[发明专利]一种洪水风险分析成果数据的三维动态渲染展示方法

说明书

本发明公开了一种洪水风险分析成果数据的三维动态渲染展示方法，成果数据基于不规则四边形网格获得，包括：1，筛选有效网格数据并获取有效网格的属性数据；2，计算边元中心点和网格顶点的高程值；3，生成平面和空间三角地形网格；4，基于平面三角网格，对DOM数据切片并拉伸映射至空间三角网格形成空间三角网格的三维地形影像场景；5，计算边元中点和网格顶点的水位值；6，生成水位的空间三角网格；7，将步骤3中的空间三角网格生成为3DTile格式的数据，与步骤4中的DOM影像切片一起在Cesium中渲染地形影像场景；8，将间隔时间序列上步骤6中的水位空间三角网格进行纹理贴图和拉伸，进行动态渲染。本发明准确度高，可视化效果好，比较符合实际情况。

技术领域

本发明属于防洪减灾技术领域，特别涉及一种洪水风险分析成果数据的三维动态渲染展示方法。

背景技术

洪水波严格意义上是一个三维的运动发展过程，欧拉方程较好地描述了其时空变化的规律，但三维洪水运动的模拟计算流程求解异常复杂，模型计算工作量大，过程数据量庞大，防洪减灾领域实际应用较少。考虑洪水成灾特点，实际工作中，平面二维的洪水运动发展模拟计算是主流，但平面二维洪水运动的展示效果不甚理想。实际工作中，为生动形象表现其过程，常采用的方式是：先采用二维水动力模型进行模拟计算，再搭建空间三维场景，最后将二维模拟计算成果的淹没水深等数据在三维场景中渲染展示。

平面二维洪水运动发展主要是基于二维浅水运动方程(N-S方程)求解，二维水动力模型的基础是地形的概化，即生成地形网格文件。在网格文件的制作中，网格类型包括结构网格和非结构网格，非结构网格中又分不规则三角网格、不规则四边形网格，以及混合网格等，其中不规则四边形网格对地形的概化较为灵活，是最常用的网格类型之一，应用范围广。

三维场景中，如何结合二维洪水风险分析的不规则四边形网格地形和模拟计算成果中的淹没水深数据进行洪水动态渲染，一直是本领域研究的重点。

二维洪水模拟分析中，不规则四边形网格的采用，虽能较好的概化地面情况，同时一定程度上还减少了计算量，但不规则四边形网格对于地形的概化也有其局限性。现有技术中，简单地将含高程信息的平面二维网格进行地形抬伸，使得网格边界地形高低起伏过于突兀，叠加洪水淹没水深数据后，网格边角锯齿过于明显，准确度低，可视化效果差，因而不符合实际情况，如图1所示，纹理贴图后可视化效果依然较差。

发明内容

现有技术中，简单地将含高程信息的平面二维网格进行地形抬伸，使得网格边界地形高低起伏过于突兀，叠加洪水淹没水深数据后，网格边角锯齿过于明显，准确度低，可视化效果差，因而不符合实际情况。本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种洪水风险分析成果数据的三维动态渲染展示方法，通过分别对基于不规则四边形网格洪水风险分析成果数据的地形和水位进行平面三角分解和空间三角重构，叠加高清正射影像DOM，渲染地形和洪水淹没场景，通过连续加载空间三维的三角水位数据，达到动态渲染展示的效果，准确度高，可视化效果好，比较符合实际情况。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种洪水风险分析成果数据的三维动态渲染展示方法，所述洪水风险分析成果数据基于不规则四边形网格的二维水动力模型计算获得，其特点是包括以下步骤：

步骤1，读取二维水动力模型计算得到的不规则四边形网格原始矢量数据，筛选并保留含淹没水深值的有效网格数据，获取每个有效网格的属性数据；，所述属性数据包括网格中心点坐标、高程、边元编号、顶点编号、水位、淹没水深；

步骤2，针对每一个有效网格，连接网格中心点与网格全部边元的中点，计算中心点与边元中点连线的平面距离，根据边元所属的网格高程，采用距离加权平均的方法，计算边元中心点的高程值；对网格顶点，计算共用该顶点的每一个网格内由网格中心点、边元中点和顶点构成的四边形的面积，采用面积加权平均的方法，计算顶点的高程值；