面向对象图形模型在水电工程中的应用研究.pdf

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1、第4l卷苇1期人民长江VO1．41．NO．12010年1月YangtzeRiverJan．，2010文章编号：1001—4179(2010)01—0049—05面向对象图形模型在水电工程中的应用研究程智秀(长江新能源开发有限公司．上海200065)摘要：为了实现水电工程的实时动态可视化，基于面向对象图形建模技术，构造了三个层次的面向对象的图形模型(单元模型、工序模型、场詈模型)，提出了水电工程可视化系统的建模规则，并通过高效的面向对象图像渲染引擎、施工仿真系统和数据库系统一起构建了水电工程动态可视化系统，为工程管理和决策者提供了直观、高效的可视

2、化平台、关键词：可视化；仿真；图形模型；水电工程中图法分类号：TP39l文献标志码：A水电程规模大、施工复杂、建设周期长、涉及大供了一个友好、直观和高效的可视化平台。量的数据和图形信息，在传统的工程管理方法下，决策1水电工程可视化系统结构者难以对这些海量的数据和信息加以高效的管理。而水电_丁程可视化系统可以模拟水电工程的施工过程，水电工程可视化系统由系统建模、施工仿真计算、有效地组织管理相关信息，比较、优化施工方案和进度系统数据库和实时动态渲染多个子系统组成，系统结计划，选择合理的施：￡机械及配套组合，将复杂的施工构图如图1所示。过程以-三维图

3、像动态地呈现出来。Zeigler针对复杂系统建模提出了多层次模块化的思想，Eun—JinLee等人，基于VRML建立了可视化模型，钟登华等人基于GIS提出了可视化系统的建模方法，尹习双等人基于VR技术构造系统模型，在实际的应用中均取得了较大的成功。但由于水电工程施工和水工建筑物的复杂性，实时动态的可视化还存在着不少困难。基于此，本文主要分析r水电工程可视化中的系统建模过程，通过面向对象图形建模技术，在四维座标系(加入时间轴t)下，为各施工单元构造了3个层次的图形模型(单元模型、序模型和场景模型)；在此模型基础上，建立了本文所开发的水电工程可视化

4、系统的建模规则；同时通过高效的面向对象的图像渲染引擎，组织渲染各个层次的模型，并通过实时的用户监听和场景处理模块、施仿真系统和数据库系统，实现了水电工程仿真图1水电工程可视化系统结构过程中场景的实时动态显示。为工程管理和决策者提系统建模。考虑可视化系统具有实时动态显示的收稿日期：2009—07—09作者简介：程智秀，女，助理工程师，主要从事施工组织管理与仿真工作。E—mail：ranor@163．com50人民长江特性，因此可视化场景中的动态模型必须实时绘更原始的模型构造而成的，那么就形成了模型的层次制。该系统以3个层次的图像模型为基础，根据施

5、结构。工仿真参数和建筑物的几何形体参数，实时构造代表同理，对于虚拟场景中的动态模型而言，按其层次施工进程的实体模型，并将结果返回给实时动态渲染性，可将其分解为相对简单和独立的子模型，而子模型系统。间根据几何形体参数和施工仿真参数加以协调，这样施工仿真系统。基于水电工程施工仿真模型，根可将各个层次的子模型拼接起来，将虚拟场景中各动据不同的边界条件和参数，求解施工过程中施工仿真态实体的属性与状态的实时变化展现出来。参数随着时间变化的情况，将施工进度、各建筑物的几根据上述思路，构建了3个层次的面向对象的图何属性、施工参数以及相应的时间信息写入数据库系

6、形模型，即单元模型、工序模型和场景模型。统。2．1．2单元模型数据库系统。存储和读取各个时期的施工仿真参单元模型类包括：点、线、面。数、水工建筑物几何形体参数、施工进度、实时属性的点类，最小的图元对象，在可视化系统里是关键点变更、模型纹理、用户信息等数据。可视化系统为单用的抽象。形成线对象的索引。主要属性为：空间位置户版本时为单机结构，为多用户版本时，为C／S结构。(，Y，，t)；主要事件为：空间属性变更、空间向量生实时动态渲染。基于面向对象的图像渲染引擎成、时间属性获取(时间标识t)、归属性判断等；操作(OGRE)，以层次结构组织管理实时场景

7、模型，提供光可分为面向属性的操作和面向对象的操作，前者主要照、纹理映射、粒子系统、雾化、空间位置变换等功能，是修改属性，后者是与其他对象的接口。并通过LOD等技术对模型进行优化。另外，通过对外线类，点对象的载体，具有特定空间属性的点对象部设施和虚拟场景的实时监听、处理，实现人机对话和的集合，基于各种不同的面对象，由线的基类通过继承反馈功能。形成了各种不同的子线类：坝体控制线、渣场控制线、道路控制线等，不同子类主要是数学模型描述方程存2水电工程可视化系统实现在差异。基类主要属性为：空间起点、空间终点、空间2．1系统建模位置状态(虚函数)；主要事件

8、为：点对象归属性辨识、点对象获取、空问位置变更和法向量生成等；操作也分可视化系统模型由数字地形模型、静态模型和动为面向属性的操作和面向对象的操作。态模