基于网络平台的扎龙湿地洪水三维可视化研究

论文摘要

洪水对于湿地生态环境具有双重作用,对洪水进行预测和管理对保护湿地至关重要。如何将网络三维显示技术与地理信息系统相结合,探讨湿地洪水三维可视化问题的解决方法势在必行。本文以黑龙江省扎龙湿地为例,在洪水演进过程分析的基础上,对网络三维地形场景生成技术和网络三维显示问题及其实现方法进行研究。主要内容包括:网络三维地形生成方法、网络三维洪水计算与显示方法和湿地水文过程模拟方法。 基于网络平台的洪水计算和实时显示可为湿地洪水管理提供及时、直观、准确的依据,是网络洪水三维可视化研究的核心部分。目前的洪水模拟方法大多不能满足计算精度或者速度要求,而洪水计算的精度和速度直接影响预测的准确性和实时性,本文采用水力学模型计算湿地洪水变化,使其既能满足计算的精度要求,又能满足网络传输实时性的要求。实时在线绘制洪水过程,需要不断刷新并且绘制下一时刻的三维洪水水面,以形成不断向前推进的洪水过程,所采用的方法必须能够满足网络传输速度要求。为了给三维洪水显示提供了一个基于网络的可交互虚拟环境,本文采用基于ArcObjects的方法输出网络三维地形场景,解决了网络三维地形的生成速度慢、占用存储空间大的缺点。考虑到虚拟现实建模语言具有网络传输速度快,且与Java语言具有良好的可交互性等优势,本文将这两种计算机语言相结合构建了扎龙湿地洪水三维可视化系统。在对扎龙湿地洪水可视化的研究中,采用本系统可以根据输入的不同初始条件实时计算洪水淹没的相关数据,并在网络上进行三维显示,动态模拟了洪水从发生到结束的全过程,从而解决了网络三维洪水实时绘制的问题,降低了洪水计算误差,提高了计算速度和精度。此外,在系统中还构建了湿地水文过程模拟模块,将湿地径流、降雨过程和河流断面进行可视化,为湿地洪水预测提供了辅助信息。基于网络平台的洪水三维显示系统在扎龙湿地的应用表明:网络三维可视化技术能够实现实时在线的高精度洪水模拟,在为湿地洪水预测和决策提供技术支持方面具有一定意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 GIS三维可视化研究的国内外研究现状
• 1.2.2 网络三维 GIS技术国内外研究现状
• 1.2.3 3D GIS技术应用于湿地洪水可视化的国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 网络三维 GIS子系统设计
• 2.1 系统总体设计
• 2.1.1 系统需求分析
• 2.1.2 系统结构框架设计
• 2.1.3 网络三维GIS系统类设计
• 2.2 开发方法概述
• 2.2.1 ArcObjects开发方法
• 2.2.2 Java与VRML开发网络3D GIS
• 2.3 结语
• 3 网络三维地形生成
• 3.1 数据源获取
• 3.2 系统实现
• 3.2.1 总体设计
• 3.2.2 数据库实现
• 3.2.3 网络三维地形输出
• 3.2.4 三维地图交互功能
• 3.3 结语
• 4 网络三维洪水可视化
• 4.1 基于水力学模型分析洪水淹没
• 4.1.1 扎龙湿地水力学模型
• 4.1.2 洪水淹没区计算方法
• 4.2 网络三维洪水可视化
• 4.2.1 洪水过程绘制
• 4.2.2 仿真验证
• 4.3 三维虚拟漫游
• 4.4 地域信息查询
• 4.5 结语
• 5 湿地水文过程可视化
• 5.1 流域产汇流模型
• 5.1.1 产汇流模型结构及参数选择
• 5.1.2 水文过程模拟的网络实现
• 5.2 历史洪水信息查询
• 5.3 河流断面三维可视化
• 5.4 结语
• 结论
• 参考文献
• 课题资助情况
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢
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