基于OSG的洪水演进可视化研究

【摘要】：中国是一个水灾频繁的国家。上世纪末,长江、嫩江、松花江流域均发生了大洪水,给国民经济造成了重大损失。为有效防御洪水,保证人民生命财产安全,除大力加强堤防、分蓄洪区及河道整治等防洪基础设施建设外,如何利用三维可视化技术表达各类信息,并将其与水流运动的数学模型相结合,分析流域中洪水过程的变化规律是急需解决的问题。流域洪水演进仿真模拟是防洪减灾的重要组成部分和强有力的分析工具。以OpenSceneGraph三维图形开发应用库为基础,在桌面系统上开发了一个基于MFC框架的洪水演进平台,实现了流域洪水演进的三维可视化。具体内容如下: (1)地形数据处理和水体模拟 将CAD等高线数据转换成DEM数据,利用OSGDEM将DEM数据生成具有纹理和坐标的地形场景。以OSG的图形库为基础,模拟流域中水体及其运动情况。 (2)一维水流模型、二维水流模型的计算 以扩展圣维南方程组为基础,利用Preissmann四点时空偏心格式对其进行离散,计算洪水演进过程,编制非恒定流计算程序求解水位值和流量值。 (3)基于灰色系统模型的洪水预测 用灰色系统模型预测未来一段时间内某断面的水位值(Z)和流量值(Q)。 (4)流域的三维可视化 流域三维可视化场景与洪水演进模型方法的结合,为水资源的研究与应用提供了更加直观有效的分析手段。文章中利用计算得到的水位值,确定水面位置,同时生成相应水体,并将其添加到地形场景中,实现了流域的三维可视化及远程控制功能。