[发明专利]一种基于cesium模型的洪水分级预警方法

说明书

本发明提供一种基于cesium模型的洪水分级预警方法，包括以下步骤：在cesium软件中建立模拟场景模型；计算获得河流实际范围以及河流的流程函数；计算获得构建河流面所需的连接断面的位置；利用洪水演进模型计算获得每个断面点位置在固定时刻基于坐标的水位高程；对连接断面进行限定三角形划分形成三维网格曲面；利用动态纹理映射方法对时间和洪水的水流方向进行模拟；洪水绘制；对建筑物分级预警。采用本发明的技术方案，通过计算机高效准确地对洪水进行模拟仿真，应用半拉格朗日隐式积分法并引入体积守恒和动量守恒定律，并引入自适应网格曲面细分技术和纹理平铺技术，构建了洪水灾害评估预警模型，对于遏制洪水漫延、保护重要建筑物具有重要意义。

技术领域

本发明属于洪水场景模拟技术领域，尤其涉及一种基于cesium模型的洪水分级预警方法。

背景技术

洪水是指河流、湖泊、海洋等水文环境上涨超过常规水位的一种自然现象。我国洪水灾害在空间上既有普遍性，又具有区域性；在时间上既表现出无序的非稳定性，又存在有序的韵律性、周期性。大量研究表明：洪水灾害具有不均匀性与差异性、多样性、随机性与可预测性、突变性与规律性等复杂性的特点。对于洪水的研究和仿真有着十分重要的意义，一个成熟完善的模拟系统给普通人洪水预警，提高对于洪水的防范意识，也能够给决策者做出决策提供可靠的参考，可以大大减少洪水带来的人员伤亡和财产损失。

洪水模拟的特殊性在于其不仅仅是流体模拟应用于视觉效果或演示，它对于水文专家或是可能会受到洪水影响的普通民众都具有很强的现实意义，一个可以交互的洪水自然灾害模拟系统可以提高普通民众的防洪意识和预警作用，也可以辅助水文专家或是防洪决策者预见到洪水的灾害做出正确的决策。

欧洲方面，奥地利的维也纳VRVis研究中心与维也纳技术大学合作已经发展出一套比较成熟的理论体系，并且在此基础上已经有成熟的、投入现实使用的洪水的决策系统Visdom。目前该系统很好的模拟了洪水和暴雨事件，集成了真实地形建模、洪水模拟和决策管理模块，对于业界洪水的模拟仿真系统的建设有着重要的参考意义。国内方面，西安理工大学的水模拟及灾害管理研究团队主要从事地表水及其附随过程数值模型的理论推导和实际应用、城市及流域洪涝管理、城市水利和水利遥感技术的研究。对于洪水研究，提出了利用GPU加速的模拟水体流动和传输的模型，该模型整合了水体的模拟、泥沙和污染物的转移、地下输水管网以及海绵城市技术，该模型对比欧洲团队，不仅注重洪水本身的模拟计算，对于洪水泛滥携带的污染物和土质颗粒也进行了模拟计算，系统更加注重洪水整体的长远决策，例如海绵城市相关的技术探讨。不足点在于缺少比较完善的可视化和交互模块，无法给决策者的即时决策提供一些指导。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于cesium模型的洪水分级预警方法。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供一种基于cesium模型的洪水分级预警方法，包括以下步骤：

步骤1：采集目标河流周边的建筑物基础特征和地形地貌特征，根据该建筑物基础特征和地形地貌特征在cesium软件中建立模拟场景模型；

步骤2：根据目标河流所在的中心线、河流两侧的山脊线、对应河流所在区域的DEM数据和三维场景显示范围分别计算得到河流实际范围以及河流的流程函数；

步骤3：根据河流两侧的山脊线、河流实际范围、河流的流程函数以及预设的最大河道垂直落差，计算得到构建河流面所需的连接断面的位置；

步骤4：根据模拟的时间段等分时间间隔，并根据等分时间间隔以及连接断面的位置，利用洪水演进模型计算得到每一个断面点位置在固定时刻基于坐标的水位高程，并根据所述基于坐标的水位高程迭代连接相邻两个断面和河流两侧的山脊线，得到河面分段多边形；

步骤5：根据DEM数据，对两个断面形成的河面分段多边形均匀插入内部点，并进行限定Delaunay三角形划分，形成三维网格曲面；