防汛抗旱三維電子沙盤建設涉及到哪些技術？

發(fā)布日期：2018-10-30 00:00 瀏覽量：9844

自古以來，沙盤就被廣泛應用在諸多領域，如軍事、教學、旅游等。傳統(tǒng)的沙盤大多是實物沙盤，占地面積大，攜帶不方便，表現(xiàn)方式單一，所以，難以適應當前科學管理和規(guī)劃決策的要求。近幾年來，隨著我國社會經濟的迅速發(fā)展，信息技術在人們的日常生產及生活中得到了越來越廣泛的應用，于是信息技術在水利工程中的應用逐漸引起了各企業(yè)及國家相關部門的重視。

防汛抗旱工作是水利工程中的重要內容，把圖形技術、網(wǎng)絡技術、地理信息技術等先進的技術手段對防汛抗旱工作進行管理，可在很大程度上對防洪抗旱的規(guī)劃、決策、評價與管理提供有效的參考依據(jù)，從而可大力促進水利工程的建設與發(fā)展。那么，三維電子沙盤的建設及其在防汛抗旱中的應用技術有哪些？

防汛抗旱三維電子沙盤建設概述

三維電子沙盤是一種先進的技術，在防汛抗旱三維電子沙盤建設中，主要使用遙感技術、海量數(shù)據(jù)管理技術、網(wǎng)絡通訊技術、高性能計算機技術、虛擬現(xiàn)實技術以及三維地理信息系統(tǒng)等先進的現(xiàn)代技術手段，通過分辨率不同的遙感影像及比例尺不同的 DEM 地形數(shù)據(jù)來建立全國范圍內的比例尺不同的三維電子沙盤系統(tǒng)及網(wǎng)絡平臺，從而對地面、地形及地貌的實際情況進行直觀而形象的表達。

將防洪抗旱專題信息矢量數(shù)據(jù)，三維電子沙盤平臺場景建設和基礎地理信息進行有效結合，可對國內河流形態(tài)具體的分布情況、水系分布、防洪抗旱工程等相關信息進行直觀地展示。此外，對海量數(shù)據(jù)的集成及開放系統(tǒng)進行合理利用，還能使防汛抗旱的預報預警信息、基本業(yè)務信息、支持決策信息以及減災防災信息進行綜合而系統(tǒng)的管理，從而可在很大程度上為防汛抗旱的管理提供有效的信息服務。

三維電子沙盤建設主要技術

1. 專用數(shù)據(jù)庫技術

對于防汛抗旱工作而言，海量數(shù)據(jù)的管理有著非常重要的意義，以數(shù)據(jù)庫方式對相關數(shù)據(jù)進行管理，可使整個沙盤平臺系統(tǒng)從安全性、穩(wěn)定性及可靠性方面得到有效改善，而且還能對旱情、水情、險情、工情等相關數(shù)據(jù)進行科學管理；專用數(shù)據(jù)庫的建設主要包括空間數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫部署、屬性數(shù)據(jù)關聯(lián)、數(shù)據(jù)庫訪問等內容，是三維電子沙盤建設的重要基礎。

2. 海量數(shù)據(jù)處理技術

金字塔引擎技術是紋理動態(tài)載入技術、復雜消隱技術、內存數(shù)據(jù)組織技術、磁盤數(shù)據(jù)存儲技術、數(shù)據(jù)動態(tài)裝載與卸載技術、多分辨率數(shù)據(jù)表現(xiàn)技術等多種海量數(shù)據(jù)處理技術的集合，把它應用在電子沙盤的建設中，可對海量數(shù)據(jù)進行有效存取與管理，從而可使系統(tǒng)的性能得到有效提高；海量數(shù)據(jù)處理技術主要包括水利專題數(shù)據(jù)、基礎地理矢量數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、遙感影像等內容，是防汛抗旱三維電子沙盤建設的基礎。

3. 影像處理技術

遙感影像中包含著極其豐富的信息資源，系統(tǒng)中主要所使用的遙感影像包括2.5m分辨率的SPOT 衛(wèi)星數(shù)據(jù)、15m分辨率的ETM影像、30m分辨率的TM影像等。

涉及的影像處理技術主要如下：

（1）影像糾正技術，其主要是對正射影像或DRG、控制點信息等參考數(shù)據(jù)對遙感影像的變形情況進行處理，以使之得到有效糾正；

（2）多源遙感影像配準技術，其主要以配準方式對分辨率和來源都不同的的遙感影像進行處理；

（3）圖像處理技術，其主要對所收集到的影像像進行色彩調整、批處理、多種圖像的邏輯處理、格式轉換、多種濾波處理等；

（4）影像融合技術，此技術通過多種信息的互補性來使多源空間數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性及綜合質量得到一定改善與提高，從而對地物進行有效識別，進而為防汛抗旱工作的決策提供依據(jù)。

4. 三維場景展示技術

（1）自動切換技術。

自動切換技術能夠根據(jù)信息內容的不同，視野范圍的不同，展示功能的不同，清晰度與比例尺不同的三維場景以較快的速度在系統(tǒng)中進行切換；

（2）自動飛行技術。

三維電子沙盤能夠以數(shù)字方式實現(xiàn)三維的空間場景，可通過自動飛行瀏覽方式度水利工程及空間場景的相關信息進行動態(tài)展示，三維場景的自動飛行功能主要使用動態(tài)的控制技術進行有效實現(xiàn)，除此以外，系統(tǒng)的建設還能根據(jù)原先設置的路線以適當?shù)母叨扰c角度進行飛行瀏覽，還能對飛行高度和俯視角進行實時調整；

（3）分層展示技術。

對三維電子沙盤進行建設時，需對防汛的專題信息和基礎的地理信息進行清楚的展示，在分層的過程中，從局部區(qū)域開始，進行不同級別直接的切換，或者全從景開始層層推進，以使之得以逐層展示。

5. 虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術和傳統(tǒng)的模擬技術的區(qū)別在于，把仿真系統(tǒng)和模擬環(huán)境、視景系統(tǒng)進行有效結合，然后利傳感設備及顯示器把操作人員和計算機所生成的三維虛擬環(huán)境進行聯(lián)結，從而生成逼真的三維虛擬環(huán)境。

在三維電子沙盤建設中的作用是：以三維場景的形式對水流與河道形態(tài)進行清晰展示；建立防洪工程的三維數(shù)字模型，并把之有序地疊放在三維場景中，從而能夠讀防洪工程的地形地貌、整體布局及結構進行逼真而清晰的展示。

6. 洪水演進展示技術

通過水力學和水文模型對水情的實際情況進行預警與模擬，可在很大程度上為防汛抗旱工作提供有效依據(jù)，從而可減輕汛情和旱情對人們所帶來的危害。

就現(xiàn)階段而言，雖然二維 GIS 模型對水情與旱情的展示已得到一定發(fā)展，但是在空間上，洪水在傳播的過程中會和地形地貌有比較緊密的聯(lián)系，這樣就無法使用二維 GIS 模型的結果對洪水受到地形地貌的影響后的傳播情況進行比較形象的展示。而三維電子沙盤建設中，則可在三維場景中把水動力學模型的計算結果進行比較直觀而清晰的展示，從而可使防汛抗旱的相關工作人員及時掌握具體的水情與旱情，這樣就能根據(jù)水情、旱情的查詢信息采取相應的抗災減災措施。

綜上所述，就三維電子沙盤技術及其在防汛抗旱工作中的應用作了相關分析，以在一定程度上促進三維電子沙盤建設的應用與發(fā)展，并為防汛抗旱工作的開展提供參考。隨著信息技術的進一步發(fā)展和電子沙盤信息的不斷豐富和完善，防汛抗旱三維電子沙盤的作用日趨強大，應用領域會越發(fā)廣泛。