淮阴竹络坝灌区三维虚拟地理场景构建关键技术研究

针对灌区三维虚拟场景构建的多源异构数据,提出了支持灌区水工建筑物三维模型(BIM)与三维虚拟地理场景模型(3D GIS)构建数据采集总体技术路线与技术方法;从宏观尺度灌区地理场景与微观尺度水利设施内部场景可视化2个方面研究了三维虚拟地理场景构建方法;对涉及的基于Cesium的地理场景高效渲染、三维地形模型与水利工程模型无缝融合、水系线性要素空间建模、闸口等点状物建模、水文要素的动态渲染、多尺度模型加载关键技术问题提出了解决方案.根据淮阴竹络坝灌区的特点,采用了"GIS+BIM"融合模式构建了灌区三维虚拟地理场景,为数字灌区建设奠定了基础.     

虚拟现实技术在水情水调中的应用

通过对水情水调系统中工况监视模块的任务分析，提出在该部分采用虚拟现实技术，构建相应的三维仿真系统。根据数字高程模型（DEM）、计算机辅助设计（CAD）图、实景照片等数据建立三维模型，基于开源项目开发场景编辑软件和实时运行系统，实时运行系统使用OpenSceneGraph来管理场景和实时渲染，重点解决大地形建模和水流流态的模拟技术，达到了较好的应用效果。     

基于skyline的渭河下游洪水演进三维可视化系统研究

本文以二维洪水演进模拟研究提供的水文数据和三维场景数据为基础,以skyline为开发平台,进行组件式开发,采用了B／S网络体系结构,将水文栅格数据和场景数据集成到可视化系统中,构建了渭河下游洪水演进三维可视化系统,模拟了渭河下游典型洪水的三维动态演进过程,再现了洪水淹没场景,实现了实时汛期查询分析,为防汛管理提供了决策支持。     

灌区智能监测系统研究与应用

为科学合理地管理和调度灌区的水资源,有效地管理和维护相应的基础信息,提高灌区的整体管理水平,设计研发了一种灌区智能监测系统。系统的前端设备将采集的人员考勤、日常巡查情况、调度运行情况、水位、雨量、流量等关键数据以及水位尺图像通过无线网络传输到中控室服务器端,在软件平台上显示各项数据,并形成报表进行打印等,上级主管部门可以通过Web网络访问软件平台,进行实时数据的查询与监督。配合手机APP,方便工作人员随时随地查看和操作,使管理人员能够实时掌握灌区运行情况,大大降低灌区管理的人力和物力投入,逐步提高灌区的管理水平和水资源配置效益,实现灌区管理信息化和标准化。     

基于共享资源的灌区三维地理场景构建

在三维虚拟场景中进行灌区日常任务的模拟优化、设计分析更符合人们的认知习惯,能提供更丰富的展现手法与更多的信息量,可以弥补传统方法难以表达复杂、宏大场景、资金投入大、持续周期长等不足。综述了用来构建三维虚拟场景的技术,并提出综合利用GIS(Geographic Information System)、RS(Remote Sensing)技术、虚拟现实技术,基于共享资源,采用数据融合、混合建模、交互式一体化建模等方法来构建灌区三维虚拟环境的技术路线。该技术路线较为简单、快捷,能充分利用、发挥共享资源的作用,不需要构建特殊硬软件环境就能满足灌区日常运行与管理的需求。构建的灌区三维虚拟场景对提升灌区服务管理水平与科学决策能力具有借鉴意义。     

基于二叉树双队列驱动的PLSM地形场景建模

在大区域的地形三维可视化中,基于二叉树的三角形结点建模技术能够很好地支持LOD(Level of Detail)技术,双队列驱动为这种结构的模型提供了高效实时漫游的渲染机制,而PLSM技术对大区域地形场景为整个模型提供了可行的调度策略.将这3种技术结合起来,能够有效地实现对海量地形数据的分页分片调度,实时高效动态建模,是进行全球地形三维可视化的一个非常好的解决方案.结合ROAM的二叉树动态建模方法,通过对PLSM的改进与整合,有效地实现了对超大区域地形场景建模与逼真渲染,高效地实现了对地形场景的实时漫游与交互.     

基于Cesium的水陆融合三维场景构建研究

为解决水利GIS系统中水下场景显示不够直观的问题，以及实现水陆融合三维展示，提出基于Ceisum的水陆融合三维场景构建方法。水下三维场景通过水下数字高程模型进行构建及渲染，陆上三维场景采用经过纹理压缩及顶层重建的三维实景模型，同时对两者进行边界高程修正，最终在Cesium平台中融合展示。结果显示，生成的三维场景实现了水陆无缝融合，浏览顺畅。研究成果丰富了水利GIS系统的三维场景展示方式，可为水利部门运维提供技术支持。     

三维可视化大坝安全监控系统研发及应用

先进可靠的三维可视化大坝安全监控系统能准确检查大坝结构,展示仪器埋设位置,提高实时监测信息及大坝安全管理的效率。通过对大坝监测数据的深入分析,并依据规范拟定应力、渗流量等监控指标对三维数值模型进行正反分析,可确定大坝变形预警值。以湖南托口水电站为例,采用BIM技术构建了大坝实体、地形场景以及监测信息的三维可视化模型,并开发出集成了三维可视化模型展示、数据查询、数据展示及安全预警四大模块的大坝安全监控系统。该系统能全方位展示大坝结构、监测数据分析结果、监控指标等信息,并直观展示实时信息,实现了大坝安全监控预警,提高了大坝安全管理效率。相关经验可供类似水利水电工程的安全监控系统开发借鉴。     

基于多源异构空间数据的堰塞湖三维动态虚拟仿真平台构建

堰塞湖溃决后通常需要在短时间内对其带来的洪水灾害进行精细化仿真模拟以辅助应急抢险工作，针对传统堰塞湖信息化平台无法实现多部门数据统一管理、数据实时更新等问题，首先总结用于堰塞湖三维建模的多源异构空间数据类型，再确定模型几何数据结构、进行模型尺度划分等，提出堰塞湖多尺度三维数据模型设计方法，针对大区域尺度和局部区域尺度提出堰塞湖三维静态模型构建方法，基于此提出堰塞湖三维动态虚拟仿真方法并对大区域河流演进过程以及堰塞体形成过程和开挖过程进行模拟。最后根据上述方法构建堰塞湖三维动态虚拟仿真平台，以白格堰塞湖为例，验证了平台构建方法具有合理性和可行性。     

山东省南水北调电子沙盘系统研究

山东省南水北调电子沙盘系统综合利用地理信息系统等高新技术,利用不同比例尺的地形数据以及不同分辨率的遥感数据,建立三维场景,实现对流域、水系、调水工程的展示、查询,实现调水信息管理的三维化,该系统是规划中的信息管理系统的一部分,将为南水北调的建设运行管理提供决策支持。     

黑河流域虚拟仿真系统建设

结合黑河流域的特点,以数字高程模型和二维GIS数据为基础,利用VRMAP三维开发平台,采用三层架构体系,在黑河水量调度管理信息系统中构建了黑河流域虚拟仿真系统.系统采用GIS图层控制方式管理场景内容,以灌区和干渠为表现重点,在全流域范围内进行了水量调度中最重要的实时河道水量演进模拟,进一步促进了虚拟现实技术在水利工程中的应用,丰富了"数字黑河"的内容.     

虚拟现实技术在数字流域中的应用初探

论述了数字流域中虚拟仿真现实系统的设计与实现。系统利用MultigenCreator构建场景建筑物模型并实现快速显示,利用Vega的软件环境生成三维地形场景和系统设计。仿真结果表明,该系统形象地虚拟了流域内的各种地形场景、水电站及其它重要水工设施,对于实现三维漫游与查询、空间分析和三维图形管理功能具有重要的作用。     

基于Cesium的流场可视化研究

由于三维虚拟仿真技术在各领域实际应用中缺少与专业的可视化软件有机结合的应用平台,尤其是流场可视化技术在虚拟仿真三维平台的运用。为了在 B /S 端三维虚拟仿真平台下实现流场可视化集成与展示,使用 GPGPU 技术完成流体方程在 GPU 中的并行计算,采用颜色、箭头、纹理变换、LIC 等多种流场可视化技术,实现在 Cesium 三维仿真平台流场展示。在 ThinkPad s5 笔记本上实现了 Web 端虚拟仿真三维平台流场可视化展示,结果显示,在浏览器分辨率 1 396×641 下,平台运行帧率保持 30 fps 以上,保证了画面流畅,同时实现了实时交互操作。综上所述,本平台弥补了 C /S端的不足,扩展了应用范围,丰富了原有系统的数据展示效果,为实时性、大容量科学计算及展示提供了核心技术,有望在虚拟现实和数值模拟方面得到更广泛应用。     

三维GIS在灌区管理中的应用

为提升灌区管理与决策水平,提高水资源利用率,本研究将三维GIS技术引入灌区日常运营管理之中。首先确定灌区三维GIS管理信息系统整体架构,随后根据具体应用需求设计出系统各功能模块及所用数据库,最后基于集成二次开发平台来进行系统开发。实例应用表明:在三维虚拟空间中,可以更加直观地获取灌区内各类地理实体的基础地理信息,并可结合不同的需求进行相应的空间分析,从而使得灌区的规划、利用具有更高的效率,对促进灌区的可持续发展具有重要意义和实用价值。     

瀑-深梯级AGC厂间负荷实时分配策略研究及应用

为了实现瀑布沟、深溪沟电站的实时联合运行控制,基于分层调管的原理,以深溪沟电站水位控制为目标,提出了一套能够实现瀑布沟和深溪沟两站水量与电量平衡的厂间负荷实时分配策略及求解流程。针对厂间负荷分配时,不同机组组合下的虚拟单台机组的发电特性曲线和振动区,分别采用动态规划技术和集合区间运算法给予求解,同时还给出了一种简单实用的厂间联合躲避振动区的策略。在此基础上,开发的集控侧梯级AGC系统,已成功地应用到了大渡河瀑布沟和深溪沟梯级实时联合运行控制中,且计算结果满足实际运行工况的要求。     

基于GIS的大型灌区移动智慧管理系统研发

大型灌区具有空间范围广、节点建筑物类型多、特征数据分散等特点,所涉及信息种类繁多且数据量巨大,目前常规人工巡检及测量手段已不能满足灌区信息高效管理和利用的要求。为提高灌区管理信息化水平,基于GIS技术及大数据等现代信息技术,构建了基于GIS的大型灌区移动智慧管理系统框架,并依据灌区常设监测和管理项目,对其系统模块和功能进行划分。以河南省人民胜利渠为例,研发了灌区GIS移动智慧管理系统。利用该系统可及时准确地掌握灌区各遥测站及节点建筑物各项监测指标的变化情况,为灌区水资源高效利用和现代化管理提供科学依据。     

新疆兵团大型灌区水利管理体制和运行机制改革初探

通过对新疆生产建设兵团大型灌区水利管理现状的调查,提出了大型灌区水利管理体制改革的目标和原则,并针对灌区水利管理体制改革的措施进行了深入的探讨,明确了治理机构的职能和权责,通过建立良性运行机制,使灌区更好地为当地经济社会发展服务。     

黑龙江省灌区运行状况综合评价研究

针对灌区运行状况,借鉴国内外专家关于灌区评价所建立的指标体系,根据灌区评估的含义,选取黑龙江省11个灌区的9个指标作为评价指标,采用一种将遗传算法与投影寻踪模型相结合的优化新方法对灌区进行综合评价,克服了传统评价方法的计算结果不准确、计算过程繁琐的缺点,为灌区续建配套资金的分配提供科学依据。     

赣抚平原灌区农业水价综合改革的实践与探索

农业水价综合改革是保障粮食安全和水安全,推进乡村振兴、加快农业农村现代化发展的重要手段.赣抚平原灌区坚持以水利工程良性长效运行管护为核心,以水价形成机制为依据,以精准计量体系建设和农业高效节水为基础,推行灌区农业、非农业用水水量分配和转移,探索形成独具大型灌区特色的农业水价综合改革之路.     

基于洪水模拟和预报的三维仿真系统设计

基于河道洪水模拟与预报的三维仿真是了解当前和未来洪水运动过程和洪水风险程度的重要手段,采用TOPKAPI分布式水文模型和水力学河道洪水演进方法预报沿程各断面水位过程,综合运用RS、GIS技术建立三维地形图,以Unity3D为平台搭建三维场景模型,运用广度搜索算法搜索不同水位下的河道边界、三维种子填充算法对洪水淹没区域进行填充,综合模拟洪水运动过程,通过在浙江省钱塘江流域上的应用,验证了系统的可靠性和科学性。