[发明专利]水利信息化系统洪水高效模拟与高逼真可视化动态展示方法

说明书

发明公开了一种水利信息化系统洪水高效模拟与高逼真可视化动态展示方法，基于地理信息平台ArcGis和洪水建模平台MIKE，利用一维水动力学模型基本资料和计算结果进行二维洪水动态展示：1、二维网格制作；2、网格地形插值；3、各时刻网格水深插值；4、结果时态数据制作；5、洪水动态展示。发明优点在于实现一维水动力学模型能够像二维模型一样，高逼真动态展示洪水在河道内的淹没演进过程，充分发挥一维水动力学模型计算高效和二维水动力学模型展示效果好的优势；以此开发的洪水在线模拟系统，既能够实时高效完成计算，又能够以二维的方式逼真的展示洪水计算成果，达到促进水利信息化技术发展目的。

技术领域

发明涉及专业水动力学模型在水利信息化系统中的应用，尤其是涉及水利信息化系统洪水高效模拟与高逼真可视化动态展示方法。

背景技术

当前，水动力学模型在水利信息化系统中的应用非常广泛，一维水动力学模型由于计算效率高，是目前天然河道、渠道最为常见的水动力学建模方式，模型一般只需几秒至十几秒就能完成计算，其结果为各河道断面的水位、流量过程；但是存在只能通过表格、曲线、纵横剖面图来展示结果的不足，无法匹配地图进行更直观的洪水展示。 二维水动力学模型计算结果可视化效果好，通过对模型结果网格进行分色渲染，设置材质、透明度，再叠加航拍影像图、DEM（数字高程模型）后，可实现非常形象逼真的二维洪水动态展示。然而，由于二维水动力学模型计算复杂、效率低，动则需要耗费几个小时甚至十几个小时进行计算，因此无法满足在线实时计算的要求，从而限制了其在水利信息化系统中的应用。

发明内容

发明目的在于提供一种水利信息化系统洪水高效模拟与高逼真可视化动态展示方法，从而辅助决策部门更直观的掌握洪水动向，促进水利信息化技术的发展。

为实现上述目的，发明采取下述技术方案：

发明所述的水利信息化系统洪水高效模拟与高逼真可视化动态展示方法，基于地理信息平台ArcGis和洪水建模平台MIKE，利用一维水动力学模型基本资料和计算结果进行二维洪水动态展示，步骤如下：

步骤1、二维网格制作：

为进行洪水二维动态展示，需要生产二维洪水动态展示的基本要素，即二维网格，将制作的二维网格转换为shp矢量图层格式；

步骤2、网格地形插值：

以河道中心线和各河道断面上的控制点（包含中心距、高程信息）为基础，通过几何计算得到各河道断面上控制点的平面坐标，结合其高程坐标（Z坐标），使其成为包含X、Y、Z坐标信息的高程散点数据，以EXCEL等格式将这些高程散点数据导入ArcGis中，然后采用空间数据处理方法对步骤1制作的网格shp图层里的矢量面要素进行高程插值；

步骤3、各时刻网格水深插值：

首先，根据洪水动态展示流畅度需要，按一定时间步长提取各时刻下的一维水动力学模型结果数据，即各时刻下各所有河道断面的水位；接着，采用步骤2网格地形插值相同的方法，内插各时刻下网格面要素的水位属性值，使各网格面要素进一步具有水位属性，并根据时刻顺序单独保存为一系列shp图层文件；最后，针对各时刻所述shp图层文件，均采取水位属性减地形高程属性，得到水深属性，并删除水深值为负的网格面要素；

步骤4、结果时态数据制作：

为最终实现洪水的动态展示，需要将各时刻结果shp图层文件合并成一个包含时态数据的shp图层文件，并添加对应的时间字段属性；

步骤5、洪水动态展示：