GIS的水利水电工程三维可视化图形仿真方法与应用

三维可视化技术是用于显示描述和理解地下及地面诸多地质现象特征的一种工具,广泛应用于地质和地球物理学的所有领域,是数据体中的一种象征,它能够利用数据来测绘出地质的结构和图层,检查资料的连续性,同时能够扫读大量的资料,辨认资料的真伪,为分析数据和理解数据架起一座桥梁,也为重复数据起到了工具的作用。

第３０卷第１０期 ２　０　１　２年１　０月 水　电　能　源　科　学 ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ ｖｏｌ．３０ｎｏ．１０ ｏｃｔ．２　０　１　２ 文章编号：１０００－７７０９（２０１２）１０－０１３９－０４ ｂｉｍ技术在水利水电工程可视化仿真中的应用 苗　倩 （天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津３０００７２） 摘要：为简化水利水电工程施工可视化仿真系统的开发及应用，提出基于建筑信息模型（ｂｉｍ）的可视化仿真 方法，构造了工程建筑物的三维数字模型，并根据ｎａｖｉｓｗｏｒｋｓ软件的数据组织形式，充分利用其可视化、四维 模拟功能及应用程序接口ａｐｉ，实现了工程施工过程的动态演示及仿真信息的可视化查询。工程实例验证了 该方法的实用性及优势。 关键词：水利水电工程；建筑信息模型；ｎａｖｉｓｗｏｒｋｓ软件；可视化仿真 中图分类号：ｔｖ５１２文献标志码：ａ 收稿日期

软件应用·softwareapplication bim技术在水利水电工程可视化仿真中的应用 科技 信息 供系 水电 真技 及实 应用 工程 【关键词】bim技术水利水电工程可视化仿 真 在水利水电的工作中，可视化仿真技术 通过动画的形式，将复杂的施工过程形象的演 示出来，并以图形的形式将系统的信息、数据 呈现出来，为施工提供科学、有效的依据。将 bim技术应用到水利水电工程的可视化仿真 技术中，可以之间将施工过程演示出来，简化 了可视化仿真技术的应用与开发过程。 1实现可视化仿真技术的平台 水利水电工程中，可视化仿真技术会涉 及到空间地理信息的静态数据，如施工地形、 水利枢纽布局等，同时还需要将建筑施工、地 形深挖等逻辑关系反映出来，如此繁杂的工作 需要软件平台来实现一一navisworks软件。 navis

在系统总结近年来三维可视化在水利水电工程领域所取得的研究成果的基础上,综述了水利水电工程三维可视化研究进展,对水利水电工程三维可视化的研究现状、技术路线、应用效果、应用实例和应用前景依次进行了分析,认为其应用前景广泛。

提出了基于地理信息系统(gis)的水利水电工程三维动态可视化仿真技术,实现图形辅助仿真建模、全过程动态仿真计算和基于gis的仿真可视化。图形辅助建模采用层次化和模块化建模思想,通过组合图形元素建立模型,有效地降低了建模的复杂性。全过程动态仿真采用“双仿真钟”模式,兼顾了仿真的整体性和细节性,对整个施工动态过程进行仿真。用gis实现仿真的三维可视化改变传统的仿真结果的表现模式,为施工系统分析和管理提供了一个有力的工具。实际工程应用证明了该方法的有效性。

随着经济的发展和人们生活水平的逐渐提升,水利水电工程的规模和数量都得到较大幅度的发展,为保证水利水电工程的质量和使用性能,人们尝试将建筑物三维可视化建模技术与水利水电工程相结合,本文以大型水利水电工程建筑物三维可视化建模技术为研究对象,结合某大型水利水电工程建筑物,对数据建模,建筑物建模思路进行分析,并针对大型水利水电工程建筑物几何建模技术、形象建模技术、三维显示技术等展开研究,为加深对大型水利水电工程建筑物三维可视化建模技术的认识,提升我国大型水利水电工程建筑物的整体性能作出努力。

以紫坪铺水利枢纽为研究对象对大型水利水电工程建筑物可视化建模技术进行了深入研究.首先对紫坪铺水利枢纽建筑物的数据模型进行了分析并明确了建模思路,即面向对象技术和结构化方法,然后对于不同类型的建筑物采用不同的几何实体建模技术分别建立它们的几何模型,再通过形象建模和三维显示形成各建筑物的最终三维仿真模型并于屏幕上显示输出.由于可视化建模技术所涉及的工程信息数字化、可视化属于“数字水利”的研究范畴,所以该技术本身就成为了“数字水利”工程的重要组成部分.

以贵州蒙江灰洞水电站的三维设计为例,详细介绍三维可视化设计在水利水电工程中的应用体会,展示三维可视化设计技术在土木工程中应用的广阔前景。图7幅。

提出了基于地理信息系统(gis)的水电工程施工三维动态可视化仿真方法,包括仿真建模可视化、仿真计算过程可视化及仿真结果可视化,并以混凝土坝施工仿真为例,进行了实例研究,为制定合理的大坝施工组织计划提供了科学依据。

针对水电工程施工进度计划难以用传统方法简便直观描述的难题,基于gis平台,采用三维可视化技术,提出了水电工程施工进度三维动态可视化方法;构造了施工进度三维可视化数字模型,实现了模型的动态显示、交互操作、空间分析以及施工进度可视化仿真等功能.通过在水电工程中的实际应用,表明采用施工进度三维动态可视化方法能够形象表达施工进度,动态描述施工进度中各环节之间复杂的动态时空逻辑关系,对于提高水电工程设计与管理现代化水平具有现实意义.

该文提出了基于gis和三维可视化平台的水利水电施工系统模型三维可视化结构及施工过程.首先介绍了基于gis的三维可视化,讨论了构建三维可视化数字模型的方法,然后介绍了地形数字化技术、特征建模技术,最后,技术路线表明,该方法具有良好的实用性.

借助gis强大的三维建模及可视化分析功能,以湖北省崇阳地区1:50000区域地质成果为例,基于地理矢量数据、地质矢量数据和遥感影像数据,利用地形数据构建数字高程模型(dem),将dem与遥感图像叠合生成三维影像图,建立集地形、地质、遥感等数据为一体的三维可视化模型,解决传统二维地质图件用于表示三维地质不直观等问题,提高地质空间分析的能力。

传统工程地质资料的描述和解释直观性差,往往不能充分揭示地质构造空间变化的规律,所以越来越难以满足设计人员进行空间地质分析的要求,文章利用gis和可视化技术,提出了水电工程地质信息数字化与三维可视化方法,实现了地质信息的可视化分析,工程应用表明该方法可为直观描述复杂地质构造的空间展布及其相互关系,以及进行工程地质交互设计提供有效的途径

水利水电工程勘测设计是工程建设过程最重要的环节和主要依据,目前我国水利水电工程勘测设计行业的技术水平仍停留在传统设计模式和二维设计阶段。先进的三维协同设计及仿真技术可以提高水利水电工程设计质量、效率和水平,能够优化设计流程、提高设计信息的共享程度与复用性,从而全面提高勘测设计企业的科技实力和综合竞争力。

针对当前可视化图形仿真技术在水利工程领域应用要求的特点,介绍了紫坪铺水利枢纽三维可视化图形仿真系统的开发.首先,对紫坪铺水利枢纽三维可视化图形仿真系统进行系统分析,然后采集数据并进行仿真计算,再将所得数据以数据库的形式保存并对数据库进行加工处理,将空间数据(矢量数据、形体数据等)和各种属性信息集成在一起,在这些数据库的基础上建立紫坪铺水利枢纽的三维可视化仿真模型.开发了一个能科学、直观、逼真地表现紫坪铺水利枢纽施工总体布置三维可视化图形仿真系统,为工程施工管理决策提供依据.

该文基于gis平台,采用三维可视化技术,提出了实现水利水电工程施工系统三维可视化数字模型的构造与施工过程动态仿真的方法。文中首先阐述了基于gis的三维可视化原理,接着探讨了三维可视化数字模型的构造方法,然后详细介绍了地形数字化技术,静态地物实体建模技术,动态实体模拟方法,以及施工过程动态仿真途径。最后给出了几个应用实例,表明本方法具有较好的实用性

系统地总结和分析了三维空间建模的基本理论、计算机图形学三维几何建模理论,在广泛收集和整理现有研究成果的基础上,针对水利水电工程地质三维建模的实际需求,探讨了更为合理的实用的水利水电工程三维地形统一建模的方法和思路。

三维协同设计的可视化是其最重要的优势之一,如何合理的利用这一优势,创造出新的工作方式和应用是至关重要的。本文从设计过程中的沟通、设计、出图、展示四个环节,探讨了三维可视化如何为我们的工作带来改变和效率提升。

土石开挖可视化设计作为水利水电工程建设的一个重要环节，对于提高工程质量有着很大作用。因此，优化水利水电工程的土石开挖可视化设计对水利水电工程建设的未来发展是十分重要的，文章通过对水利水电工程土石方开挖可视化设计的影响因素和设计方法进行研究，旨在为未来工程建设发展提出建议。

土石方开挖是施工组织设计中的重要组成部分,它对土石方工程的概预算、施工的进度安排以及土石方工程填挖平衡的设计都有很大的影响传统的土石方设计方法由于平面地形图可视性差以及求各网格点高程值的烦琐性,使得这项工作量很大,并且有时会因为网格划分的不合理,而产生较大的误差为此,本文提出土石方开挖的可视化设计方法,该方法弥补了传统方法的不足,能够很好地满足设计需要;同时,计算结果提供的土石方开挖后形态仿真图,能够呈现不同项目、开挖部位及断面特征(坡度),可以为组织开挖工程设计提供可视化决策信息

可视化仿真技术是计算机可视化技术和系统仿真技术相结合形成的一种新型的仿真技术。可视化仿真的理论和方法包括全过程动态仿真理论、图形辅助仿真建模方法、基于gis的三维动态数字模型构造及其可视化方法、基于gis的三维动态演示方法及基于gis的交互式可视化仿真系统结构等,实现了仿真建模、仿真计算过程及成果的可视化。在此基础上,深入研究了复杂水电工程地下厂房施工系统的可视化仿真与优化、水电工程施工导截流三维动态可视化仿真、混凝土坝施工过程三维动态可视化仿真及优化、水电站施工总布置可视化仿真等问题,并结合溪洛渡工程应用,研制开发了相应的可视化仿真软件esas、cdmis、damsim、clmis。所开发的软件系统内容丰富,可操作性强,人机界面友好,易维护,有良好的拓展性。该项研究为复杂大型工程施工组织设计提供了科学的理论方法和先进的技术手段,大大地提高了水利水电工程设计与管理的现代化水平。

近年来，由于经济快速发展导致能源消耗增大，对于水这种清洁、可再生资源的开发需求越来越大，各地的水利工程建设正在而且还将继续大规模展开．由于水利工程建筑物类型多，其内部各部分之间既相互联系又相互制约，关系错综复杂，常常牵涉到工程施工的各个方面，难以用简单的图表或数学模型来描述，借助于可视化仿真系统，人们能够便捷地获得关于数据的直观、形象的理解。