法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-07-29
公开
发明专利申请公布
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，具体涉及到一种基于三维VR场景下的洪水流量等值线生成方法。
背景技术
我国疆域辽阔，洪涝灾害较为频繁。洪水流量等值线生成方法作为一种洪水分析手段，被广泛的应用于汛情服务系统与防洪调度决策系统中，对水文规划管理决策有重要意义。
传统二维条件下的洪水流量等值线较为抽象，只能放大缩小，不能从多角度直观观察区域洪水情况，对洪水流量等值线与地形之间的关系做出的判断也不够全面。
因此，三维VR场景下的洪水流量等值线可以直观全面地展示等值线与地形之间的关系，通过对洪涝区域的多角度观察，提高了用户沉浸感，便于管理决策者对洪涝信息做出全面精准的判断与分析。
发明内容
为了解决传统技术中的不足之处，本发明提供了一种基于三维VR场景下的洪水流量等值线生成方法，目的在于向防洪救灾管理决策者提供一种直观全面的洪水流量等值线生成方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于三维VR场景下的洪水流量等值线生成方法，包括以下步骤：
S1：建立三维VR场景；
S2：建立流量站三角网；
S3：估算未采样点的洪水流量值；
S4：洪水流量等值点计算；
S5：洪水流量等值线追踪；
S6：洪水流量等值线拟合；
S7：洪水流量等值线标注。
进一步地，所述S1包括以下子步骤：
S11:获取目标区域DOM(数字正射影像)与DEM(数字高程模型)，并叠加合成三维底图；
S12:获取目标区域降雨站信息；
S13:基于站点建立三维测站模型；
S14:建立VR场景；
S15:建成重点突出的三维VR场景。
进一步地，所述S2包括以下子步骤：
S21:获取流量站点位置和流量值，步骤如下：
步骤1：通过流量站矢量图获取流量站点位置；
步骤2：获取流量站流量值。
S22：生成流量站三角网，步骤如下：
步骤1：将所有流量站的位置和流量值赋予节点，节点包含在Point[i]数组中；
步骤2：在所有数据点中任取一点P
步骤3：将此3点连接构成第1个三角形ABC；
步骤4：以第1个三角形ABC的3条边为基础向不同方向寻找满足条件的点，生成新的三角形；
步骤5：再以新的三角形为基础向四周生长，直至流量站三角网充满整个研究区域；
步骤6：再利用最大最小角度法则来优化流量站三角网。
进一步地，所述S3包括以下子步骤：
所述特定流量值所在位置点提取，关键就是找到给定流量值的位置。
具体是把未得到采样数据的流量站点，根据该点所在的多个三角网格内其他的站点流量值，用反向距离加权算法，估算出该点的洪水流量值。
己知其位置坐标(x
G(l)为要求的未知点的流量值，u值一般取为2。
进一步地，所述S4包括以下子步骤：
步骤1：筛选三个顶点的流量值不等的三角形；
步骤2：若其中有一条边有等值点，则其余两条边中必有一条也有等值点；
步骤3：若其中有一个顶点的值等于所给等值线的数值,则若三角形还存在着另一个等值点,其位置必定在该顶点对应的边上；
步骤4：筛选有两个顶点的值相等的三角形；
步骤5：若该三角形有等值线通过,必位于靠近第三点的两条边上，或者这两个数值相等的顶点本身就是等值点；
步骤6：筛选三个顶点的值相等的三角形；
步骤7：若不等于所给等值线的值，则该三角形没有等值线通过；
步骤8：若三顶点的值等于所给等值线的值,则这两个数值相等的顶点本身就是等值点。
进一步地，所述S5包括以下子步骤：
步骤1：遍历所有流量站三角网的3条边，找到等流量线起点所在的边和对应的三角形；
步骤2：判断等洪水流量线在三角形的出口边，并将处理单元移至出口边所在的三角网；
步骤3：依次跟踪下去，洪水流量线回到起点时，算法终止。
进一步地，所述S6包括以下子步骤：
步骤1：筛选起点、终点不重合的直线；
步骤2：给定两端点的单位矢量，采用均匀三次B样条曲线的反算顶点法来进行曲线拟合；
步骤3：筛选起点、终点重合的直线；
步骤4：采用均匀三次B样条曲线的反算顶点法来进行曲线拟合。
进一步地，所述S7具体包括以下：
对获取的各流量站洪水流量值，用颜色对等值线进行区分。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种基于三维VR场景下的洪水流量等值线生成方法。借助真实三维场景和虚拟现实技术，以直观全面的方式展示洪水流量等值线与地形之间的关系，对洪涝区域进行多角度观察，提高用户沉浸感，便于管理决策者对洪水信息做出全面精准的判断与分析。
附图说明
图1为本发明的基于三维VR场景下的洪水流量等值线生成方法流程图；
图2为本发明三维底图；
图3为本发明建立三维流量站模型效果图；
图4为本发明三维场景效果图；
图5为本发明VR场景效果图；
图6为本发明在三维VR场景下的洪水流量等值线生成远距离俯视效果图。
图7为本发明在三维VR场景下的洪水流量等值线生成近距离效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
本实施例采用A市的地形影像数据、洪水流量数据对本发明的具体实施进行说明。
如图1所示的一种基于三维VR场景下的洪水流量等值线生成方法，包括以下步骤：
S1:建立VR三维可视化场景；
具体地，包括：
S11:获取研究区域DOM(数字正射影像)与DEM(数字高程模型)，并叠加合成三维底图，合成后效果见图2；
S12:获取该区域流量站信息。流量站数据结构见表1(表名为流量站属性结构表)；
表1流量站属性结构表：
S13:基于站点建立三维流量站模型，如图3所示；
S14:建立VR场景，场景效果图如图5所示；
S15:建成重点突出的三维VR场景。
S2:所述的VR三维场景，建立流量站三角网；
具体地，包括：
S21:获取流量站点位置和流量值，步骤如下：
步骤1：通过A市流量站矢量图获取流量站点位置；
步骤2：获取A市流量站流量值。
表2流量数据表：
若数据库中的流量值是时段流量值，则需要将时间段中每个流量站的流量值进行累加，得到最终流量值；
若数据库中的流量值是累计流量值，则直接获取。
S22:生成A市流量站三角网；
具体地，包括：
步骤1：将A市所有流量站的位置和流量值赋予节点，节点包含在Point[i]数组中，Point[i]包含X坐标、Y坐标、Z坐标和流量值四个属性字段；
步骤2：在所有数据点中任取一点P
步骤3：将此3点连接构成第1个三角形ABC；
步骤4：以第1个三角形ABC的3条边为基础向不同方向寻找满足条件的点，生成新的三角形；
步骤5：再以新的三角形为基础向四周生长，直至流量站三角网充满整个研究区域；
步骤6：再利用最大最小角度法则来优化A市流量站三角网。
进一步地，所述S3包括以下子步骤：
所述特定流量值所在位置点提取，关键就是找到给定流量值的位置。
具体是把未得到采样数据的流量站点，根据该点所在的多个三角网格内其他的站点流量值，用反向距离加权算法，估算出该点的洪水流量值。
己知其位置坐标(x
G(l)为要求的未知点的流量值，u值一般取为2。
进一步地，所述S4包括以下子步骤：
步骤1：筛选三个顶点的流量值不等的三角形；
步骤2：若其中有一条边有等值点，则其余两条边中必有一条也有等值点；
步骤3：若其中有一个顶点的值等于所给等值线的数值,则若三角形还存在着另一个等值点,其位置必定在该顶点对应的边上；
步骤4：筛选有两个顶点的值相等的三角形；
步骤5：若该三角形有等值线通过,必位于靠近第三点的两条边上，或者这两个数值相等的顶点本身就是等值点；
步骤6：筛选三个顶点的值相等的三角形；
步骤7：若不等于所给等值线的值，则该三角形没有等值线通过；
步骤8：若三顶点的值等于所给等值线的值,则这两个数值相等的顶点本身就是等值点。
进一步地，所述S5包括以下子步骤：
步骤1：遍历所有流量站三角网的3条边，找到等流量线起点所在的边和对应的三角形；
步骤2：判断等洪水流量线在三角形的出口边，并将处理单元移至出口边所在的三角网；
步骤3：依次跟踪下去，洪水流量线回到起点时，算法终止。
进一步地，所述S6包括以下子步骤：
步骤1：筛选起点、终点不重合的直线；
步骤2：给定两端点的单位矢量，采用均匀三次B样条曲线的反算顶点法来进行曲线拟合；
步骤3：筛选起点、终点重合的直线；
步骤4：采用均匀三次B样条曲线的反算顶点法来进行曲线拟合。
将数组中所有点进行连线并进行曲线拟合，得到等值线。
进一步地，所述S7包括以下子步骤：
步骤1：对获取的各流量站洪水流量值，用颜色对等值线进行区分；
步骤2：无洪水时，流量为0-3000m
步骤3：IV级防汛抗洪应急响应时流量范围在3000～4500m
步骤4：III级防汛抗洪应急响应时流量范围在4500～5600m
步骤5：II级防汛抗洪应急响应时流量范围在5600～6500m
步骤6：I级防汛抗洪应急响应时流量范围在6500～+∞m
图6是本发明在三维VR场景下的洪水流量等值线生成远距离俯视效果图。
图7是本发明在三维VR场景下的洪水流量等值线生成近距离效果图。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
机译： 为场景三维的遮挡视图位置生成遮挡图像特性图的方法，计算机程序。一种与计算机程序一起使用的软件工具，用于对三维进行建模以生成遮挡的图像特性图和装置用于为场景Tridi Mencional遮挡的视图位置生成遮挡图像属性的图
机译： 基于通过简单操作的三维图像生成二维图形的开发图形生成系统，一种开发图形生成方法以及一种用于执行该方法的计算机可读记录媒体记录程序
机译： 基于曲面的旋转概念的旋转运动补偿方法，基于曲面的旋转运动，在自由状态下高速生成三维物体的全息视频的方法
