[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

说明书

本发明公开了一种基于BIM和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法，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；1、三维实景模型、DEM、正射影像的生产；2、洪水分析模型的构建和计算；3、洪水计算结果的导出和转换；4、实景模型、BIM设计模型与洪水计算结果的集成；5、洪水结果的三维动态展示。本发明将三维设计平台、地理信息平台、水动力学建模平台、三维可视化渲染平台等进行跨平台技术融合，在无人机倾斜摄影生产的实景模型数据基础上构建洪水模型，叠加实景模型进行洪水三维动态展示，使得洪水模型精度大幅提高。

技术领域

本发明涉及专业水动力学模型在水利工程上的应用，尤其是涉及基于BIM和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法。

背景技术

BIM即建筑信息模型，既是一种工程三维设计成果的表现形式，也是一种设计理念、方法、流程和规范。三维实景模型是通过无人机倾斜摄影技术, 基于一套空三计算算法，从所拍摄的系列图片中构建真实世界的三维模型，并叠加上所拍摄的图片纹理后，最终得到逼真的实景三维模型；水动力学模型一般基于水流能量方程式等专业水动力学理论公式构建，用于计算和模拟河、海、湖水流的运动。目前在水动力学模型尤其是洪水模型构建方面，往往是基于低精度的地形图构建，使得在模型精度和展示效果方面存在不足，无法给人身临其境、真实的洪水模拟感受和体验。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于BIM和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法，从而达到大幅提高洪水模型构建精度、洪水淹没演进展示高度逼真效果。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述基于BIM和三维实景模型的洪水模型构建与动态展示方法，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（英文Digital Elevation Model的缩写；数字高程模型）、正射影像的生产：

采用三维实景建模平台如ContextCapture，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（英文Digital Surface Model的缩写，数字表面模型）数据，由于是同一套基本资料通过同一套流程生产的三项成果，故其坐标高程将完全匹配；通过ArcGis等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制作的高程散点进行地形网格插值，设置与网格长度匹配的各项参数（如计算时间步长等）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；

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（ContextCapture生产的三维实景模型标准格式），并参考其他需要展示的工程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：