[發明專利]基于OSG的數字湖泊三維可視化仿真方法及仿真平臺

有效

• 申請號: 201310598376.2
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103559739A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 周建中;劉懿;莫莉;嚴冬;閆寶偉;黃牧濤;潘立武;畢勝;張華杰;趙越;張煒;王鵬程;徐赫;周圣杰;寧文瑤;陳璐;趙娜;曾小凡;鄒強;郭俊;葉磊;吳江;李純龍;張海榮;孟長青;謝蒙飛;盧鵬;朱雙;袁柳;丁小玲;李銀銀;王超;王華為;馮宇;程京京;陳芳;牛廣利
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F17/50
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 趙建剛

技術領域

本發明屬于虛擬現實技術領域，具體涉及一種基于OSG的數字湖泊三維可視化仿真方法及仿真平臺。

背景技術

數字湖泊為數字地球的一個重要區域層次，在防洪減災、可持續發展、能源利用等方面具有重要作用。近年來，隨著三維可視化仿真模擬技術的發展，數字湖泊數學模型的數據三維可視化隨之誕生。即：將主要地形地貌三維演示以及多種數據信息通過三維可視化手段展示出來，從而描述湖泊的過去、現在和未來的各種行為，如：洪水動態演進、潰壩模擬、水污染模擬、實時數據接口等相關水利業務模型的集成。因此，數字湖泊三維仿真技術為湖泊的規劃和防災減災任務提供更為直觀的決策支持。

但是，現有數字湖泊三維可視化仿真過程中，主要采用傳統的三維渲染引擎如OpenGL(Open?Graphics?Library)、DirectX(全稱：Direct?eXtension，簡稱DX)進行渲染，其主要存在如下一些缺點：①均是非面向對象的低階引擎，設計場景和操作場景中的對象比較困難；②使用基本圖元，編寫復雜場景比較困難；③不支持LOD(Level?of?detail)、動態裁剪等優化渲染功能；④對大范圍地形和湖泊渲染效率低下。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種基于OSG的數字湖泊三維可視化仿真方法及仿真平臺，具有渲染效率高的優點。

本發明采用的技術方案如下：

本發明還提供一種基于OSG的數字湖泊三維可視化仿真方法，包括以下步驟：

S1，構建湖泊所在區域的三維數字地形模型；以及，構建地物模型和地表衍生物模型；

S2，將所述地物模型和所述地表衍生物模型加載到所述三維數字地形模型的對應地理位置上，得到三維數字地形及地理環境場景；

S3，在所述三維數字地形及地理環境場景基礎上，使用OSG模塊作為底層三維渲染引擎進行場景渲染；同時，采用OsgOcean模塊進一步模擬仿真渲染水流和天氣效果，得到三維數字湖泊地形環境場景；其中，通過模擬得到的水流場景和天氣效果場景通過人機交互機制控制，進行場景更新；具體采用以下方法進行場景更新：

S31，使用C++/CLI技術設計GUI圖形界面；

S32，分別創建GUI線程和OSG渲染線程；

所述GUI線程不斷檢測是否接收到操作者通過所述GUI圖形界面發送的三維流場展示命令，當檢測到時，所述GUI線程將接收到的所述三維流場展示命令發送到消息隊列中；

所述OSG渲染線程循環讀取消息隊列中的消息，當所述OSG渲染線程讀取到消息隊列中的三維流場展示命令時，觸發一個流場展示回調函數；

S33，通過所述流場展示回調函數進行場景更新。

優選的，S1中，所述三維數字地形模型通過以下方法構建：采用地理信息系統軟件導入目標地形的DEM數據，得到目標地形的初始形態，再對其進一步執行校準、裁剪和拼接操作，生成符合要求的三維數字地形模型；

所述地物模型通過以下方法構建：采用3DS?MAX或Photoshop輔助建模軟件構建地物模型；

所述地表衍生物模型通過以下方法構建：使用SpeedTree軟件構建地表衍生物模型。

優選的，S2具體為：使用Terra?Vista軟件將地物模型和地表衍生物模型加載到所述三維數字地形模型對應的地理位置上。

優選的，S33具體為：

所述流場展示回調函數根據傳遞的文件名參數，利用文件讀取類讀取水動力學模型計算的結果文件，并進行處理；

所述流場展示回調函數將處理結果附加到需要加載的模型上，仿真并加載水流流場，得到渲染結果；然后用該渲染結果更新原場景，并顯示在GUI圖形界面上。

優選的，S33具體為：

所述流場展示回調函數根據傳遞的文件名參數，利用文件讀取類讀取污染擴散模型計算的結果文件，通過動畫模擬污染物擴散過程；和/或

所述流場展示回調函數根據傳遞的文件名參數，利用文件讀取類讀取水質水量調度模型計算的結果文件，動態繪制引水路線，通過GUI圖形界面動態、直觀的展示湖泊大循環、中循環和小循環引水調水路線圖。

本發明還提供一種基于OSG的數字湖泊三維可視化仿真平臺，將OsgOcean模塊、OSG模塊以及GUI圖形界面采用持續集成和松耦合模型驅動技術完成系統集成，具體包括：數據層、模型層、渲染層和展示層；