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防汛抗旱三维电子沙盘建设涉及到哪些技术?

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2018-10-30

自古以来,沙盘就被广泛应用在诸多领域,如军事、教学、旅游等。传统的沙盘大多是实物沙盘,占地面积大,携带不方便,表现方式单一,所以,难以适应当前科学管理和规划决策的要求。近几年来,随着我国社会经济的迅速发展,信息技术在人们的日常生产及生活中得到了越来越广泛的应用,于是信息技术在水利工程中的应用逐渐引起了各企业及国家相关部门的重视。

 

防汛抗旱工作是水利工程中的重要内容,把图形技术、网络技术、地理信息技术等先进的技术手段对防汛抗旱工作进行管理,可在很大程度上对防洪抗旱的规划、决策、评价与管理提供有效的参考依据,从而可大力促进水利工程的建设与发展。那么,三维电子沙盘的建设及其在防汛抗旱中的应用技术有哪些?

 

防汛抗旱三维电子沙盘建设概述

 

三维电子沙盘是一种先进的技术,在防汛抗旱三维电子沙盘建设中,主要使用遥感技术、海量数据管理技术、网络通讯技术、高性能计算机技术、虚拟现实技术以及三维地理信息系统等先进的现代技术手段,通过分辨率不同的遥感影像及比例尺不同的 DEM 地形数据来建立全国范围内的比例尺不同的三维电子沙盘系统及网络平台,从而对地面、地形及地貌的实际情况进行直观而形象的表达。

 

将防洪抗旱专题信息矢量数据,三维电子沙盘平台场景建设和基础地理信息进行有效结合,可对国内河流形态具体的分布情况、水系分布、防洪抗旱工程等相关信息进行直观地展示。此外,对海量数据的集成及开放系统进行合理利用,还能使防汛抗旱的预报预警信息、基本业务信息、支持决策信息以及减灾防灾信息进行综合而系统的管理,从而可在很大程度上为防汛抗旱的管理提供有效的信息服务。

 

三维电子沙盘建设主要技术

 

1. 专用数据库技术

对于防汛抗旱工作而言,海量数据的管理有着非常重要的意义,以数据库方式对相关数据进行管理,可使整个沙盘平台系统从安全性、稳定性及可靠性方面得到有效改善,而且还能对旱情、水情、险情、工情等相关数据进行科学管理;专用数据库的建设主要包括空间数据、数据库部署、属性数据关联、数据库访问等内容,是三维电子沙盘建设的重要基础。

 

2. 海量数据处理技术

金字塔引擎技术是纹理动态载入技术、复杂消隐技术、内存数据组织技术、磁盘数据存储技术、数据动态装载与卸载技术、多分辨率数据表现技术等多种海量数据处理技术的集合,把它应用在电子沙盘的建设中,可对海量数据进行有效存取与管理,从而可使系统的性能得到有效提高;海量数据处理技术主要包括水利专题数据、基础地理矢量数据、DEM数据、遥感影像等内容,是防汛抗旱三维电子沙盘建设的基础。

 

3. 影像处理技术

遥感影像中包含着极其丰富的信息资源,系统中主要所使用的遥感影像包括2.5m分辨率的SPOT 卫星数据、15m分辨率的ETM影像、30m分辨率的TM影像等。

涉及的影像处理技术主要如下:

(1)影像纠正技术,其主要是对正射影像或DRG、控制点信息等参考数据对遥感影像的变形情况进行处理,以使之得到有效纠正;

(2)多源遥感影像配准技术,其主要以配准方式对分辨率和来源都不同的的遥感影像进行处理;

(3)图像处理技术,其主要对所收集到的影像像进行色彩调整、批处理、多种图像的逻辑处理、格式转换、多种滤波处理等;

(4)影像融合技术,此技术通过多种信息的互补性来使多源空间数据的稳定性及综合质量得到一定改善与提高,从而对地物进行有效识别,进而为防汛抗旱工作的决策提供依据。

 

4. 三维场景展示技术

(1)    自动切换技术。

自动切换技术能够根据信息内容的不同,视野范围的不同,展示功能的不同,清晰度与比例尺不同的三维场景以较快的速度在系统中进行切换;

(2)    自动飞行技术。

三维电子沙盘能够以数字方式实现三维的空间场景,可通过自动飞行浏览方式度水利工程及空间场景的相关信息进行动态展示,三维场景的自动飞行功能主要使用动态的控制技术进行有效实现,除此以外,系统的建设还能根据原先设置的路线以适当的高度与角度进行飞行浏览,还能对飞行高度和俯视角进行实时调整;

(3)    分层展示技术。

对三维电子沙盘进行建设时,需对防汛的专题信息和基础的地理信息进行清楚的展示,在分层的过程中,从局部区域开始,进行不同级别直接的切换,或者全从景开始层层推进,以使之得以逐层展示。

 

5. 虚拟现实技术

虚拟现实技术和传统的模拟技术的区别在于,把仿真系统和模拟环境、视景系统进行有效结合,然后利传感设备及显示器把操作人员和计算机所生成的三维虚拟环境进行联结,从而生成逼真的三维虚拟环境。

在三维电子沙盘建设中的作用是:以三维场景的形式对水流与河道形态进行清晰展示;建立防洪工程的三维数字模型,并把之有序地叠放在三维场景中,从而能够读防洪工程的地形地貌、整体布局及结构进行逼真而清晰的展示。

 

6. 洪水演进展示技术

通过水力学和水文模型对水情的实际情况进行预警与模拟,可在很大程度上为防汛抗旱工作提供有效依据,从而可减轻汛情和旱情对人们所带来的危害。

就现阶段而言,虽然二维 GIS 模型对水情与旱情的展示已得到一定发展,但是在空间上,洪水在传播的过程中会和地形地貌有比较紧密的联系,这样就无法使用二维 GIS 模型的结果对洪水受到地形地貌的影响后的传播情况进行比较形象的展示。而三维电子沙盘建设中,则可在三维场景中把水动力学模型的计算结果进行比较直观而清晰的展示,从而可使防汛抗旱的相关工作人员及时掌握具体的水情与旱情,这样就能根据水情、旱情的查询信息采取相应的抗灾减灾措施。

 

综上所述,就三维电子沙盘技术及其在防汛抗旱工作中的应用作了相关分析,以在一定程度上促进三维电子沙盘建设的应用与发展,并为防汛抗旱工作的开展提供参考。随着信息技术的进一步发展和电子沙盘信息的不断丰富和完善,防汛抗旱三维电子沙盘的作用日趋强大,应用领域会越发广泛。



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