三维实景建模在水利工程测量中的应用

随着城镇化进程的加快，我国重要基础设施建设取得了显著的成效。经济建设增加了各地对水利工程的基建需求，较大的需求量和水利工程在国jia基建的重要地位加大了国jia对于水利工程的重视程度，但是水利工程建筑的繁多品种和其中错综复杂的关系加大了水利工程的建筑难度。

三维可视化技术诞生于20世纪80年代，作为一种集图像显示、计算机图像处理、素描等多种处理方式为一体的技术，三维可视化技术被广泛应用于地质测绘等专业，本文就三维实景建模在水利工程测量中的应用展开探讨。

1、三维动态可视化技术的发展现状

现阶段随着经济发展和市场需求的稳步提升，三维可视化技术的发展速度逐年上升。市场需求不仅促进了三维动态可视化技术的广泛应用，还推动了可视化工具等三维可视化相关仪器的研发，例如OpenGL和DirectX。其不仅作为现阶段z大的3D图像（3Dimensions）的应用程序接口，而且实现了3D图像的底层设计。随着经济的发展推动，现阶段国内外的三维可视化应用程序层出不穷，例如AVS（信源编码标准）、VRMap等。

这些软件促进了三维动态可视化技术的应用率提升。将三维动态度可视化技术与水利工程建筑相结合来看，三维动态可视化技术是服务于水利工程建设的，其实际数据对水利工程进行的实际检测所产生的数据可以真实宏观地反映水利建设的真实情况。三维动态可视化技术的本质就是通过图像和图形的方式对方针计算过程的追踪与追踪结果的处理分析。把三维可视化技术广泛应用于水利工程建筑不仅能够降低工作人员的工作量，而且数字化的检测分析平台和科学的检测数据增加了检测工作的安全性。通过数据进行仿真建模分析，可以对施工环境进行仔细分析，避免因为施工场地的测量漏洞导致施工后期频频出现问题。

2、三维实景建模在水利工程测量中的应用

2.1 数据管理模块

数据管理模块起到调用空间数据库以及属性数据库的作用，通过该模块实现对数据的多重管理以及各类属性数据的整合。它包含多种数据类型和数据组织方式，每种数据间都存在着不同的拓扑关系，并且数据库包含了空间数据的时间序列，记录了对象随时间的状态变化。整体的数据管理模块是系统实现的基石。

2.2 水闸水下冲坑监测

水下部位的止水失效、闸基土流失、结构断裂、冲坑和塌陷现象是造成水闸地基渗流异常和闸水流流态异常的主要原因。为了避免此类现象频繁发生而造成人民群众生命财产的较大威胁，不仅在前期的施工和中期的质检验收中严格把关，在水利工程投入使用后也要进行定期质检。我国境内大量水利工程建筑需求和现存的大量水利工程不仅增加了水利工程的建筑施工工作量，而且加深了投入使用的定期检测的检测工作量。

现阶段通过科技手段对水利工程建筑进行监控，通过监控数据进行科学检修。这种方法的使用不仅节省了定期检测的人力成本和物力成本，而且相较于传统的检测方式，科技手段测量的数据更加全面准确。例如，一个运行多年的水库，因为下流水流的冲坑对水闸的安全运行有较大影响。在进行维修之前的数据监测中需要几十条的测量数据，人力测量不仅费时、费力，而且测量产生的误差较大。但是使用三维动态可视化技术进行测量不仅可以得到准确的数据，而且可以绘制出精确形象的三维可视化图帮助维修。

2.3 检查数据完整性

对无人机航拍生产的数据分别从质量上和数量上进行初步检查，对航拍不能覆盖到的闸区细部进行手动补充拍摄，对逆光曝光不足的照片调整曝光到合适值。为了提高建模速度，在保证建模精度的前提下，可以适当降低照片分辨率。

2.4 地下连续墙质量监测

在水利工程中，对于地下连续墙的质量检测主要以高频弹性脉冲波的波形记录作为依据。在湖区探测检查区域内不同的混凝土密实度参数后，将这些信息参数进行信息处理加工，然后通过三维可视化一起进行质量检测。这样不仅能够较为直观地进行地下连续墙的展示，而且可以通过形象直观的可视图进行地下墙的质量分析。

此项方法常用于堤防加固工程，主要方法是采用切槽混凝土对地下墙进行加固防渗处理，在处理后采用三维高密度电法对加固范围的地下墙进行质量检测，检测结果一般采用voxler软件进行三维可视化效果图的绘制，通过分析三维可视化效果图，得到质量良好的结果后进行存档，以便于下次堤坝维修。如果分析结果出现质量问题，则采用科学方法进行加固，以保证加固后的堤坝可以投入使用。

2.5 可视化系统创建

可视化系统创建可采用全过程动态仿真钟模型，设置两个“仿真钟”、“全程仿真钟”和“本地仿真钟”。全程仿真钟记录控制层模型的仿真运行轨迹，本地仿真钟记录实施层模型的仿真运行过程，两种仿真钟都采用时间步长推进法。通过仿真钟模型的建立，实现整体施工场景的漫游与可视化，呈现水工区域复杂场景下三维数字地形模型与遥感影像的融合，同时展现数字地形与三维水工建筑物模型的时空逻辑关系。

针对水工区域三维可视化的不同表现要求，调整可视化界面的显示数据，通过VS与SQL数据库的联动，实现数据的实时更新。根据不同用户的需求改变可视化操作界面的显示窗口，提高用户体验感，达到人机交互的目的。

2.6 内部隐患监测

水利工程并不是某一项工程的具体表达，水闸工程、水库工程、堤防工程等工程都是水利工程，这些工程长期处于水流与堤岸间干湿交替的恶劣环境，不仅前期的施工建设难度大于陆地建设施工建设难度，而且因为水流的冲刷后期容易出现各种各样的问题，为了保证树立工程建筑的实际作用，在投入使用后要对其进行定期检修工作。

相较于传统检修工作耗费的巨大人力、物力，三维动态可视化技术这种以数据建模为技术的可视化技术不仅在检测结果的准确性方面有较大提高，而且有助于基础数据信息向标准涂层化信息的转变，这就是图层可视化的基本原理。与传统的基础图像可视化相比，图层可视化对于水利建筑内部的基础情况可以清晰展现，从而在检修工程中通过全面的水利工程基础信息进行针对性地加固或者维修，不仅可以合理解决内部隐患，而且增加了水利工程的使用寿命。

结语

三维动态可视化技术在水利工程专业起着至关重要的作用，通过逼真的场景呈现和精确的数据拟合以及友好的人机交互技术，使得用户体验感大幅度提升，技术人员和管理人员的工作效率大幅度提高，为国jia发展水利工程事业提供了导向作用，为保障沿岸人民生命财产安全提供了帮助。在日后工作中，三维动态可视化系统仿真技术将是一个重要的研究方向，水利技术与其技术的结合也将会使国jia水利走向另一个高峰。

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