论文 一交互式长江河道三维可视化系统的研究与开发

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1、交互式长江河道三维可视化系统的研究与开发王少华武汉大学国际软件学院空间信息与数字工程研究中心武汉市430079摘要：建设“数字长江”是维护健康长江，合理开发长江的重要手段。建立交互式长江河道三维可视化系统是这一思想的重要实践。本文通过对系统需求和目标的分析，以组件化思想进行了设计，针对系统的难点提出了关键技术路线，并加以了实现。该系统的最终建立为保护、治理和开发长江提供三维可视化决策支持平台。关键词：组件三维可视化交互式地理信息系统Abstract:Constructing“DigitalYangtseRive”istheimp

2、ortantmethodofmaintainingandexploringYangtseRiveeffectively.Developing3DInteractiveVisualizationSystemofYangtseRiveRiverwayistheimportantstepto“DigitalYangtseRive”.Byanalyzingthesystemdemandandgoal,thesystemarchitectureisdesignedbyCOMtechnology,thenthekeytechnologyro

3、uteisputforward,Atlast,theplatform,whichisa3Dvisualizationdecision-makingplatformforprotecting,fathering,exploringYangtseRiveRiverway,isbuilt.计算机技术加速向水利行业的渗透，为实现传统水利向现代水利和可持续发展水利转变提供了有效的途径，以水利信息化推动水利现代化，为促进人水和谐提供技术保障也成为当务之急。长江中下游平原区经济发达、人口密集，受洪水威胁最严重。该区内江湖关系复杂，河道蜿蜒曲折

4、，特别是在下荆江河段，不仅为典型的蜿蜒河道，河床演变剧烈，而且还与洞庭湖构成复杂的江湖关系。做好长江防汛工作是关系到国计民生的大事。利用现代信息技术为长江防洪服务，用数字化的手段来管理长江，了解长江中下游地区的地理情况，水利工程情况，分析洪水淹没情况，统计分洪损失尤为重要，是提高防洪工作质量、效率、效益的重要手段。本文提出集成当今先进的地理信息系统、虚拟现实、三维建模、数据库管理技术，建立交互式长江河道三维可视化系统，在计算机上再现长江中下游河道及流域真实三维景观和直观分析的平台。基本实现思路是：采集和更新水上和水下地形信息，并

5、将它们转换为数字虚拟平台中的数字高程模型，利用遥感影像提供地面信息，利用三维建模技术建立水利工程的虚拟景观，利用数据库技术将全部数据存放于数据库中，实现数据的集中管理和数据共享，为维护健康长江提供重要工具和手段，进而为“数字长江”的建设提供重要支撑。7861.关键技术分析1.1.组件技术组件式地理信息系统（ComGIS）是面向对象技术和组件技术在GIS系统开发中的应用。组件如同一堆各式各样的积木，它们分别实现不同的功能。根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，并通过标准的通信接口实现交互就构成了应用系统。组件不依赖于某一种开发

6、语言，而是嵌入通用的开发环境如：VisualC++,VisualBasic,Delphi等中实现GIS功能。各个GIS组件之间，以及GIS组件与其它非GIS组件之间，可以方便地通过开发环境集成起来，形成最终的GIS应用。因此，使用ComGIS进行二次开发可以实现高效、无缝地系统集成，并且具有良好的可靠性与可扩展性。本文的交互式长江河道三维可视化系统是基于Microsoft的COM/DCOM规范和AcitveX技术，采用组件化、功能部件化的体系框架，对组件分级封装，做到组件之间层次关系清晰，结构简练，降低系统的复杂度，易于进行功能

7、扩展和用户的二次开发。1.2.三维可视化技术交互式长江河道三维可视化系统是一种基于三维技术的动态可视化与分析系统，而通用的GIS已经不能满足大量的对三维可视化的需求。因此，需要在GIS数据的基础上，结合三维可视化技术构建系统。（1）OpenGL技术OpenGL提供了一种直观的编程环境，它提供的开放三维图形软件包及其一系列函数可大大简化三维图形程序设计，并且能够实现二维和三维建模、变换、光线处理、色彩处理、纹理映射、运动模糊、动画和实时交互等功能，是绘制真实感三维图形、建立三维交互场景、实现虚拟现实的高性能图形开发工具软件包。其最

8、大的特点就是硬件系统的无关性，可方便地将应用程序移植到另一个操作系统中，并能够直接面向硬件调用3D处理功能，还可以支持网络运行。（2）LOD技术为了控制场景的复杂程度并加速三维复杂场景的实时可视化描绘，层次细节技术（LOD）被广泛使用。它在不影响视觉效果的条件下