ
单行 网格 的槽 蓄量 体积 为
＝
上 完成 。Ｄ Ｅ Ｍ 矩 形 格 网 成 果 是 地 形 模 型 图像 的基 础
边界 线范 围关 系见 图 １ 。
总量 及 面积成 果 。但 由于 其 只 能 计 算 槽 蓄 总量 ， 没 有 对 分 析河 段 冲 淤 的 空 间 分 布 及 变 化 幅 度 作 出数 值 统 计， 在 河演 分 析 工 作 中 仍存 在 一 定 的 局 限性 ¨ ］ 。为
此， 我 们 开发 了基 于 三维 数 字 地 图 的河 道 冲淤 数 据 处 理 系统 。该 系统利 用 现 有 数 字 化 测 图 成果 ， 以实 测 地 形 点作 为 基础 计算 数 据 ， 结 合 河演 分析 实 际需要 ， 采 用
立 了交 互对 接 功能 ， 不仅 可 以提取 Ｃ Ａ Ｄ图形 文件 的实
１ 系 统 研 发
１ ． １ 研 发 思 路
（ １ ）边界 设定 。系统 以一 个 区域 范 围内一个 测 量 图形 的数 据 为工程 对 象 。首先 需对 工程 对 象进 行边 界 范 围设 定 （ 如 河 流起 、 止 断 面 及 左 右 岸 线 围 成 的 范 围） ， 并设 定 包含 边 界 范 围 的 矩 形 区 域 。矩 形 区 域 与
图 １ 矩 形 区域 与 边 界 线 范 围 关 系
网格计 算 法 ， 将 分析 河段 的地 形 信 息 分 解 成 无 数 个 矩
形格 网 ， 形 成数 字地 形模 型 ， 然 后 根 据 不 同 测次 、 相同
（ ２ ） ． 数据 交换 。 目前 ， 在 河道 演 变分 析工作 中 ， 普 遍 使用 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ格 式 数 字 化 测 图作 为 分 析 工 作 的 基 础资 料 。由于 数据 信 息采 用 数 据 库 管 理 ， 文 件 输 入 输
第２ Ｏ期
张潮 ， 等： 基 于 三 维 数 字 地 图 的河 道 冲 淤 数 据 处 理 系统ｕ ｎ ａ ｙ三角 网计 算 成 果 是 系 统 成 果 计 算 的 基 础， 其 中断 面切 割成 果计 算 、 矩形 格 网计算 均在 此 基础
成 的矩形 网格 点坐 标 ， 统 计计 算某一 水位 下 的槽蓄 量 。
基 于 三 维 数 字 地 图 的河 道 冲 淤 数 据 处 理 系统 应 用
张 潮 ， 姜 贤 瑞， 吴 忠 明
（ 长 江 水 利 委 员 会 长 江 中游 水 文水 资 源 勘 测 局 ， 湖北 武 汉 ４ ３ ０ ０ １ ０ ）
摘要 ： 河 床 冲淤 结 果 的 形 态 分 析 和 量 值 的计 算 ， 对 研 究 河床 地 貌 及 其 演 变过 程 具 有 重 要 作 用 。 目前 ， 河段的 冲 淤 计 算 大 多 采 用 断 面 计 算 法计 算 河段 槽 蓄 量 ， 再 根 据 不 同 测 量 时 间 内槽 蓄 量 的 变化 来 分 析 河 床 的 总 体 冲 刷
第４ ４卷 第 ２ ０期 ２ ０ １ ３年 ｌ ０月 文章 编 号 ： １ ０ ０１—４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ３） ２ ０—０ ０ ３ ４—０ ３
人 民 长 江
Ｙａ ｎｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ４ ４． ＮＯ ． ２ ０ Ｏｅｔ ．． ２０１ ３