[發(fā)明專利]基于WebGL的洪水演進(jìn)態(tài)勢三維動態(tài)可視化展示方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010582085.4
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111784833B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮留留;楊坤;范青松;馬瑞;李曉飛
• 申請（專利權(quán)）人: 長江空間信息技術(shù)工程有限公司（武漢）;長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T15/50;G06T15/20;G06F16/957
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所(普通合伙) 42001
• 代理人: 狄宗祿

本發(fā)明公開了一種基于WebGL的洪水演進(jìn)態(tài)勢三維動態(tài)可視化展示方法。它包括如下步驟，步驟一：三維可視化引擎的選擇；步驟二：地形和傾斜攝影模型數(shù)據(jù)處理及服務(wù)的發(fā)布；步驟三：洪水風(fēng)險圖三維可視化場景的集成；步驟四：洪水態(tài)勢數(shù)據(jù)組織；步驟五：基于WebGL技術(shù)的洪水淹沒模擬三維可視化展示。本發(fā)明具有實現(xiàn)二維洪水演進(jìn)過程在無插件瀏覽器端的三維可視化展示的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說它是一種基于WebGL實現(xiàn)洪水演進(jìn)數(shù)值模擬成果三維動態(tài)可視化展示方法。

背景技術(shù)

利用可視化技術(shù)表達(dá)洪水演進(jìn)的各項信息已成為目前洪水信息管理領(lǐng)域不可或缺的部分。為了能夠更高效地掌握洪水演進(jìn)規(guī)律，包括不同時刻的洪水淹沒范圍、水位、面積等諸多洪水信息都需要直觀地進(jìn)行展示，國內(nèi)眾多商業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)研究者針對不同的應(yīng)用背景開發(fā)了不同的洪水可視化系統(tǒng)平臺。

目前，洪水演進(jìn)三維動態(tài)可視化展示主要是基于OpenGL技術(shù)，采用的是C/S架構(gòu)(即Client/Server，客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu))。隨著IT技術(shù)的發(fā)展，B/S架構(gòu)(即Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu))成為主流。目前，基于web端的洪水演進(jìn)展示主要以二維為主。WebGL是一項用來在網(wǎng)頁上繪制和渲染復(fù)雜三維圖形(3D圖形)，并允許用戶與之交互的技術(shù)。WebGL技術(shù)結(jié)合了HTML5和JavaScript，允許開發(fā)者在網(wǎng)頁上創(chuàng)建和渲染三維圖形，且WebGL技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)免去了開發(fā)網(wǎng)頁專用渲染插件的麻煩。

耿敬等結(jié)合GIS技術(shù)與Mike21軟件，設(shè)計了基于Mike21計算數(shù)據(jù)的GIS洪水淹沒三維動態(tài)可視化方法，并采用空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫相互調(diào)用機(jī)制，實現(xiàn)淹沒過程的動態(tài)模擬與實時信息查詢；張彪等探討了洪水淹沒模擬三維可視化中的地理環(huán)境三維可視化，洪水淹沒演進(jìn)動態(tài)可視化和流場動態(tài)可視化三個問題，并提出了基于osg和osgEarth三維渲染引擎的解決方案；潘立武給出了根據(jù)二維淺水方程的數(shù)值計算結(jié)果構(gòu)建洪水演進(jìn)可視化模型的具體過程，討論了3D-GIS洪水演進(jìn)可視化實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)；葛小平等采用GIS與水力演進(jìn)模型，結(jié)合三維模擬技術(shù)和對象關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)浙江奉化江流域洪水淹沒范圍模擬；李云等通過建立一、二維洪水演進(jìn)數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)淮河臨淮崗區(qū)段洪水演進(jìn)數(shù)值模擬和三維可視化。但以上方法高渲染的效率低，不能保證渲染效果。因此，現(xiàn)亟需開發(fā)一種能保證渲染的效果、提高渲染的效率的洪水演進(jìn)數(shù)值模擬成果三維動態(tài)可視化展示方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為提供一種基于WebGL實現(xiàn)洪水演進(jìn)數(shù)值模擬成果三維動態(tài)可視化展示方法，通過地形和傾斜攝影模型數(shù)據(jù)處理及服務(wù)的發(fā)布；洪水風(fēng)險圖三維可視化場景的集成；洪水態(tài)勢數(shù)據(jù)組織；根據(jù)用戶遠(yuǎn)近視角的變化，顯示不同的渲染效果等手段，實現(xiàn)了基于WebGL的洪水演進(jìn)三維可視化展示，且實現(xiàn)了大數(shù)據(jù)量洪水模型(超過1萬個格網(wǎng))秒級動態(tài)渲染；提出的方法根據(jù)用戶遠(yuǎn)近視角的變化，顯示不同的渲染效果，即保證了渲染的效果又提高了渲染的效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于WebGL的洪水演進(jìn)態(tài)勢三維動態(tài)可視化展示方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一：三維可視化引擎的選擇；

三維可視化引擎采用基于WebGL的開源Cesium渲染引擎；

步驟二:地形和傾斜攝影模型數(shù)據(jù)處理及服務(wù)的發(fā)布；

1)地形數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用CesiumLAB數(shù)據(jù)處理軟件對地形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，選擇基于CTB三角算法并利用GZIP壓縮技術(shù)生成分級的LOD層級數(shù)據(jù)；

2)傾斜攝影模型數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用CesiumLAB數(shù)據(jù)處理軟件對OSGB格式的傾斜攝影數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換及單體化處理；

3)數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布