[發(fā)明專利]一種基于BIM和GIS的洪水淹沒(méi)范圍動(dòng)態(tài)展示方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011253847.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN112070849B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張李蓀;丁維馨;張建華;徐俊;劉楊;李喻鑫;盧聰飛;張?jiān)栖?/a>;李夢(mèng)楚;張國(guó)文;孫文萍;馮佳;胡燕;鄧超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西武大揚(yáng)帆科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/90
• 分類號(hào): G06T7/90;G06F30/13;G06T17/05
• 代理公司: 南昌合達(dá)信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36142
• 代理人: 李旦

1.一種基于BIM和GIS的洪水淹沒(méi)范圍動(dòng)態(tài)展示方法，其特征在于包括以下步驟：

S1，構(gòu)建BIM和GIS三維融合模型，分別構(gòu)建流域內(nèi)所有水利樞紐工程的BIM模型以及流域的三維地形模型，將三維地形模型有限元柵格化得到DEM數(shù)字地形模型，水利樞紐工程的BIM模型與DEM數(shù)字地形模型融合，得到BIM和GIS三維融合模型；

S2，淹沒(méi)范圍數(shù)據(jù)處理，在水利樞紐工程所在區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)上，通過(guò)在流道上設(shè)置預(yù)設(shè)間隔長(zhǎng)度的基準(zhǔn)水位控制線對(duì)流道劃分，并對(duì)各柵格進(jìn)行插值，比較柵格插值處的水位與其高程之間的大小關(guān)系，獲取淹沒(méi)范圍，將水位小于地形高程的不屬于淹沒(méi)范圍的柵格點(diǎn)設(shè)為無(wú)效值，并將無(wú)效值中任意存在連續(xù)關(guān)系的無(wú)效值刪除；

S3，淹沒(méi)范圍分析得到被淹沒(méi)地區(qū)的柵格數(shù)據(jù)，通過(guò)靜態(tài)水面法分析淹沒(méi)范圍，將基準(zhǔn)水位控制線以及其間插值得到的水位控制線所過(guò)的柵格點(diǎn)以及所表述的水位信息存儲(chǔ)，以當(dāng)前基準(zhǔn)水位控制線內(nèi)的流域?yàn)閱卧謪^(qū)存儲(chǔ)；

S4，淹沒(méi)范圍可視化，將得到的柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行模型構(gòu)建，并依據(jù)水位信息的不同選擇對(duì)應(yīng)的色彩顯示，最后再疊加到GIS中，最終顯示淹沒(méi)范圍，通過(guò)改變洪水的水位或流量可動(dòng)態(tài)顯示淹沒(méi)范圍；

在構(gòu)建BIM和GIS三維融合模型的步驟中，

水利樞紐工程的BIM模型利用Bentley MicroStation軟件構(gòu)建，預(yù)先獲取流域內(nèi)各類水利工程的參數(shù)，將參數(shù)作為Bentley MicroStation軟件的輸入進(jìn)行構(gòu)建；

DEM數(shù)字地形模型的構(gòu)建，預(yù)先通過(guò)GIS技術(shù)得到三維地形模型，并同時(shí)提取數(shù)據(jù)表示的等高線、高程點(diǎn)、河岸特征線參數(shù)作為Bentley Geopaksite軟件的輸入，BentleyGeopaksite軟件以此生成不規(guī)則三角網(wǎng)格tin文件，輸出得到DEM數(shù)字地形模型；

所述水位控制線與流道的中心線垂直，且以任意相鄰的水位控制線為基準(zhǔn)，在位于其間的柵格點(diǎn)上插值，并比較柵格插值處的水位與其高程之間的大小關(guān)系：若水位大于地形高程，則該柵格屬于淹沒(méi)范圍，記錄其水位或水深；若水位小于地形高程，則不屬于淹沒(méi)范圍；所述基準(zhǔn)水位控制線以及其間插值得到的水位控制線向流道兩側(cè)延伸，得到分區(qū)邊界線,在此邊界線上,水位等于地形高程,也即當(dāng)前水位在流道兩岸所能淹沒(méi)最遠(yuǎn)距離，所述分區(qū)邊界線以及基準(zhǔn)水位控制線所圍即淹沒(méi)范圍；

所述插值采用線性插值法；

水位控制線的間距依據(jù)地理特征設(shè)置，在地勢(shì)落差大的流域間距設(shè)置較小，而地勢(shì)落差小的地區(qū)間距較大，所述水利樞紐工程的設(shè)置改變了流道的水勢(shì)落差的連續(xù)性，所述水利樞紐工程設(shè)置為基準(zhǔn)水位控制線，水位在此基準(zhǔn)水位控制線設(shè)為斷點(diǎn)，包含兩個(gè)水位值；

所述靜態(tài)水面法分為無(wú)源淹沒(méi)和有源淹沒(méi)兩種：無(wú)源淹沒(méi)是將淹沒(méi)分析區(qū)DEM數(shù)據(jù)中高程值低于設(shè)定水位的視為淹沒(méi)點(diǎn)；有源淹沒(méi)是將淹沒(méi)分析區(qū)DEM數(shù)據(jù)高程值低于設(shè)定水位并且與指定位置有聯(lián)通的柵格視為淹沒(méi)點(diǎn)；

在淹沒(méi)范圍可視化的步驟中，包括以下步驟：

S41，柵格數(shù)據(jù)處理獲取表征水位、流量組合工況下的色彩圖片，采用ArcGIS10.5平臺(tái)中的“模型構(gòu)建器”工具，將柵格數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理得到png格式的圖片，對(duì)不同水位、流量工況下的圖片顯示進(jìn)行色彩統(tǒng)一表征；

S42，數(shù)據(jù)映射，淹沒(méi)范圍的柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成色彩圖片之后，將色彩圖片疊加到GIS中，最終得到顏色表征淹沒(méi)范圍的顯示效果；

S43，動(dòng)態(tài)展示，改變流道全段或選取的不同流段上的基準(zhǔn)水位控制線的水位，和/或改變?nèi)位蜻x取的不同流段上的流量，以動(dòng)態(tài)展示水位變化或某處水利樞紐工程開閘放水后流域內(nèi)被淹沒(méi)范圍的變化情況；

在淹沒(méi)范圍分析得到被淹沒(méi)地區(qū)的柵格數(shù)據(jù)的步驟中，為提升模擬計(jì)算速率，將水位小于地形高程的不屬于淹沒(méi)范圍的柵格改為無(wú)效值，使得后續(xù)參與計(jì)算的柵格數(shù)量大幅降低，所刪除的柵格點(diǎn)為連續(xù)的串值，不僅可提升去除未被淹沒(méi)的柵格的速率，還避免了被淹沒(méi)地區(qū)內(nèi)處于離散狀態(tài)卻有效的柵格數(shù)據(jù)被刪除。