防汛抗旱三維電子沙盤系統建設分析

王 森

河北省大清河河務管理處，河北保定 071051

0 引言

近幾年來，隨著我國社會經濟的迅速發展，信息技術在人們的日常生產及生活中得到了越來越廣泛的應用，于是信息技術在水利工程中的應用逐漸引起了各企業及國家相關部門的重視。防汛抗旱工作是水利工程中的重要內容，把圖形技術、網絡技術、地理信息技術等先進的技術手段對防汛抗旱工作進行管理，可在很大程度上對防洪抗旱的規劃、決策、評價與管理提供有效的參考依據，從而可大力促進水利工程的建設與發展。三維電子沙盤是一種先進的技術，本文主要就三維電子沙盤建設在防汛抗旱中的應用作以下分析。

1 防汛抗旱三維電子沙盤建設概述

防汛抗旱三維電子沙盤建設主要使用海量數據管理技術、網絡通訊技術、遙感技術、高性能計算機技術、虛擬現實技術以及三維地理信息系統等先進的現代技術手段，通過分辨率不同的遙感影像及比例尺不同的DEM 地形數據來建立全國范圍內的比例尺不同的三維電子沙盤系統及網絡平臺，從而對地面、地形及地貌的實際情況進行直觀而形象的表達。把三維電子沙盤平臺場景建設、防洪抗旱專題信息矢量數據以及基礎地理信息進行有效結合，可對國內河流形態具體的分布情況、水系分布、防洪抗旱工程等相關信息進行直觀地展示，此外，對海量數據的集成及開放系統進行合理利用，還能使防汛抗旱的預報預警信息、基本業務信息、支持決策信息以及減災防災信息進行綜合而系統的管理，從而可在很大程度上為防汛抗旱的管理提供有效的信息服務。

2 三維電子沙盤建設的主要技術

1）專用數據庫技術。此數據庫的建設主要包括空間數據、數據庫部署、屬性數據關聯、數據庫訪問等內容，其是三維電子沙盤建設的重要基礎，對于防汛抗旱工作而言，海量數據的管理有著非常重要的意義，對以數據庫方式對相關數據進行管理，可使整個沙盤平臺系統的安全性、穩定性及可靠性得到有效改善，且還可對旱情、水情、險情、工情等相關數據進行科學管理；

2）海量數據處理技術。此技術主要包括水利專題數據、基礎地理矢量數據、DEM 數據、遙感影像等內容，其是防汛抗旱三維電子沙盤建設的基礎。金字塔引擎技術是紋理動態載入技術、復雜消隱技術、內存數據組織技術、磁盤數據存儲技術、數據動態裝載與卸載技術、多分辨率數據表現技術等多種海量數據處理技術的集合，把之應用在電子沙盤的建設中，可對海量數據進行有效存取與管理，從而可使系統的性能得到有效提高；

3）影像處理技術。遙感影像中所包含的信息資源是非常豐富的，系統中主要所使用的遙感影像包括2.5m 分辨率的SPOT 衛星數據、15m 分辨率的ETM 影像、30m 分辨率的TM 影像等。其使用的影像處理技術主要如下：（1）影像糾正技術，其主要是對正射影像或DRG、控制點信息等參考數據對遙感影像的變形情況進行處理，以使之得到有效糾正；（2）多源遙感影像配準技術，其主要以配準方式對分辨率和來源都不同的的遙感影像進行處理；（3）圖像處理技術，其主要對所收集到的影像像進行色彩調整、批處理、多種圖像的邏輯處理、格式轉換、多種濾波處理等；（4）影像融合技術，此技術通過多種信息的互補性來使多源空間數據的穩定性及綜合質量得到一定改善與提高，從而對地物進行有效識別，進而為防汛抗旱工作的決策提供依據；

4）三維場景展示技術。（1）自動切換技術。此技術能夠根據信息內容的不同，視野范圍的不同，展示功能的不同，清晰度與比例尺不同的三維場景以較快的速度在系統中進行切換；（2）自動飛行技術。三維電子沙盤可以數字方式實現三維的空間場景，其可通過自動飛行瀏覽方式度水利工程及空間場景的相關信息進行動態展示，三維場景的自動飛行功能主要使用動態的控制技術進行有效實現，此外，系統的建設還能根據原先設置的路線以適當的高度與角度進行飛行瀏覽，此外，其還能對飛行高度和俯視角進行實時調整；（3）分層展示技術。對三維電子沙盤進行建設時，需對防汛的專題信息和基礎的地理信息進行清楚的展示，在分層的過程中，可從局部區域開始，進行不同級別直接的切換，或者全從景開始層層推進，以使之得以逐層展示。

5）虛擬現實技術。此技術和傳統的模擬技術的區別在于，把仿真系統和模擬環境、視景系統進行有效結合，然后利傳感設備及顯示器把操作人員和計算機所生成的三維虛擬環境進行聯結，從而生成逼真的三維虛擬環境。其在三維電子沙盤建設中的作用是：以三維場景的形式對水流與河道形態進行清晰展示；建立防洪工程的三維數字模型，并把之有序地疊放在三維場景中，從而能夠讀防洪工程的地形地貌、整體布局及結構進行逼真而清晰的展示。

6）洪水演進展示技術。通過水力學和水文模型對水情的實際情況進行預警與模擬，可在很大程度上為防汛抗旱工作提供有效依據，從而可減輕汛情和旱情對人們所帶來的危害。就現階段而言，雖然二維 GIS 模型對水情與旱情的展示已得到一定發展，但是在空間上，洪水在傳播的過程中會和地形地貌有比較緊密的聯系，這樣就無法使用二維 GIS 模型的結果對洪水受到地形地貌的影響后的傳播情況進行比較形象的展示。而三維電子沙盤建設中，則可在三維場景中把水動力學模型的計算結果進行比較直觀而清晰的展示，從而可使防汛抗旱的相關工作人員及時掌握具體的水情與旱情，這樣就能根據水情、旱情的查詢信息采取相應的抗災減災措施。

3 結論

防汛抗旱工作在人們的財產與生命安全中有著非常重要的意義，因此，相關部門必須對此引起重視，本文主要就三維電子沙盤技術及其在防汛抗旱工作中的應用作了相關分析，以在一定程度上促進三維電子沙盤建設的應用與發展，并為防汛抗旱工作的開展提供參考。

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