基于GIS的井喷事故可视化应急演练系统的研究与实现

论文摘要

石化产业是我国能源产业的基础,随着产业的快速发展,在生产过程中的安全事故也不断出现,这些事故通常都会带来严重的人员和财产损失。制定合理有效地应急预案,对人员进行紧急情况下的应急演练可以在面对突发事件时迅速做出处理决策,减少事故带来的损失,使得遇险人员能够合理地进行避险。建立应急演练系统可以很好地满足这一实际需求,由于应急演练的实施过程涉及大量的数据,包括属性数据和空间数据,利用GIS支持大数据量以及影像数据的处理,并且处理速度快,可靠性,稳定性都很高的特点可以对系统提供很好的支持。目前在我国, GIS(地理信息系统)技术已普遍应用于许多行业的安全生产管理当中,为生产的管理工作带来了极大的方便。在安全生产应急指挥领域中,仿真与虚拟现实技术、GIS技术走向集成已是必然。运用仿真与虚拟现实技术,借鉴GIS思想,实现三维可视化环境下的场景模拟、分析、查询等,才能满足各行业现场工作管理的日益增长的需求。三维G1S目前的研究重点集中在三维数据结构(如数字表面模型、断面、柱状实体等)的设计、优化与实现,以及体视化技术的运用、三维系统的功能和模块设计等方面。同时地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间属性,即时态。随着时间的推移,地理对象的特征会发生变化,而这种变化司能是很大的,但目前大多数地理信息系统都不能很好地支持地理对象和组合事件时间维的处理。本文以重庆井喷事故为例,通过对事故应急演练过程的需求分析,进行了系统结构设计,功能分析与设计,数据库设计,开发方式和方法分析,根据实际条件选择C3D三维地理信息系统平台为核心,结合可视化编程软件VS2003以及三维图形开发工具DirectX,采用组件式开发方式,进行地理信息系统的二次开发,形成一套基于GIS的井喷事故应急演练可视化系统,基本上实现了演练过程的模拟,较为真实的场景渲染,以及相关信息的快速查询。本文以GIS技术为基础对井喷事故的应急演练可视化系统开发进行了研究,结合虚拟现实技术,对于三维模型和地形数据的制作和优化进行了处理,较好地实现了三维图像与数据的结合,为用户提供了直观的获取信息的可视化界面,为应急演练的有效实施以及准确决策提供了快速有效的信息支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 背景介绍
• 1.2 GIS 介绍及其发展历程
• 1.2.1 GIS 定义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内GIS 的发展现状
• 1.3.2 国外GIS 的发展现状
• 1.3.3 GIS 应用领域
• 1.4 GIS 目前的前沿技术和发展趋势
• 1.5 当前三维GIS 面临的有利因素与不利因素
• 1.6 建立油井应急演练系统的意义
• 第2章 研究的目的和内容
• 2.1 研究的目的
• 2.2 研究的内容
• 第3章 井喷事故可视化应急演练系统的开发工具及辅助的软硬件环境
• 3.1 C3D 三维数据引擎系统
• 3.1.1 系统简介
• 3.1.2 C3D 软件平台结构
• 3.1.3 系统构成与功能
• 3.2 辅助软件和硬件的选择
• 3.3 选择C3D 平台的优势
• 第4章 井喷事故应急场景模拟需求分析
• 4.1 开县井喷应急场景模拟需求分析
• 4.1.1 事故发生期（周边环境布置、钻井作业模拟、事故初现过程模拟）
• 4.1.2 事故扩展期（井喷爆炸、毒气扩散、应急报告）
• 4.1.3 救援过程展现（人员疏散、救援和物资调配、井喷控制）
• 4.1.4 宏观展现及统计
• 4.2 井喷事故应急模拟演练脚本设计
• 4.3 系统功能需求分析
• 4.4 需要提供的资料内容及要求
• 第5章 系统开发采用的方法和技术路线
• 5.1 系统总体结构
• 5.2 系统开发采取的技术方法和技术内容
• 5.3 系统的设计思想和特点
• 5.4 技术路线
• 5.5 系统的总体目标和开发原则
• 5.6 系统的开发模式和开发方法
• 5.7 系统数据制作解决方案
• 5.7.1 数据来源
• 5.7.2 数据制作解决方案
• 5.7.3 建筑物模型制作以及建筑物的数据结构与命名
• 5.7.4 场景的数据结构
• 5.8 系统数据库的建立
• 5.9 数据优化以及数据管理与维护
• 5.9.1 数据优化
• 5.9.2 建筑物模型优化
• 5.9.3 数据管理与维护
• 5.10 数据应用
• 第6章 三维可视化功能的设计与实现
• 6.1 三维可视化技术基础
• 6.2 三维图形的可视化过程
• 6.3 系统可视化工具DIRECTX 技术
• 6.3.1 DirectX 技术简介
• 6.3.2 Direct3D 设备对象
• 6.3.3 Direct3D 程序基本结构
• 6.3.4 Direct3D 渲染流水线
• 6.3.5 DirextX9.0 及GPU 关键技术
• 6.4 三维场景渲染和特效的实现
• 6.4.1 LOD 场景地形渲染
• 6.4.2 真实感地形的渲染
• 6.4.3 地形渲染效果
• 6.4.4 基于GPU 加速的烟雾气体渲染
• 第7章 井喷事故应急演练可视化系统主要功能的实现
• 7.1 系统功能总体结构图
• 7.2 系统功能的实现
• 7.3 三维可视化渲染效果和演练场景展示
• 第八章 总结
• 致谢
• 参考文献