[发明专利]基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法

权利要求书

1.一种基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：按照x、y、z、t四个维度对水质相关模型计算成果进行抽取提炼，用于和三维场景进行匹配，其中x为经度；y为维度；z为深度；t为时间；

步骤S2：基于水体水下地形数据和水体边界数据建立三维的水体边界框架；

步骤S3：在水体三维边界框架基础上，对水体进行网格化划分和透明处理，实现单位水体标准化以及水体可透视；

步骤S4：将抽取出的三维计算成果和透明网格化后的水体三维框架进行耦合集成，实现空间时间上的匹配，和颜色阈值标准的一致；

步骤S5：基于三维展示水体水质预测预报成果，随着时间推移变化，成果进行动态展示，用户通过拖曳、旋转水体，从不同角度透视水体变化情况。

2.根据权利要求1所述的基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：步骤S1包括以下具体步骤：对封装好的水质相关模型进行运行结果提取，模型包括水文水质模型、水质水动力模型、水生态模型、污染数值源解析模型、内外源营养盐平衡与追踪模型、蓝藻预警模型，这些模型均具备x、y、z、t 4个参数。

3.根据权利要求1所述的基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：步骤S2包括以下具体步骤：

步骤S21：基于CAD数据处理工具，对水下地形数据中的包含的等深线数据进行提取，抽取出来的数据为离散点，数据包含x、y、z三个要素；利用反距离权重插值法，对等深线数据进行插值加密，加密后的数据精度为0.5cm；

步骤S22：需要至少3张不同深度的水体边界数据图，基于CAD数据处理工具对水体边界数据中的包含的边界信息进行提取，抽取出来的数据为离散点，数据包含x、y、z三个要素；利用反距离权重插值法，对不同深度的边界数据进行插值加密，加密后的数据精度为0.5cm；

其中反距离权重插值法具体如下：设有n个点，平面坐标为(x_i，y_i)，垂直高度为z_i，i＝1、2...n，倒数距离加权插值的差值函数为：

其中是点(x，y)到点(x_j，y_j)的水平距离，其中j＝1、2...n；p为大于0的常数，为加权幂指数；

为z₁、z₂…z_n的加权平均；

步骤S23：将处理并加密过的水体等深数据和和边界数据进行耦合，按照x-x、y-y、z-z的模式进行一一对应，形成离散点云，建立水体三维立体框架。

4.根据权利要求1所述的基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：步骤S3包括以下具体步骤：

步骤S31：通过点云形成三维模型网格，基于建立好的水体三维立体框架，通过曲面重建算法产生三角形网格；

步骤S32：对生成的水体三角形网格做进一步加工处理，建立透明的蒙版，再纹理映射到各个网格上，最终形成水体三维模型，蒙版中附带RGB颜色模型，开发人员通过调整颜色模型的值域，对水体透明程度进行调整。

5.根据权利要求1所述的基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：步骤S4包括以下具体步骤：

S41：将步骤S1中抽取出的计算成果数据中的x、y、z部分和步骤S3中生成的三维透明网格模型进行空间上的耦合匹配，按照x-x：y-y；z-z的方式一一对应，二者间采用统一坐标系，如果不统一，事先进行坐标系的转换，确保一致；

S42：针对水质评价标准要求对水体水质等级进行分类，并对每种等级的水质进行色彩的赋予，通过色彩，代表各类水体的水质情况，与在步骤S3中的水体三维透明网格建立过程中涉及到颜色模型的标准统一。

6.根据权利要求1所述的基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：步骤S5包括以下具体步骤：在三维耦合后的模型展现平台中，随着时间t的变化，水质预测预报结果不断演进，实现在三维立体中展示水质动态预测预报成果，用户对三维的水体进行透视，犹如置身于水体中；平台提供三维空间漫游功能，通过拖曳、旋转水体，从不同角度、不同距离、不同深度进行观察，得到更深层次、更立体的水质变化信息；平台设置时间轴，用户可以选择时间t，进行水体信息三维展示的自动播放。