[发明专利]基于BIM和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法

权利要求书

1.一种基于BIM和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法，其特征在于：将三维设计平台、地理信息平台、水动力学建模平台、三维实景建模平台进行跨平台技术融合，应用三维实景模型构建高精度洪水模型，并进行三维动态展示；步骤如下：

步骤1、三维实景模型、DEM、正射影像的生产：

采用三维实景建模平台，在无人机倾斜摄影所获取的地面航拍照片和测量控制点基础上，生产实景模型、正射影像和DSM数据；通过专业地形处理软件将DSM抹除地表构筑物、草丛林带后得到DEM数据，最后将其转换为高程散点备用；

步骤2、洪水分析模型的构建和计算：

利用水动力学建模平台Mike系列软件中的MIKE21 FM模块构建二维洪水模型，按精度要求剖分地形网格，并导入步骤1制作的所述高程散点进行地形网格插值，设置与所述网格长度匹配的各项参数以及边界条件，完成二维洪水模型的构建和计算；

步骤3、洪水计算结果的导出和转换：

将各时刻洪水计算结果导出和转换成三维网格模型；具体步骤为：

步骤3.1、通过洪水建模平台MIKE自身的工具Mike2Shp将各时刻洪水计算结果转换为ArcGis使用的shp格式，从而得到一系列shp结果图层文件，每个所述shp结果图层文件中包含相同的矢量三角形面要素，每个所述矢量三角形面要素均有水位、水深各项水力要素属性字段；

步骤3.2、根据前端展示需要进行结果时刻和结果属性的筛选：在结果时刻筛选方面，根据展示流畅度的需要进行筛选，从多个结果时刻中选择一个，在结果属性筛选方面，只筛选出水位和水深属性；

步骤3.3、将各时刻结果shp图层文件的矢量三角形面要素，在ArcGis、AutoCAD和MicroStation软件中，通过同一套数据处理流程转换为三维网格模型；其数据处理方法为：

步骤3.3.1、筛选有洪水的要素：在ArcGis中，采用“筛选”工具，从结果shp图层文件中筛选出水深属性值大于0的矢量三角形面要素，即有洪水淹没的矢量三角形面要素；

步骤3.3.2、将面要素转为点要素，在ArcGis中，采用“要素转点”工具，在矢量三角形面要素几何中心位置，将矢量三角形面要素转为点要素，该点要素继承有矢量三角形面要素的水位、水深属性；

步骤3.3.3、将所述点要素转为栅格，在ArcGis中，采用ArcGis中“地形转栅格”工具，以点要素的水位属性字段为高程字段，以同三角形平均面边长的分辨率将点要素转换为栅格；

步骤3.3.4、提取水位等值线：在ArcGis中，采用“等值线”工具，以满足洪水动态展示精度需要的间距，从栅格中提取水位等值线，提取后的所述水位等值线具有Contour属性，代表水位值；

步骤3.3.5、添加高程属性字段：在ArcGis中，采用“添加字段”工具，给所述水位等值线的要素增加一个名为Elevation、类型为浮点型的属性字段，以便在AutoCAD中对线要素高程的识别；

步骤3.3.6、轻量化水位等值线控制点：在ArcGis中，采用“概化”工具，根据展示精度需要，按比例进行水位等值线要素顶点的概化，以使后续生成的模型更加轻量化；

步骤3.3.7、另存为CAD文件：在ArcGis中，采用导出至CAD工具，将轻量化后的等值线shp图层文件另存为CAD文件；

步骤3.3.8、生成三维网格模型：在三维设计平台软件MicroStation中，将所述CAD文件中的水位等高线参考和复制进来，并采用网格建模工具集中的等高线网格工具，将所述水位等高线生成为三维网格模型；

步骤4、实景模型、BIM设计模型与洪水计算结果的集成：

在Bentley三维协同设计平台MicroStation软件的connect版本中，连接以.3mx格式存储的三维实景模型，并参考需要展示的工程BIM设计模型和步骤3步制作的各时刻洪水 结果三维网格模型，实现实景模型、BIM设计模型与洪水计算结果模型的组装集成；

步骤5、洪水结果的三维动态展示：

将所述集成后的模型整体导入Bentley渲染平台LumenRT中，给各时刻洪水三维网格模型赋予水的材质和透明度后设置其动画效果，即以一定帧率按时间先后顺序显示和隐藏各时刻洪水三维网格模型，最终实现基于三维实景模型的洪水三维动态展示。