[發(fā)明專利]水利信息化系統(tǒng)洪水高效模擬與高逼真可視化動(dòng)態(tài)展示方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810030126.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN108062453B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屈志剛;賈少燕;趙廷華;馬山玉;張玉明;曲曉寧;李政鵬;侯燕;葛均建;尚銀磊;張金輝;來亦姝;白勇;趙亞永;崔航飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06T13/80;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州異開專利事務(wù)所(普通合伙) 41114
• 代理人: 韓華

1.一種水利信息化系統(tǒng)洪水高效模擬與高逼真可視化動(dòng)態(tài)展示方法，其特征在于：基于地理信息平臺(tái)ArcGis和洪水建模平臺(tái)MIKE，利用一維水動(dòng)力學(xué)模型基本資料和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行二維洪水動(dòng)態(tài)展示，步驟如下：

步驟1、二維網(wǎng)格制作：

制作二維網(wǎng)格并將所述二維網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為shp矢量圖層格式；其具體方法為：

步驟1.1、計(jì)算網(wǎng)格范圍邊界線：首先，統(tǒng)計(jì)一維水動(dòng)力學(xué)模型結(jié)果中各河道斷面在最大水位時(shí)的左、右岸水面距離河道中心線的寬度；其次，河道斷面內(nèi)插，即為使邊界線過渡均勻，在河道彎道處，以同網(wǎng)格剖分步長相同的間距內(nèi)插河道斷面，內(nèi)插河道斷面左、右岸最大水面寬度根據(jù)上、下游原斷面最大水面寬度內(nèi)插得到；接著，邊界線控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算，即以河道中心線與左、右岸寬度為基礎(chǔ)，通過幾何計(jì)算得到各河道斷面左、右岸最大水面寬度位置處的控制點(diǎn)坐標(biāo)位置，作為邊界線控制點(diǎn)；最后，連接這些邊界線控制點(diǎn)成為網(wǎng)格剖分的范圍邊界線；

步驟1.2、網(wǎng)格剖分：在所述洪水建模平臺(tái)MIKE提供的工具M(jìn)esh Generator中，以步驟1.1確定的網(wǎng)格范圍邊界線為邊界，以各河道斷面控制點(diǎn)平均間距為步長，進(jìn)行網(wǎng)格剖分，生成mesh格式文件；

步驟1.3、轉(zhuǎn)換為shp矢量圖層格式：采用洪水建模平臺(tái)MIKE提供的Mike2Shp工具將所述mesh格式文件轉(zhuǎn)換為ArcGis使用的shp矢量圖層格式，所述shp矢量圖層里包含剖分的三角矢量面要素；

步驟2、網(wǎng)格地形插值：

以河道中心線和各河道斷面上的控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，通過幾何計(jì)算得到各河道斷面上控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)，結(jié)合其高程坐標(biāo)，使其成為包含X、Y、Z坐標(biāo)信息的高程散點(diǎn)數(shù)據(jù)，將這些高程散點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcGis中，然后采用空間數(shù)據(jù)處理方法對(duì)步驟1制作的網(wǎng)格shp圖層里的矢量面要素進(jìn)行高程插值；

步驟3、各時(shí)刻網(wǎng)格水深插值：

首先，根據(jù)洪水動(dòng)態(tài)展示流暢度需要，按一定時(shí)間步長提取各時(shí)刻下的一維水動(dòng)力學(xué)模型結(jié)果數(shù)據(jù)，即各時(shí)刻下各所有河道斷面的水位；接著，采用步驟2網(wǎng)格地形插值相同的方法，內(nèi)插各時(shí)刻下網(wǎng)格面要素的水位屬性值，使各網(wǎng)格面要素進(jìn)一步具有水位屬性，并根據(jù)時(shí)刻順序單獨(dú)保存為一系列shp圖層文件；最后，針對(duì)各時(shí)刻所述shp圖層文件，均采取水位屬性減地形高程屬性，得到水深屬性，并刪除水深值為負(fù)的網(wǎng)格面要素；

步驟4、結(jié)果時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)制作：

將各時(shí)刻結(jié)果shp圖層文件合并成一個(gè)包含時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的shp圖層文件，并添加對(duì)應(yīng)的時(shí)間字段屬性；

步驟5、洪水動(dòng)態(tài)展示：

在ArcGis中對(duì)步驟4制作的最終結(jié)果shp文件圖層進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)洪水的動(dòng)態(tài)展示，其方法為：在圖層屬性符號(hào)系統(tǒng)里，對(duì)不同水深屬性值不同的網(wǎng)格面要素設(shè)置不同的顏色，并設(shè)置一定的透明度，實(shí)現(xiàn)分色渲染，最后通過在ArcGis桌面端按一定幀率播放該時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)，即實(shí)現(xiàn)洪水在桌面端的動(dòng)態(tài)展示，實(shí)現(xiàn)在Web前端的洪水動(dòng)態(tài)展示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水利信息化系統(tǒng)洪水高效模擬與高逼真可視化動(dòng)態(tài)展示方法，其特征在于：在所述地理信息平臺(tái)ArcGis中，實(shí)現(xiàn)步驟2中對(duì)網(wǎng)格shp圖層里的矢量面要素進(jìn)行高程插值方法為：

步驟2.1、地形柵格面生產(chǎn)：采用ArcGis中的“自然領(lǐng)域法”工具，以所述高程散點(diǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，使用自然鄰域法將高程散點(diǎn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)成地形柵格面；

步驟2.2、網(wǎng)格地形高程插值：采用ArcGis中的“插值Shape”工具，基于生成的所述地形柵格面對(duì)網(wǎng)格面要素進(jìn)行插值，使網(wǎng)格面要素具有高程屬性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水利信息化系統(tǒng)洪水高效模擬與高逼真可視化動(dòng)態(tài)展示方法，其特征在于：在地理信息平臺(tái)ArcGis中，實(shí)現(xiàn)步驟4中制作結(jié)果時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)的方法為：

步驟4.1、添加時(shí)間屬性字段：采用ArcGis中的“添加字段”工具，在步驟3制作的各時(shí)刻shp圖層文件里，添加與該時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)間字段屬性；

步驟4.2、要素和圖層合并：采用ArcGis中的“追加”工具，按時(shí)間從前到后的順序，對(duì)添加完時(shí)間字段屬性的各時(shí)刻結(jié)果shp圖層文件進(jìn)行合并，使之最終成為一個(gè)整體的結(jié)果shp文件；

步驟4.3、設(shè)置為時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)：在最終的所述結(jié)果shp文件圖層屬性里啟用時(shí)間，使之成為時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)，并設(shè)置時(shí)間字段、時(shí)間步長間隔參數(shù)。