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基于GIS的工程施工管理实时可视化技术研究

朱广堂  
【摘要】:大型水利水电工程施工是一项复杂而又艰巨的工作,利用计算机进行辅助管理是人们一直来追求的目标。本文深入研究了计算机可视化的有关理论与方法,并结合实际工程需要,将GIS技术应用于水利水电工程施工。以信息的数字化、直观化、可视化为出发点,将复杂的工程施工过程以可视化的形式表达出来,为全面、准确、快速地分析掌握工程施工全过程提供有力地分析工具,实现工程施工信息的高效应用和科学管理。本文的研究将有助于推动水利水电工程施工的数字化、可视化、智能化方向发展,具有广阔的应用前景。本文的主要研究工作如下: 1)针对当前水利水电工程施工设计领域存在的计算机应用水平还有待于提高,设计建模过程复杂且不直观,设计效率不高等情况,研究了基于GIS的水利水电工程施工可视化设计理论与方法,实现了直观方便的设计建模和设计过程的交互控制,以及设计成果的直观形象表达,从而有助于提高工程施工的效率和质量。 2)构建了基于GIS的水利水电工程施工的三维实时可视化仿真系统的整体框架。目前GIS与可视化仿真结合的方式主要包括:(1)融合式,这种集成方式尽管两者间数据传递方便高效,操作简便,但开发费用高,开发周期长; (2)扩展式,通过建立两者的扩展模块来实现彼此间数据相互交换和信息共享,此方式开发简便、费用低廉,而且由于两者的相对独立性及可扩展性,便于系统的维护及进一步开发。为了更加逼真形象地描述复杂的水利水电工程施工系统内部的时空逻辑关系,简化仿真建模过程以及直观获取与表达仿真信息,本文提出了两种模式混合使用的方法。 3)针对系统中的三维地形实时可视化,提出了面向对象的、基于DEM的视点相关的实时连续LoD地形构网算法。基于GRID数据,以直角三角形为基本单元,利用交叉四叉树构建地形的多分辨率细节层次。在保持视觉效果基本不变的情况下,以虚拟地形的动态构网算法及绘制效率为出发点,在传统的SOAR网格算法基础之上,研究了四个与视点相关的判据法则来实时生成多分辨率地形网格:(1)屏幕空间误差; (2)不可见顶点剔除; (3)顶点方向性判断; (4)视角因子。 4)针对本文研究的地形构网算法,提出了面向对象的三层体系地形可视化的实


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