溃坝洪水时空过程三维动态可视化关键技术研究

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2、５年５月论文答辩日期２０１５年６月学位授予单位和日巧成都理工大学（月）＾答辩委员会主席评阁人仿沁ｙ＇一－ＩＩ．：立．衣片＇ｔ＇＇一＇；Ｖ异！ｉ２０１５年６月Ｊ？－－－？．，－＇一，。一＇Ｖ屬‘．苗＊．？？■．？．？分类号学校代码：１０６１６密级学号；２０１２０５０００７ＵＤＣ成都理工大学硕±学位论文演巧洪水时空过程Ｈ维动态可视化关键技术研究李忠指导教师姓名及职称李少达（教授）唐新明（研究员）申请学位级别硕±专业名称测绘工程论文提交日期２０

3、１５年５月论文答辩日期２０１５年６月学位授予单位和日期成都理工大学（年月）答辩委员会主席评阅人！／而和＿＿—２０１５年６月ｔ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成吴，论文中不包含其。据我所知，除了文中特别加Ｗ栋注和致谢的地方外他人己经发表或撰写过的研究成果，化不巧含为获得成都理工大学或其他教一育机构的学位或证３而使用过的材料。与我同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：又口话年《月今曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全

4、了解成都理工大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盎，允许论文被查阅和借閱。本人授权成都理工大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）－学位论文作者签名：參忠、学位论文作者导师签名壬＾文〇１５年（月令日摘要溃坝洪水时空过程三维动态可视化关键技术研究摘要我国现有水库超过8万座，其中病险水库数量过半，这些病险水库一旦发生溃坝，将会对下游地区居民的生命和财产造成巨大损失。针对病险水库存在的安全隐患

5、问题，除了需采取除险加固等工程性措施外，研究溃坝洪水时空演进过程与可视化表达方法，分析评估可能对下游地区带来的影响也是防洪减灾的重要非工程性措施之一。随着计算机技术的发展，数值模拟方法已成为溃坝洪水演进过程研究的主要方法。基于这些数值模拟方法，国际上出现了一批较成熟的溃坝洪水模拟软件，这些软件通过指定溃口参数，计算得到指定位置的流量过程、洪峰出现的时间等信息，但这些软件对数值模拟结果的表达、解释及分析还过于简单。GIS以其对地理时空数据的存储、管理、表达、分析优势可以在溃坝洪水过程模拟的应用中发挥巨大的作用，但GIS中现有的无源淹没分析或有源淹没分析等方法大都忽略了溃坝过程中的物理学

6、与动力学因素，其模拟的时效性、可靠性较差。针对此问题，本文提出将光滑粒子流体动力学（SmoothedParticleHydrodynamics，SPH)方法引入到GIS对溃坝洪水过程模拟的应用中，把SPH方法产生的海量模拟结果数据作为GIS的一种新动态数据源，研究溃坝洪水过程三维动态可视化的时空数据建模、可视化表达及分析等关键技术，取得的主要研究成果有：（1）设计了一个溃坝洪水过程动态可视化的技术方案。首先将流体粒子数据进行预处理，将流体粒子数据转化为流体表面网格数据；然后将这些流体表面网格数据及其他一些地理数据在三维时空数据模型的基础上进行时空数据的建模，得到一个三维时空数据库；最

7、后结合三维渲染引擎与可视化技术，实现溃坝洪水时空过程的三维可视化表达与分析。（2）提出了一个溃坝洪水过程的三维时空数据模型，设计了溃坝洪水过程中多源数据时空建模的方法流程。基于溃坝洪水过程模拟中时空数据的特点和动态可视化的要求，提出了一个三维时空数据模型，以面向对象的思想将时空数据抽象为地理实体，并对地理实体进行分类分层管理。基于该数据模型，设计了多源数据时空建模的方法流程。（3）设计并实现了几种时空数据可视化表达分析方法。分析并总结了时空数据动态可视化的