防汛抗旱三維電子沙盤(pán)建設涉及到哪些技術(shù)？

自古以來(lái)，沙盤(pán)就被廣泛應用在諸多領(lǐng)域，如軍事、教學(xué)、旅游等。傳統的沙盤(pán)大多是實(shí)物沙盤(pán)，占地面積大，攜帶不方便，表現方式單一，所以，難以適應當前科學(xué)管理和規劃決策的要求。近幾年來(lái)，隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的迅速發(fā)展，信息技術(shù)在人們的日常生產(chǎn)及生活中得到了越來(lái)越廣泛的應用，于是信息技術(shù)在水利工程中的應用逐漸引起了各企業(yè)及國家相關(guān)部門(mén)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(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、地理信息技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)手段對防汛抗旱工作進(jìn)行管理，可在很大程度上對防洪抗旱的規劃、決策、評價(jià)與管理提供有效的參考依據，從而可大力促進(jìn)水利工程的建設與發(fā)展。那么，三維電子沙盤(pán)的建設及其在防汛抗旱中的應用技術(shù)有哪些？

防汛抗旱三維電子沙盤(pán)建設概述

三維電子沙盤(pán)是一種先進(jìn)的技術(shù)，在防汛抗旱三維電子沙盤(pán)建設中，主要使用遙感技術(shù)、海量數據管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)、高性能計算機技術(shù)、虛擬現實(shí)技術(shù)以及三維地理信息系統等先進(jìn)的現代技術(shù)手段，通過(guò)分辨率不同的遙感影像及比例尺不同的 DEM 地形數據來(lái)建立全國范圍內的比例尺不同的三維電子沙盤(pán)系統及網(wǎng)絡(luò )平臺，從而對地面、地形及地貌的實(shí)際情況進(jìn)行直觀(guān)而形象的表達。

將防洪抗旱專(zhuān)題信息矢量數據，三維電子沙盤(pán)平臺場(chǎng)景建設和基礎地理信息進(jìn)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(guān)信息進(jìn)行直觀(guān)地展示。此外，對海量數據的集成及開(kāi)放系統進(jìn)行合理利用，還能使防汛抗旱的預報預警信息、基本業(yè)務(wù)信息、支持決策信息以及減災防災信息進(jìn)行綜合而系統的管理，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(wù)。

三維電子沙盤(pán)建設主要技術(shù)

1. 專(zhuān)用數據庫技術(shù)

對于防汛抗旱工作而言，海量數據的管理有著(zhù)非常重要的意義，以數據庫方式對相關(guān)數據進(jìn)行管理，可使整個(gè)沙盤(pán)平臺系統從安全性、穩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(guān)數據進(jìn)行科學(xué)管理；專(zhuān)用數據庫的建設主要包括空間數據、數據庫部署、屬性數據關(guān)聯(lián)、數據庫訪(fǎng)問(wèn)等內容，是三維電子沙盤(pán)建設的重要基礎。

2. 海量數據處理技術(shù)

金字塔引擎技術(shù)是紋理動(dòng)態(tài)載入技術(shù)、復雜消隱技術(shù)、內存數據組織技術(shù)、磁盤(pán)數據存儲技術(shù)、數據動(dòng)態(tài)裝載與卸載技術(shù)、多分辨率數據表現技術(shù)等多種海量數據處理技術(shù)的集合，把它應用在電子沙盤(pán)的建設中，可對海量數據進(jìn)行有效存取與管理，從而可使系統的性能得到有效提高；海量數據處理技術(shù)主要包括水利專(zhuān)題數據、基礎地理矢量數據、DEM數據、遙感影像等內容，是防汛抗旱三維電子沙盤(pán)建設的基礎。

3. 影像處理技術(shù)

遙感影像中包含著(zhù)極其豐富的信息資源，系統中主要所使用的遙感影像包括2.5m分辨率的SPOT 衛星數據、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(shù)主要如下：

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

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

（3）圖像處理技術(shù)，其主要對所收集到的影像像進(jìn)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(shù)，此技術(shù)通過(guò)多種信息的互補性來(lái)使多源空間數據的穩定性及綜合質(zhì)量得到一定改善與提高，從而對地物進(jìn)行有效識別，進(jìn)而為防汛抗旱工作的決策提供依據。

4. 三維場(chǎng)景展示技術(shù)

（1）    自動(dòng)切換技術(shù)。

自動(dòng)切換技術(shù)能夠根據信息內容的不同，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(chǎng)景以較快的速度在系統中進(jìn)行切換；

（2）    自動(dòng)飛行技術(shù)。

三維電子沙盤(pán)能夠以數字方式實(shí)現三維的空間場(chǎng)景，可通過(guò)自動(dòng)飛行瀏覽方式度水利工程及空間場(chǎng)景的相關(guān)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示，三維場(chǎng)景的自動(dòng)飛行功能主要使用動(dòng)態(tài)的控制技術(shù)進(jìn)行有效實(shí)現，除此以外，系統的建設還能根據原先設置的路線(xiàn)以適當的高度與角度進(jìn)行飛行瀏覽，還能對飛行高度和俯視角進(jìn)行實(shí)時(shí)調整；

（3）    分層展示技術(shù)。

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

5. 虛擬現實(shí)技術(shù)

虛擬現實(shí)技術(shù)和傳統的模擬技術(shù)的區別在于，把仿真系統和模擬環(huán)境、視景系統進(jìn)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(jìn)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(pán)建設中的作用是：以三維場(chǎng)景的形式對水流與河道形態(tài)進(jìn)行清晰展示；建立防洪工程的三維數字模型，并把之有序地疊放在三維場(chǎng)景中，從而能夠讀防洪工程的地形地貌、整體布局及結構進(jìn)行逼真而清晰的展示。

6. 洪水演進(jìn)展示技術(shù)

通過(guò)水力學(xué)和水文模型對水情的實(shí)際情況進(jìn)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，從而可減輕汛情和旱情對人們所帶來(lái)的危害。

就現階段而言，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(guò)程中會(huì )和地形地貌有比較緊密的聯(lián)系，這樣就無(wú)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(jìn)行比較形象的展示。而三維電子沙盤(pán)建設中，則可在三維場(chǎng)景中把水動(dòng)力學(xué)模型的計算結果進(jìn)行比較直觀(guān)而清晰的展示，從而可使防汛抗旱的相關(guān)工作人員及時(shí)掌握具體的水情與旱情，這樣就能根據水情、旱情的查詢(xún)信息采取相應的抗災減災措施。

綜上所述，就三維電子沙盤(pán)技術(shù)及其在防汛抗旱工作中的應用作了相關(guān)分析，以在一定程度上促進(jìn)三維電子沙盤(pán)建設的應用與發(fā)展，并為防汛抗旱工作的開(kāi)展提供參考。隨著(zhù)信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和電子沙盤(pán)信息的不斷豐富和完善，防汛抗旱三維電子沙盤(pán)的作用日趨強大，應用領(lǐng)域會(huì )越發(fā)廣泛。

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