渾河沈陽城市段三維數(shù)字模型系統(tǒng)技術(shù)研究

于賀海　劉德亮　趙　琳　王　嵩

摘要 渾河三維數(shù)字化建模是實現(xiàn)對渾河（沈陽城市段）的三維空間虛擬仿真，系統(tǒng)可滿足渾河數(shù)字化仿真模擬顯示功能需求，實現(xiàn)試驗物理模型向計算機數(shù)學模型的轉(zhuǎn)換。對該模型的實現(xiàn)及研究成果進行總結(jié)和介紹。

關(guān)鍵詞 渾河；三維模型；虛擬仿真；系統(tǒng)功能；開發(fā)成果；遼寧沈陽

中圖分類號 TV82 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2009）07-0256-02

中央“振興東北老工業(yè)基地”戰(zhàn)略決策的實施，為沈陽社會經(jīng)濟的高速發(fā)展注入了巨大的動力。隨著“金廊”、“銀帶”、“渾南大開發(fā)”的建設(shè)，渾河已成為沈陽城市防洪的關(guān)鍵所在，近年來日益受到國家和政府的高度重視。逐年加大渾河防洪建設(shè)投入的力度，努力提高渾河城市防洪管理的現(xiàn)代化水平。渾河沈陽城市段三維數(shù)字模型系統(tǒng)，在綜合沈陽市多年來渾河防洪減災基礎(chǔ)建設(shè)與信息化成果基礎(chǔ)上完成，是具有先進性、可靠性和實用性的研究開發(fā)成果。

1 系統(tǒng)功能

渾河三維數(shù)字化建模是實現(xiàn)對渾河（沈陽城市段）的三維空間虛擬仿真，系統(tǒng)可滿足渾河數(shù)字化仿真模擬顯示功能需求，實現(xiàn)試驗物理模型向計算機數(shù)學模型的轉(zhuǎn)換。并可將河道水位淹沒成果動態(tài)顯示到仿真系統(tǒng)中。針對渾河沈陽城市段三維數(shù)字模型子系統(tǒng)的開發(fā)目標，按照實際工作的需要，對子系統(tǒng)進行功能結(jié)構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)的功能邏輯結(jié)構(gòu)見圖1。

2 模型開發(fā)成果

2.1 空間建模

本項目采用渾河真實環(huán)境中的構(gòu)造并集合物理模型基礎(chǔ)進行三維建模。通過由美國Multigen-Paradigm（www.multigen.com）公司開發(fā)的Creator軟件進行強大的多邊形建模、矢量建模、大面積地形精確生成功能，以及多種專業(yè)選項及插件，能高效、最優(yōu)化地生成實時三維（RT3D）數(shù)據(jù)庫。最終將渾河沿岸的建筑和景觀制作成仿真三維視景。系統(tǒng)數(shù)字高程模型開發(fā)是以渾河沈陽城市段1∶10 000比例尺的DEM和DOM。

2.2 工程模型仿真

本項目的工程模型建模聯(lián)合運用Multigen Creator、3Dmax、deepExploration 等技術(shù)完成，結(jié)合空間模型構(gòu)建數(shù)字河道以及數(shù)字城市三維模型。通過vega和VC++構(gòu)建的可視化驅(qū)動平臺進行三維河道、城市的漫游與分析。

2.3 淹沒演示

根據(jù)河道高程條件，在三維場景中動態(tài)渲染，計算河道邊界淹沒線，并進行三維渲染，通過視景深度計算、水面以及河岸法線計算、光照渲染效果計算等，逼真模擬水面、河道邊界變化。本系統(tǒng)根據(jù)渾河沈陽城市段物理模型試驗的成果對流域50年一遇、100年一遇及300年一遇洪水的淹沒、流態(tài)分析成果進行管理和演示。

2.4 地物交互查詢

對空間信息中的重點水利工程地物信息采用數(shù)據(jù)庫進行管理，并實現(xiàn)空間信息與地物屬性信息的交互查詢與定位（用戶可通過地物列表或在地圖上直接選擇地物查看地物的屬性）。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要為工程數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫類型為ACCESS 2000，主要包括河道上的壩、閘、橋和公園，其主要庫結(jié)構(gòu)見表1、表2、表3。

2.5 動態(tài)飛行控制

系統(tǒng)可通過鼠標或鍵盤實現(xiàn)流域模型空間的聯(lián)合控制，并可將控制的過程進行錄制，從而進行瀏覽展示（見圖2）。

3 結(jié)語

渾河（沈陽城市段）的三維空間虛擬仿真系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)對渾河空間信息、建筑信息與洪水信息的數(shù)字化管理，為開展渾河的全面數(shù)字化建設(shè)奠定了堅實的平臺基礎(chǔ)，必將在流域的規(guī)劃建設(shè)、防洪減災工作中發(fā)揮應有的作用。

4 參考文獻

[1] 李景茹，鐘登華，劉東海，等.水利水電工程三維動態(tài)可視化仿真技術(shù)與應用[J].系統(tǒng)仿真學報，2006（1）：116-119，124.

[2] 鐘登華，李明超，王剛，等.水利水電工程三維數(shù)字地形建模與分析[J].中國工程科學，2005（7）：65-70.