基于三维可视化的洪水淹没模拟系统开发与实现

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洪水灾害的频发一直以来都对我国社会经济发展与自然环境保护造成严重威胁。在我国的防洪体系建设中,蓄洪垸是重要的组成部分,蓄洪垸的主要作用是分蓄洪水,对相应区域的洪水水位与流量进行调节,从而减少或避免洪水灾害造成的生命财产损失。蓄洪垸洪水淹没过程的模拟可视化问题一直是研究者们关注的热点,其将为防洪调度决策和应急预案制定等提供技术支持与服务。  洪水淹没模拟可视化问题的研究重点在于如何高效,准确,直观地模拟展现洪水淹没全过程,这也是开发实现洪水淹没模拟可视化系统的难点所在。当前的实现方法主要有两类:基于可视化模拟与分析平台的实现方法和基于数值计算模型的实现方法。这两类方法在系统效率,模拟准确度,可视化效果等方面各有优劣。近些年来出现了融合这两类方法来实现洪水淹没模拟可视化的趋势,本文即为在这一融合趋势上的工作成果。  本文采用现有的二维浅水动力学模型对研究目标区域的洪水淹没过程进行计算求解,得到洪水淹没模拟的数值计算结果,然后再根据结果数据进行洪水淹没模拟可视化。本文的主要工作有:1.对水动力学模型结果数据的传统存储方式进行了改进,引入NetCDF数据存储技术,解决了传统存储方式的复杂低效问题;2.研究探讨了洪水淹没模拟可视化中的地理环境三维可视化、洪水淹没演进动态可视化和洪水流场动态可视化问题。针对问题中面临的实现难点,提出了基于OSG和osgEarth三维渲染引擎的解决方案。3.通过应用本文引入的技术和提出的解决方案,实现了一个洪水淹没模拟三维可视化系统,达到了高效准确直观的洪水淹没模拟三维可视化效果。
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