清潩河水質(zhì)三維仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及人類活動(dòng)的影響，當(dāng)前我國面臨著水多、水少、水渾、水臟的四大水環(huán)境問題。尤其是水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，一旦發(fā)生水污染事件，將會(huì)對社會(huì)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來極大的損害。水質(zhì)仿真模擬預(yù)測是對水環(huán)境污染事故預(yù)防和應(yīng)急處理的關(guān)鍵，目前的水環(huán)境污染事故應(yīng)急系統(tǒng)主要是以一維和二維水質(zhì)模型分析污染事故，通過二維可視化表達(dá)污染影響結(jié)果，隨著對三維水質(zhì)模型研究越來越深入以及三維GIS技術(shù)的發(fā)展，有必要研究三維水質(zhì)模型與三維GIS的

2、集成方法，開發(fā)出基于三維水質(zhì)模型的水質(zhì)三維仿真系統(tǒng)。因此，本文以清潩河北環(huán)大橋南至京港澳高速段為例，設(shè)計(jì)和開發(fā)清潩河水質(zhì)三維仿真系統(tǒng)，對清潩河研究區(qū)三維水質(zhì)模型構(gòu)建、清潩河研究區(qū)三維場景構(gòu)建、清潩河研究區(qū)水污染事故模擬預(yù)測實(shí)現(xiàn)以及水質(zhì)模擬動(dòng)態(tài)三維可視化進(jìn)行了研究。本文主要工作內(nèi)容為以下幾個(gè)方面：
　　本文在大量文獻(xiàn)研究分析的基礎(chǔ)上,對水體中的污染物基本運(yùn)動(dòng)形式、三維水質(zhì)模型公式推導(dǎo)以及清潩河研究區(qū)三維水質(zhì)模型構(gòu)建等相關(guān)理論知識進(jìn)行

3、了研究,同時(shí)也對三維GIS的理論、三維GIS開發(fā)平臺以及三維GIS開發(fā)方式等方面進(jìn)行了研究，探索了三維水質(zhì)模型與三維GIS集成開發(fā)的方案。
　　對三維場景的構(gòu)建的方法進(jìn)行了分析研究，分別從地形、地物兩個(gè)部分構(gòu)建研究區(qū)三維場景。根據(jù)地形數(shù)據(jù)和地物數(shù)據(jù)的特征，分別利用SketchUp和3Dmax三維建模軟件構(gòu)建研究區(qū)三維地形和地物模型，然后實(shí)現(xiàn)與ArcGIS之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)清潩河研究區(qū)三維場景在ArcScene中的可視化顯示。

4、
　　對河流三維可視化的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析研究，提出了基于中心線垂線的方法，實(shí)現(xiàn)對河面數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化劃分，然后通過反距離加權(quán)插值算法實(shí)現(xiàn)對河面網(wǎng)格高程插值，最終實(shí)現(xiàn)河面三維可視化；根據(jù)實(shí)測河流剖面數(shù)據(jù)以及河床數(shù)據(jù)，利用GDI繪制出河流剖面并進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，最后與地形、地物模型組合一起實(shí)現(xiàn)河流剖面的三維可視化。
　　對河流網(wǎng)格坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換進(jìn)行了研究，通過構(gòu)建河流坐標(biāo)系統(tǒng)，完成河流網(wǎng)格由地理坐標(biāo)向河流坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，根據(jù)河流網(wǎng)格在河

5、流坐標(biāo)系統(tǒng)下的坐標(biāo)通過三維水質(zhì)模型計(jì)算出該網(wǎng)格的污染物濃度值，然后根據(jù)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對河流網(wǎng)格進(jìn)行渲染，實(shí)現(xiàn)清潩河研究區(qū)水質(zhì)模擬的三維可視化。通過設(shè)置觀察時(shí)間以及時(shí)間間隔，利用序列快照播放法實(shí)現(xiàn)清潩河研究區(qū)水質(zhì)動(dòng)態(tài)模擬三維可視化。
　　最后，本文以Visual Studio2012為開發(fā)平臺，C＃為開發(fā)語言，以SQL Server2008為數(shù)據(jù)庫，ArcSDE為空間數(shù)據(jù)庫引擎，結(jié)合ArcGIS Engine10.0進(jìn)行二次開發(fā)，最終開發(fā)