基于三维数字地图的河道冲淤数据处理系统应用
基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用
研究现状
目前，水利工程三维可视化系统的研究主要集中在以下几个方面：
1、基于CAD软件的可视化：通过AutoCAD等软件进行三维建模，实现工程设计 的可视化。但这种方法需要专业人员操作，且效率较低。
2、基于BIM技术的可视化：利用BIM（Building Information Modeling）技 术将工程信息模型化，实现三维可视化。但该技术主要用于建筑领域，对水利 工程适用性不强。
二、地理信息三维可视化系统的 应用领域
1、城市规划与设计：通过三维可视化技术，城市规划师可以更加直观地展示 城市的空间布局和建筑设计，为城市规划提供决策支持。
2、土地资源管理：土地资源管理部门可以利用三维可视化技术对土地资源进 行评估、管理和规划，提高土地资源的利用效率。
3、环境监测与保护：通过地理信息三维可视化系统，环境监测部门可以更加 直观地监测环境质量，为环境保护提供数据支持。
（3）渲染模块：采用OSG的延迟渲染技术和场景图优化技术，提高渲染效率和 质量。
（4）动画模块：支持对三维场景进行动画演示，包括旋转、缩放、平移等操 作。
（5）交互模块：支持用户与三维场景进行交互，包括点击、拖拽、缩放等操 作。
3、数据流程
本系统的数据流程如下： （1）导入水利工程设计数据； （2）通过场景建模模块建立三维场景模型；
（4）交互体验要求高：系统需要提供流畅的交互体验，以满足用户的需求。 针对以上难点，我们采取了以下解决方案：
（1）开发通用的数据导入模块，以处理不同软件的数据格式； （2）利用OSG的场景图结构进行高效的三维建模；
（3）采用OSG的延迟渲染技术和场景图优化技术提高渲染效率；
（4）利用OSG的事件处理机制实 现流畅的交互体技术和传感器技术的不断发展，未来地理信息 三维可视化系统将朝着高精度和实时性的方向发展，能够更加准确地反映地理 信息的实际情况，为决策者提供更加可靠的数据支持。
基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案
基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案一、概要随着信息技术的不断发展和应用领域的不断拓展，水利行业面临着前所未有的挑战和机遇。
为了应对水利信息化建设的需求，提高水利资源的管理效率和服务水平，我们提出了基于GIS的三维可视化智慧水利大数据平台解决方案。
该解决方案旨在通过集成地理信息系统（GIS）、三维可视化技术、大数据分析以及云计算等先进技术，构建一个集数据采集、处理、分析、可视化及决策支持等功能于一体的智慧水利大数据平台。
通过该平台，可以实现水利数据的实时采集、精准分析和高效管理，提高水利资源的监控和预警能力，为水利行业的可持续发展提供有力支持。
基于GIS的空间数据分析：借助GIS技术，实现水利数据的空间分析和可视化，提高数据的应用价值和决策精度。
三维可视化展示：通过三维建模和仿真技术，实现水利设施的虚拟展示和实时监控，提高管理的直观性和便捷性。
大数据分析支持：通过对海量水利数据的挖掘和分析，提供数据驱动的决策支持，为水利管理提供科学依据。
云计算架构：采用云计算技术，实现数据的存储、处理和分析的弹性扩展，提高系统的可靠性和性能。
该解决方案适用于水利行业的各个领域，包括水资源管理、水灾害防治、水利工程建管等。
通过实施该方案，可以显著提高水利资源的管理效率和服务水平，为水利行业的可持续发展提供有力保障。
1. 阐述水利信息化建设的背景与重要性。
随着信息技术的飞速发展和数字化转型的浪潮，水利信息化建设已成为提升水资源管理效率、保障水资源可持续利用的关键手段。
水利信息化建设的背景源于日益增长的水资源管理与保护需求，以及现代信息技术手段的不断创新与应用。
在此背景下，水利信息化建设的重要性日益凸显。
信息化技术有利于提高水利资源管理的精细化程度。
通过对水情数据的采集、处理和分析，能够实现水利资源的实时监控与预警，进而做出更为科学、精准的管理决策。
水利信息化建设有助于提升应急响应能力。
借助现代信息技术手段，可以快速获取并处理洪水、干旱等自然灾害信息，为抗灾救灾提供有力支持。
三维视景平台在黄河下游河道整治规划中的应用研究
三维视景平台在黄河下游河道整治规划中的应用研究王彤王军良张继勇谈皓王莉程冀马迎平彭彦铭黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州，450003摘要：本文通过对“数字黄河”的三维视景平台－“黄河下游交互式三维视景系统”在“黄河下游游荡性河段河道河势演变及整治方案研究”中应用情况的介绍，提供了一种三维视景平台在黄河下游河道整治规划中的应用思路和方向。
“黄河下游交互式三维视景系统”是“数字黄河”工程的基础设施，它将整个黄河下游装入了计算机，在计算机中建立了与现实黄河下游相对应的虚拟对照体，从而为在计算机中进行黄河下游治理方案研究提供了一个基于GIS的三维视景平台，在其上可以挂接任何基于GIS的数学模型及应用分析结果，为黄河下游治理方案的比选提供形象、直观的三维可视化支持。
“黄河下游交互式三维视景系统”所建设的与现实黄河下游一一对应的数字河道、防洪工程等为黄河下游河道整治规划提供了三维可视化的决策支持平台。
1 黄河下游河道概况及整治黄河下游属游荡性河道，白鹤至高村河段河道比降在1.70～2.650/000之间，河床断面宽度达1.5～3.5km。
天然情况下河道内沙洲密布，水流分散，汊流丛生，有时多达4～5股。
自上个世纪60年代末开展游荡性河段河道整治以来，陆续修建了一些河道整治工程，“宽、浅、乱”的河槽形态有所改善，河道整治工程控制较好的河段河势比较稳定，主溜基本为单股，但河道整治工程控制较弱的河段，常出现二、三股河，仍具有“宽、浅、乱”的基本特点。
从整体看，黄河下游白鹤至高村河段游荡多变的特性基本没有改变。
河道整治是一项十分复杂的系统工程，影响因素众多，涉及面广，特别是游荡性河段问题更为复杂。
河道整治必须做到上下游、左右岸统筹考虑，兼顾防洪与护滩保村、两岸供水及经济社会发展的需求等问题。
要充分利用高速发展的现代化科技，利用科学的思想和方法，进行黄河下游游荡性河道的整治规划与研究工作。
黄河水利委员会李国英主任曾在其所著《治理黄河－思辨与践行》一书中指出：河道整治“要充分利用数学模型和实体模型两大手段，建立数学模型分析、实体模型试验和河道整治方案制订与实施等三个步骤联合运用的科学途径，即第一步，利用数学模型对多个河道整治方案进行计算机模拟，经分析计算提出若干可能方案；第二步，利用实体模型对数学模型提出的可能方案进行试验，经论证比选，提出可行方案；第三步，将实体模型试验提出的可行方案布置到原型河道上，经过原型实践，逐步调整、稳定。
surfer在冲淤分析中的应用
摘要:对如何在河道地形中应用Surfer制图和提取数据进行了分析,介绍了数据网格化、白化、片段、数学、体积和3D表面图、等值线图等功能的实现途径。
关键词: 数字高程图; Surfer; 泥沙冲淤; 河道演变中图分类号: P333 文献标识码:A doi: 10. 3969 / j. issn. 1000 - 1379. 2010. 01. 011河道演变分析是研究河流泥沙的一个重要途径,其数据来源除水文站提供的来水来沙资料外,主要是由测绘部门提供的通常以AutoCAD格式存储的河道地形图数据。
该地形图不能直接用于计算河道冲淤或构建三维地形,一般需要对其进行数字化。
传统的手段多采用地形断面法,受操作人员的技术水平、设备配置以及在空间分析上的局限性等影响,这种方法在实际应用中存在计算精度不够高、空间分析能力差、工作效率不高等弱点。
要准确弄清河道的冲淤分布及其变化,需要采取新的手段和方法[ 1 ]。
Surfer地理信息软件(简称Surfer)是美国Golden公司开发的制作等值线图和三维地形图软件,与其他相关的地理信息软件相比,具有操作简单、绘图功能强大的特点[ 2 ] ,目前广泛应用于环境[ 3 ]、地理等学科,但在河道演变及泥沙冲淤分析中应用较少。
笔者尝试利用Surfer来建立实际河段的数字地形模型,为基于三维地形表面模型的各种过程分析(如河道冲淤分析)创造条件。
1 河流数字高程图的建立和等值线的提取1. 1 在AutoCAD文件中提取坐标点及高程值在进行河道演变分析时,首先要识别河段地形,为此需要获得三维数字高程模型DEM。
目前,各流域管理单位多把AutoCAD作为基础图形的管理平台,其数据集成功能也在AutoCAD上经二次开发完成。
从相关管理部门获取的大多是大型的矢量图,包括高程点的图层及高程标注图层。
为此,必须把标注的值按照特殊的赋值方法使其与对应的高程点坐标一一对应。
通常需要把DWG格式的图在AutoCAD 中另存为DXF格式,然后可以用AutoL ISP或其他语言编写程序提取DXF文件中高程层各点的X、Y、Z 值[ 4 ] ,格式保存为. xls、. dat、. txt均可。
河道三维水流数学模型计算及应用
河道三维水流数学模型计算及应用河流是地球表面最为宽泛存在的水体，同时也是一种重要的水资源。
为了更好地分析河流中的水流特征，人们研发了三维水流数学模型，以便更好地利用河流的水力潜力。
本文将介绍三维水流数学模型的基本原理、计算方法以及对其进行应用的研究现状。
一、三维水流数学模型的基本原理三维水流数学模型是将河流的水流运动分解成单独的平面和空间分量，以研究水流的空间分布特征和性质。
三维水流模型是基于流场速度场定义和描述的：当河流流速不变时，河流所拥有的冲刷力与曲率、地形、河网特征等其他因素有关。
在三维水流模型中，通过分析河流曲率、地形、河网特征等元素，可以得出河流流动的沿岸、横向（两个轴）和纵向（一个轴）的分量，即可以分析河流的水流特征。
二、三维水流数学模型的计算方法为了获得准确可靠的数据，科学家们需要对河流中的水流进行多维分析。
首先，通过实验收集大量的水流数据，并使用诸如水位和流速等数据对河流中的水动力进行模拟，以确定流场速度场的空间分布特征。
其次，根据上述研究结果，结合河流流速、曲率、地形、河网特征等因素，建立计算模型，计算河流水流的空间分布特征。
最后，对模型进行详细验证，进而确定河流水流的特征。
三、三维水流数学模型的应用研究三维水流数学模型在河流研究中有着重要的意义，它可以为河流水流特征的研究、水力发电和水文预测等活动提供可靠精确的数据。
在过去的多年中，三维水流数学模型在河流水力学、泥沙运动、水文气象等研究中被广泛应用。
例如，在研究堤坝护坡防护措施时，利用三维水流数学模型来确定护坡的设计参数；在河流水质监测中，可以利用三维水流模型来预测河流的污染物运移趋势；在河流洪水管理中，可以借助三维水流数学模型来优化河流洪水管理方案等。
综上所述，三维水流数学模型可以帮助我们更好地理解河流的水流特征，为河流水资源的开发和管理提供精准的依据，并且在过去的多年中已得到广泛的应用。
然而，在实际应用中仍存在许多不足之处，如对若干因素的建模不完善以及计算量庞大等，这些问题需要科学家们进行深入的研究，以实现更完善的三维水流数学模型。
利用GEOBIM三维建模软件对水库淤积物的储量计算
利用GEOBIM三维建模软件对水库淤积物的储量计算水库淤积与许多因素有关，其主要原因为：水库蓄水后，库区和回水段的水深及过水断面增大，水面坡度减小，导致库水流速减缓，输沙能力降低，其挟带的泥沙就部份或全部沉积库底。
水库淤积不仅会影响水库的综合效益和使用寿命，而且会使水库上游的淹没和浸没范围扩大，两岸地下水位升高，造成土地盐碱化、沼泽化，同时破坏水库下游河道的水沙化，促使下游河床演变加剧。
这些问题，在工程设计中都要通过分析计算，，妥善解决。
标签：水库淤积；水上钻探；地质模型；储量计算新疆博乐“五一”水库是博尔塔拉河下游冲洪积平原上的一座中型（Ⅲ等）水利枢纽工程，该水库于1966年11月动工兴建，1975年投入运行。
主要以农业灌溉为主，兼下游七座水电站发电，担负着30多万亩耕地的供水任务。
对博尔塔拉蒙古自治州的经济发展发挥了巨大的作用，使昔日的荒漠变成了绿洲。
水库运行40余年，库底淤积较为严重，本次勘察工作通过水上钻探手段、建立GEOBIM2016三维地质模型，对库底淤积物的分布范围、层厚、储量、等进行了详细勘察及分析，并通过平行断面法对模型计算结果进行了验证。
1、勘探工作量布置及勘探成果按工程总平面布置圖，本次勘察勘探点以网格化布置，勘探点间距为150m，纵横向共布置勘探剖面24条，每条各有勘探点3～16个，总计70个勘探点。
勘探点及勘探线布置见图1：2、淤积物储量计算2.1.GEOBIM2016三维地质模型计算水利水电工程三维地质系统（GEOBIM2016）主要目的是通过各种勘探资料建立三维地质实体，并在三维实体模型的基础上进行各种三维分析。
可以划分为三个子系统：数据管理子系统、辅助绘图子系统、分析计算与查询子系统。
该水库由于缺失蓄水前库区地形资料，本次地质建模主要利用水上钻探揭露的淤积物层厚等高程数据进行创建。
首先利用建模软件导入钻孔探明的淤积物顶部高程数据生成淤积物顶面，其次导入淤积物底部高程数据生成淤积物底面，经过面对象优化处理后将两界面合并为实体并进行体积查询。
水库冲淤三维数值模拟获得长期泥沙平衡
水库冲淤三维数值模拟获得长期泥沙平衡
张振
【期刊名称】《地下水》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘要】为恢复抽水蓄能水库库容,评估水库冲洗的技术可行性。
本文采用完全三维数值模型来研究不同冲洗方案的效率。
通过使用基于有限体积法和k-湍流闭合的数值程序(SSIIM2)来求解雷诺平均的Navier-Stokes方程,网格是自适应、非结构化的和非正交的。
通过求解多个粒度的瞬态对流扩散方程来计算悬浮泥沙运移。
该模型是基于水深数据、河床沉积物特征、沉积物的初始厚度以及流入和流出流量建立的。
为了研究水库冲沙是否成功,模拟了三种不同水位的方案。
本研究报告了模拟的床面变化,以及计算的冲出沉积物量。
结果反映了冲洗成功对降低目标的依赖性。
【总页数】3页(P244-246)
【作者】张振
【作者单位】东阿县水利局
【正文语种】中文
【中图分类】TV149.1
【相关文献】
1.河道型水库泥沙冲淤数值模拟分析
2.大型水库建设对下游已冲淤平衡的水库库区淤积及过坝泥沙特征影响研究
3.基于泥沙冲淤数值模拟的水库调度方案研究
4.汤浦水库泥沙冲淤分布数值模拟
5.长江口青草沙水库库区泥沙冲淤数值模拟
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一种基于三维可视化技术的水利工程设计平台
一种基于三维可视化技术的水利工程设计平台随着科技的不断进步，三维可视化技术在各个领域得到了广泛应用，其中包括水利工程设计。
本文将介绍一种基于三维可视化技术的水利工程设计平台，该平台的研发和应用将为水利工程设计带来革命性的改变。
一、三维可视化技术在水利工程设计中的应用在传统的水利工程设计中，工程师们通常依赖于平面图和二维图像进行设计和评估。
然而，这种设计方法存在着一些问题，比如难以准确模拟出真实的地形、难以观察到工程的立体效果等。
而三维可视化技术的应用可以弥补这些不足，使工程师们能够更直观地理解和规划水利工程。
二、基于三维可视化技术的水利工程设计平台的构建为了构建一种基于三维可视化技术的水利工程设计平台，需要考虑以下几个方面的问题：1. 数据获取和处理在构建设计平台之前，首先需要获取和处理相关的数据。
这包括地形数据、水流数据、建筑物数据等。
地形数据可以通过激光雷达和卫星遥感等技术获取，水流数据可以通过流速测量仪器获取，建筑物数据可以通过测量和摄影等方式获取。
获取到的数据需要进行处理和整合，以便能够在平台上进行可视化展示。
2. 可视化模块的设计可视化模块是整个平台的核心部分，它负责将获取到的数据进行三维模型的构建和渲染。
在设计过程中，需要考虑到模型的精细程度、渲染效果和性能等因素。
同时，还需要设计用户界面，使用户能够方便地进行交互和操作。
3. 功能模块的设计除了可视化模块，平台还需要设计其他功能模块，以满足水利工程设计的需求。
这些功能模块包括工程规划、水力分析、水资源管理等。
这些模块可以与可视化模块进行协同工作，提供完整的设计和评估环境。
三、基于三维可视化技术的水利工程设计平台的优势相比传统的设计方法，基于三维可视化技术的水利工程设计平台具有以下优势：1. 真实感强通过三维可视化技术，工程师们可以更真实地模拟和感受工程的效果。
他们可以观察到工程在不同角度和高度下的立体效果，从而更准确地评估和调整设计方案。
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在 现有河演 分析 工作 中， 相 关 研 究 单 位 多 采 用 Ｓ ｕ ｒ ｆ ｅ ｒ 软 件计 算 河 段 冲 淤 成 果 ， 该 软 件 可 以生 成 数 字 高程 模 型 、 冲淤分 布 图计算 区域 的槽蓄 量 、 冲刷 或 淤积
矩 形格 网的地 理信 息 ， 计算 其地 理信 息 变化 。最 终 ， 通
过生 成较 为清 晰 的模 拟 图及 表 格计 算成 果来 分 析河 段 冲淤变 化 的空 间分 布 及 变 化 幅 度 ， 以此 作 为 河 段 冲 淤 分 析 的重 要依 据 。
出等 文 件 调 用 的 信 息 交 换 频 率 较 低 。 而 该 系 统 为 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ 平 台数 据信 息与 系统 数据 库 数 据 信息 交 换 建
或 淤积 ， 这 无 法对 分 析 河段 冲 淤 的 空 间分 布 及 变化 幅 度 作 出数 值 统 计 。基 于三 维数 字地 图 的 河 道 冲 淤 数 据 处
理 系统 能根 据 河 流 三 维 数 字地 图成 果进 行模 拟 计 算 ， 形 成 数 字地 形 模 型 ， 分 析 计 算 河 段 冲 淤 变化 的 空 间分 布 及 变化 幅度 ， 并 生成 较 为 清 晰 的 模 拟 图及 表 格 计 算 成 果 ， 以 此作 为 河 演 分 析 的 重 要 依 据 。 关 键 词 ： 三 维数 字地 图 ；冲淤 计 算 ； 数 据 处 理 ；河 演 分 析
测点 、 多段 线等 元素 信息 到 系统数 据库 中 ， 亦可 将 系统
数 据库 中的信息 单元 展绘 在 Ｃ Ａ Ｄ 图形 中。 （ ３ ）数据 处理 。 数 据处 理 是 该 系 统 的 核 心 ， 其 中
主要包 括 基 础信 息 处 理 （ 高程点及边界线数据 获取 、 数据 检查 等 ） 、 网格 计 算 （ Ｄ ｅ ｌ ａ ｕ ｎ ａ ｙ三 角 网 、 Ｄ Ｅ Ｍ 矩 形 格网、 剔 除边 界 处 理 等 ） 以及 功 能 计 算 （ 槽 蓄量计算 、
冲 淤计算 、 断面切 割 等 ） 等数 据 处理 功能 。
收稿 １ ３期 ： ２ ０ １ ３— ０ ７— ２ ０
作者简介 ： 张 潮 ， 男， 高级 工程 师 ， 主 要 从 事 水 文 河 道 测 绘 和 水 质 监 测技 术研 究 。Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ： ３ ９ ２ ５ ０ ６ ８ ８ ３ ＠ｑ ｑ ・ ｃ 。 ｍ
单行 网格 的槽 蓄量 体积 为
＝
上 完成 。Ｄ Ｅ Ｍ 矩 形 格 网 成 果 是 地 形 模 型 图像 的基 础
边界 线范 围关 系见 图 １ 。
总量 及 面积成 果 。但 由于 其 只 能 计 算 槽 蓄 总量 ， 没 有 对 分 析河 段 冲 淤 的 空 间 分 布 及 变 化 幅 度 作 出数 值 统 计， 在 河演 分 析 工 作 中 仍存 在 一 定 的 局 限性 ¨ ］ 。为
此， 我 们 开发 了基 于 三维 数 字 地 图 的河 道 冲淤 数 据 处 理 系统 。该 系统利 用 现 有 数 字 化 测 图 成果 ， 以实 测 地 形 点作 为 基础 计算 数 据 ， 结 合 河演 分析 实 际需要 ， 采 用
立 了交 互对 接 功能 ， 不仅 可 以提取 Ｃ Ａ Ｄ图形 文件 的实
１ 系 统 研 发
１ ． １ 研 发 思 路
（ １ ）边界 设定 。系统 以一 个 区域 范 围内一个 测 量 图形 的数 据 为工程 对 象 。首先 需对 工程 对 象进 行边 界 范 围设 定 （ 如 河 流起 、 止 断 面 及 左 右 岸 线 围 成 的 范 围） ， 并设 定 包含 边 界 范 围 的 矩 形 区 域 。矩 形 区 域 与
图 １ 矩 形 区域 与 边 界 线 范 围 关 系
网格计 算 法 ， 将 分析 河段 的地 形 信 息 分 解 成 无 数 个 矩
形格 网 ， 形 成数 字地 形模 型 ， 然 后 根 据 不 同 测次 、 相同
（ ２ ） ． 数据 交换 。 目前 ， 在 河道 演 变分 析工作 中 ， 普 遍 使用 Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ格 式 数 字 化 测 图作 为 分 析 工 作 的 基 础资 料 。由于 数据 信 息采 用 数 据 库 管 理 ， 文 件 输 入 输
第２ Ｏ期
张潮 ， 等： 基 于 三 维 数 字 地 图 的河 道 冲 淤 数 据 处 理 系统ｕ ｎ ａ ｙ三角 网计 算 成 果 是 系 统 成 果 计 算 的 基 础， 其 中断 面切 割成 果计 算 、 矩形 格 网计算 均在 此 基础
成 的矩形 网格 点坐 标 ， 统 计计 算某一 水位 下 的槽蓄 量 。
基 于 三 维 数 字 地 图 的河 道 冲 淤 数 据 处 理 系统 应 用
张 潮 ， 姜 贤 瑞， 吴 忠 明
（ 长 江 水 利 委 员 会 长 江 中游 水 文水 资 源 勘 测 局 ， 湖北 武 汉 ４ ３ ０ ０ １ ０ ）
摘要 ： 河 床 冲淤 结 果 的 形 态 分 析 和 量 值 的计 算 ， 对 研 究 河床 地 貌 及 其 演 变过 程 具 有 重 要 作 用 。 目前 ， 河段的 冲 淤 计 算 大 多 采 用 断 面 计 算 法计 算 河段 槽 蓄 量 ， 再 根 据 不 同 测 量 时 间 内槽 蓄 量 的 变化 来 分 析 河 床 的 总 体 冲 刷
第４ ４卷 第 ２ ０期 ２ ０ １ ３年 ｌ ０月 文章 编 号 ： １ ０ ０１—４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ３） ２ ０—０ ０ ３ ４—０ ３
人 民 长 江
Ｙａ ｎｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ４ ４． ＮＯ ． ２ ０ Ｏｅｔ ．． ２０１ ３