分析了(数字高程模型)技术、格网模型算法和分层设计思想．研究了水利可视化系统创作过程中数据整理、格网划分及三维要素的叠加的方法，采用分层设计的思想解决了不同比例尺下显示详细程度不同问题，从而为水利工程管理提供更形象、直观的信息6关键词：水利；分层设计；格网；中图分类号：319文献标识码：文章编号：1009-3044(2010)02—450—03-(，—，230088，)：(砌)，-，3．．．：；；；三维可视化在水利工程中的应用使得水利工程建设进程及管理更加形象、直观。
　　水利三维可视化系统的主要特点就是建立在对空间地理数据的处理基础之上，如河道位置及流经区域、灌区地理位置分布、水利工程的布局等，因此空间地理数据的处理技术在水利工程设计开发中至关重要。水利工程中三维可视化技术可用于以下几个方面：①河道地形地貌的浏览。综合河道高程点，用三维显示出河道的走势、地貌以及河道附近的建筑物等一②水闸流量、蓄水量变化模拟显示。通过对数据库中水闸的流量、蓄水量的数据进行处理，借助三维可以动态模拟出水闸一段时间内它的流量、蓄水量的变化趋势。
　　③水库大坝的水位模拟显示。通过对数据库中的水库水位记录数据进行综合，通过三维建模，三维显示设定时段内水库的水位变化情况。④水利工程的总体布局的可视化动态演示。1数字高程模型(，简称)，是以数字的形式按一定结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的数字模型，也是地形形状大小和起伏的数字描述。的核心是地形表面特征点的三维坐标数据和一套对地表提供连续描述的算法，最基本的是由一系列地面点(，)的位置及其相联系的高程所组成，用数学函数式的表达是：=(，)，(，)∈所在的区域。尽管是为了模在网游中拟地面起伏而发展起来的，但也可以用来模拟其他二维表面上连续变化的特征，如土壤类型、土地利用类．型、降水、岩层深度、地价、商业优势区等其它地面特性信息。由于描述的是地面高程信息，它在测绘、水文、气象、地貌、地质、土壤、工程建设、通讯、气象、军事等国民经济和国防建设以及人文和自然科学领域有着广泛的应用。如在工程建设上，可用于如土方量计算、通视分析等；在防洪减灾方面，是进行水文分析如汇水区分析、水系网络分析、降雨分析、蓄洪计算、淹没分析等的基础；在无线通讯上，可用于蜂窝电话的基站分析等等2。2水利三维场景制作步骤水利三维场景主要是实时制作、实时演示，即在系统中输入矢量图后，设定计算格网的大小，系统会自动划分格网并计算出各点高程值，然后利用高程值，生成文件，用户可以从三维地理组件库中选择叠加要素的符号或组件，从而生成三维仿真模型。水利工程施工过程中，可以随时把矢量图输人到三维创作系统中，系统会根据矢量图中层中代表各点的高程值的参数进行计算生成三维图．使工作人员能够只通过对收集到的栅格图进行矢量化，进而生成三维可视化模型。其制作步骤如图1。2．1采集、整理数据水利三维可视化系统的数据包括基础地理信息数据和水利专题数据。数据来源多种多样，如现有地图、数字测图、卫星影像、航收稿日期：2009—12—10作者简介：陈燕(1981一)，女，河南范县人，讲师，硕士，主要研究方向为虚拟现实。450·计租应用技术·本栏目责任编辑：贾薇薇第6卷第2期(2010年1月)空像片、调查统计数据等。
　　其中基础地理信息数据是指在栅格化地图的基础上采集的地貌要素(如等高线、高程点)、水系、交通、居民地等背景信息；水利专题数据是指建立在基础地理信息数据基础上的．以矢量方式存储和管理的各种水利要素(如水库、水闸码头、灌区等)的专题数据。数据采集是对扫描处理后的光栅文件分层矢量化。数据整理主要是对数字化后的资料进行编辑加工．包括图形数据电脑知识与技术栅矢量图划叫自动叠加卜三维生成生成计算地理-,三维格分．(-格网格叫交互叠加卜要素文件场景图层)值网编辑图1三维场景制作步骤和属性数据的编辑、图形数据和属性数据之间的对应关系的校验及纠正．然后通过误差分析和校正对数据产生的误差进行校正，对矢量后的单幅图进行图形变换和图形拼接操作，从而实现地图的仓成及边缘匹配问题。2．2划分格网、计算格网高程值所谓的空间内插，就是用一种根据已知数据点(离散点)可以近似代替一定区域内的表面空间形态的数学模型，利用已知点上的信息求出函数的待定系数，通过计算机的运算，内插出按一定要求分布的格网点的高程值。
　　利用离散点构建格网所采用的内插算法很多，如按距离加权法、多面函数法等3。实验证明，由于实际地形的非平稳性，不同的内插方法对精度无显著影响。因此．简单的距离加权法在工程科学计算中经常用到。
　　距离加权法的数学模型为：、=只×。只=，=其中：为点(，)上的高程，。为点(，)周围的第个点(“加=1，2，上的高程，为第点的权值，计算公式为=。(=，2，)其中是一个大于零的正数，通常取或2，在水利工程地形图插值中取=2，此时，该算法称为距离反平方加权法。是第点，到格网点，)的距离，即=(-)：+(-)2(=，2，)在构建格网的内插方法中，经常需要选取与插值点距离最近的若干点，如图2左，通过计算各离散点与待插值点的距离，然后选取距离最短的若干个点的方法。这种方法算法正确，但计算量大，插值速度慢，效率低。一种改进的方法是在插值点上建立一个正方形选取框，如图2右所示，通过简单的坐标值比较就可找到落入框内的数据点。正方形框的尺寸以落入框内的数据点数而定。落入框内的点数较多，可缩小框的尺寸；反之，增大框的尺寸。
　　选取正方形框的尺寸原始值可根据图幅中原始数据点的密度来确定。设图幅面积为，共有个数据点，则每点的平均面积‰为：=若选取插值点附近的个点，则选取框面积为：．厂．、≮．·图2离散点的选取范围=而选取框的边长即为：、1选取框的边长可适当大一些，以尽量保证落入选取框中的数据点数大于或等于。
　　2．3三维地形景观的要素注记叠加平面地图上的面状要素(如水库、湖泊、森林、绿地、大型河流等)在地形景观上的标示是一个极为复杂的问题。
　　不同的面状要素应采用不同的形式叠加在地形景观上。面状要素可分为两大类型：一类是面状要素与地表形态的起伏保持一致．是依附于地形表面的(如森地、农作物、大型河流等)；第二类是面状要素以平面的形式截取地形的某一区域，将该区域内的地表形态特征覆盖起来，水库、湖泊等就属于这类要素。第二类面状要素标示方法较为简单，计算出面状要素的高程值后，将落在面状要素区域内部的每个地形格网曲面片用该要素高程的格网平面片代替即可。而第一类面状要素的标示，因面状要素的高程与地表形态同一位置的格网曲面片相同，因此，要将落在面状区域内部的每个地形格网曲面片，用该要素的符号标示在该曲面片上。
　　无论哪一类面状要素，建立标示在地形景观的叠加算法，都要解决判断格网数据中的哪些格网落在面状要素的区域之内的问题，然后对在面状要素区域之内的格网进行有别于地形景观的其它格网曲面片的处理显示方法。判断一个格网是否落在面状要素区域，可先做一些预处理工作：采集格网的中心点(，)，建立面状要素区域的多边形=；，)=1，2，则上述问题可转化为：判断一个点，是否落在多边形内部。该问题有多种算法可以采用。
　　常用的有交点计数检验法、叉积判断法，夹角之和检验法等。
　　但是，如果格网数据中，格网覆盖的范围与面状区域比较过大时，虽然只有少数格网落在面状多边形区域，却要对数目庞大的整个地形范围的格网全部检测一遍．算法效率较低。该问题的另一种处理方法是采用多边形区域填充的方式将多边形区域内的格网加上标记，再对有标记的格网按面状要素曲面片的方式处理、显示。具体方法是：先预处理多边形：将面状区域多边形=，)=，2，作一变换本栏目责任编辑：贾薇薇一·计算机工程应用技术。451电奠知识与技术第6卷第2期(2010年1月)==，2，其中：7。
　　=(。)，7=(，)，为格网边长，则多边形相当于将多边形缩小倍，同时格网边长缩小为单位1，即格网缩小为一个单位点像，而多边形7内的所有点可由区域填充算法确定标记。综上所关于传奇述，建立面状要素在地形景观上的三维标示的步骤为：第一步：预处理面状要素的多边形区域日志。第二步：使用多边形区域填充算法，将落在面状要素多边形区域中的格网加上标记。
　　第三步：将有标记的格网按面状要素的特征和要求，给出在地形景观图上的三维处理和显示。2．4由数据生成三维场景把生成的三维数据通过编辑三维空间的应用程序转换生成文件，生成的主要目标是保证它成为水利三维可视化系统中有效的三维文件交换格式。
　　3数字高程模型的分层设计在水利三维可视化系统中，需要处理大量三维地理信息数据，尤其在不同比例尺下显示的信息数据内容是不同的，显示的详细程度也不同．其处理的复杂程度也有所不同。设计时采用数字高程模型与分层设计结合的思想，对不同比例尺下(一般根据实际情况划分为几种典型的比例尺)的相同三维景观(如河道附近得建筑物、湖泊、水闸)选取、处理不同的数据[41。3．1放大比例时数据的综合方法1)在原来的数据上进行加密处理，局部显示更加逼真。对三维图形按一定比例放大时，生成三维图形前，对视图区域内的数据进行加密处理，具体方法是对爱玩传奇放大前区域内的数据和该比例尺下要显示的地形景观的高程值进行叠加合并，重新生成新的高程值。在叠加过程中如果在同一格网有两个或两个以上的高程点，可用简单的加权求值法对这些高程值加权平均求和，得出该格网的高程值。2)对处理单元即格网进行重新划分，缩小格网的面积，增加可视区域内格网的数量。对重新生成高程值的区域重新生成格网，按比例尺计算出(或通过数据库查出)该比例尺下格网面积的大小，重新生成小的格网。3．2缩小比例时数据的综合方法1)在原来的数据上进行抽稀处理，全局显示更明了。三维图形按一定比例缩小时，生成三维图形前，对视图区域内的高程值进行抽稀处理。
　　具体为对缩小后的显示景观的高程值进行过滤和剔除。抽稀算法：，；代表高程点的坐标：高程唯一标识：标识高程是否处理过：高程值—：；遍历所有高程值，找出离该点最近的点，并计算出两点的距离—：；，判断最短距离是否小于规定的距离—：；如果最短距离小于规定的距离．对两点的高程值加权求和得到新的高程值2)对处理单元即格网进行重新划分，增大格网面积，减少可视区域内格网的数量。4应用及总结采用技术、格网模型算法和分层设计思想实现了水利相关的竺警三譬：望竺：女。暨。，竺曼变利信息的表现更加形象、直观，为领图3标示河流的地形景观图导决策提供了良好的辅助支持作用。参考文献：汤国安，刘学军．数字高程模型及地学分析的原理与方法[．北京：科学出版社，200．[2周品，李勇．基于的洪水淹没计算机算法优化研究[．微计算机信息，2007(3)．[3陈永华．三维可视化的研究．中人民解放军信息工程大学，2000(4)．44娄秀华，朱忠祥．虚拟仿真三维复杂路面的实现]．微计算机信息，2009(10)．452。
　　计算机工程应用技术本栏目责任编辑：贾薇薇基于的水利三维可视化系统的研究作者：陈燕，作者单位：安徽新华学院,信息工程学院,安徽,合肥,230008刊名：电脑知识与技术英文刊名：年，卷(期)：2010,6(2)参考文献(4条)1.娄秀华;朱忠祥虚拟仿真三维复杂路面的实现[期刊论文]-微计算机信息2009(10)2.陈永本游戏这一点应该这样华三维可视化的研究20003.周品;李勇基于的洪水淹没计算机算法优化研究[期刊论文]-微计算机信息2007(03)4.汤国安;刘学军数字高程模型及地学分析的原理与方法2005。