防汛抗旱三維電子沙盤系統(tǒng)建設(shè)分析

王 森

河北省大清河河務(wù)管理處，河北保定 071051

0 引言

近幾年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，信息技術(shù)在人們的日常生產(chǎn)及生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，于是信息技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用逐漸引起了各企業(yè)及國家相關(guān)部門的重視。防汛抗旱工作是水利工程中的重要內(nèi)容，把圖形技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)手段對防汛抗旱工作進(jìn)行管理，可在很大程度上對防洪抗旱的規(guī)劃、決策、評價與管理提供有效的參考依據(jù)，從而可大力促進(jìn)水利工程的建設(shè)與發(fā)展。三維電子沙盤是一種先進(jìn)的技術(shù)，本文主要就三維電子沙盤建設(shè)在防汛抗旱中的應(yīng)用作以下分析。

1 防汛抗旱三維電子沙盤建設(shè)概述

防汛抗旱三維電子沙盤建設(shè)主要使用海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、遙感技術(shù)、高性能計算機(jī)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及三維地理信息系統(tǒng)等先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)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(shù)據(jù)來建立全國范圍內(nèi)的比例尺不同的三維電子沙盤系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)平臺，從而對地面、地形及地貌的實際情況進(jìn)行直觀而形象的表達(dá)。把三維電子沙盤平臺場景建設(shè)、防洪抗旱專題信息矢量數(shù)據(jù)以及基礎(chǔ)地理信息進(jìn)行有效結(jié)合，可對國內(nèi)河流形態(tài)具體的分布情況、水系分布、防洪抗旱工程等相關(guān)信息進(jìn)行直觀地展示，此外，對海量數(shù)據(jù)的集成及開放系統(tǒng)進(jìn)行合理利用，還能使防汛抗旱的預(yù)報預(yù)警信息、基本業(yè)務(wù)信息、支持決策信息以及減災(zāi)防災(zāi)信息進(jìn)行綜合而系統(tǒng)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(wù)。

2 三維電子沙盤建設(shè)的主要技術(shù)

1）專用數(shù)據(jù)庫技術(shù)。此數(shù)據(jù)庫的建設(shè)主要包括空間數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫部署、屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)庫訪問等內(nèi)容，其是三維電子沙盤建設(shè)的重要基礎(chǔ)，對于防汛抗旱工作而言，海量數(shù)據(jù)的管理有著非常重要的意義，對以數(shù)據(jù)庫方式對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，可使整個沙盤平臺系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)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(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理；

2）海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)。此技術(shù)主要包括水利專題數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理矢量數(shù)據(jù)、DEM 數(shù)據(jù)、遙感影像等內(nèi)容，其是防汛抗旱三維電子沙盤建設(shè)的基礎(chǔ)。金字塔引擎技術(shù)是紋理動態(tài)載入技術(shù)、復(fù)雜消隱技術(shù)、內(nèi)存數(shù)據(jù)組織技術(shù)、磁盤數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、數(shù)據(jù)動態(tài)裝載與卸載技術(shù)、多分辨率數(shù)據(jù)表現(xiàn)技術(shù)等多種海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)的集合，把之應(yīng)用在電子沙盤的建設(shè)中，可對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存取與管理，從而可使系統(tǒng)的性能得到有效提高；

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

4）三維場景展示技術(shù)。（1）自動切換技術(shù)。此技術(shù)能夠根據(jù)信息內(nèi)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(tǒng)中進(jìn)行切換；（2）自動飛行技術(shù)。三維電子沙盤可以數(shù)字方式實現(xiàn)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(guān)信息進(jìn)行動態(tài)展示，三維場景的自動飛行功能主要使用動態(tài)的控制技術(shù)進(jìn)行有效實現(xiàn)，此外，系統(tǒng)的建設(shè)還能根據(jù)原先設(shè)置的路線以適當(dāng)?shù)母叨扰c角度進(jìn)行飛行瀏覽，此外，其還能對飛行高度和俯視角進(jìn)行實時調(diào)整；（3）分層展示技術(shù)。對三維電子沙盤進(jìn)行建設(shè)時，需對防汛的專題信息和基礎(chǔ)的地理信息進(jìn)行清楚的展示，在分層的過程中，可從局部區(qū)域開始，進(jìn)行不同級別直接的切換，或者全從景開始層層推進(jìn)，以使之得以逐層展示。

5）虛擬現(xiàn)實技術(shù)。此技術(shù)和傳統(tǒng)的模擬技術(shù)的區(qū)別在于，把仿真系統(tǒng)和模擬環(huán)境、視景系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，然后利傳感設(shè)備及顯示器把操作人員和計算機(jī)所生成的三維虛擬環(huán)境進(jìn)行聯(lián)結(jié)，從而生成逼真的三維虛擬環(huán)境。其在三維電子沙盤建設(shè)中的作用是：以三維場景的形式對水流與河道形態(tài)進(jìn)行清晰展示；建立防洪工程的三維數(shù)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(jié)構(gòu)進(jìn)行逼真而清晰的展示。

6）洪水演進(jìn)展示技術(shù)。通過水力學(xué)和水文模型對水情的實際情況進(jìn)行預(yù)警與模擬，可在很大程度上為防汛抗旱工作提供有效依據(jù)，從而可減輕汛情和旱情對人們所帶來的危害。就現(xiàn)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(fā)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(lián)系，這樣就無法使用二維 GIS 模型的結(jié)果對洪水受到地形地貌的影響后的傳播情況進(jìn)行比較形象的展示。而三維電子沙盤建設(shè)中，則可在三維場景中把水動力學(xué)模型的計算結(jié)果進(jìn)行比較直觀而清晰的展示，從而可使防汛抗旱的相關(guān)工作人員及時掌握具體的水情與旱情，這樣就能根據(jù)水情、旱情的查詢信息采取相應(yīng)的抗災(zāi)減災(zāi)措施。

3 結(jié)論

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

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