三維實景建模在水利工程測量中的應用

隨著城鎮化進程的加快，我國重要基礎設施建設取得了顯著的成效。經濟建設增加了各地對水利工程的基建需求，較大的需求量和水利工程在國jia基建的重要地位加大了國jia對于水利工程的重視程度，但是水利工程建筑的繁多品種和其中錯綜復雜的關系加大了水利工程的建筑難度。

三維可視化技術誕生于20世紀80年代，作為一種集圖像顯示、計算機圖像處理、素描等多種處理方式為一體的技術，三維可視化技術被廣泛應用于地質測繪等專業，本文就三維實景建模在水利工程測量中的應用展開探討。

1、三維動態可視化技術的發展現狀

現階段隨著經濟發展和市場需求的穩步提升，三維可視化技術的發展速度逐年上升。市場需求不僅促進了三維動態可視化技術的廣泛應用，還推動了可視化工具等三維可視化相關儀器的研發，例如OpenGL和DirectX。其不僅作為現階段z大的3D圖像（3Dimensions）的應用程序接口，而且實現了3D圖像的底層設計。隨著經濟的發展推動，現階段國內外的三維可視化應用程序層出不窮，例如AVS（信源編碼標準）、VRMap等。

這些軟件促進了三維動態可視化技術的應用率提升。將三維動態度可視化技術與水利工程建筑相結合來看，三維動態可視化技術是服務于水利工程建設的，其實際數據對水利工程進行的實際檢測所產生的數據可以真實宏觀地反映水利建設的真實情況。三維動態可視化技術的本質就是通過圖像和圖形的方式對方針計算過程的追蹤與追蹤結果的處理分析。把三維可視化技術廣泛應用于水利工程建筑不僅能夠降低工作人員的工作量，而且數字化的檢測分析平臺和科學的檢測數據增加了檢測工作的安全性。通過數據進行仿真建模分析，可以對施工環境進行仔細分析，避免因為施工場地的測量漏洞導致施工后期頻頻出現問題。

2、三維實景建模在水利工程測量中的應用

2.1 數據管理模塊

數據管理模塊起到調用空間數據庫以及屬性數據庫的作用，通過該模塊實現對數據的多重管理以及各類屬性數據的整合。它包含多種數據類型和數據組織方式，每種數據間都存在著不同的拓撲關系，并且數據庫包含了空間數據的時間序列，記錄了對象隨時間的狀態變化。整體的數據管理模塊是系統實現的基石。

2.2 水閘水下沖坑監測

水下部位的止水失效、閘基土流失、結構斷裂、沖坑和塌陷現象是造成水閘地基滲流異常和閘水流流態異常的主要原因。為了避免此類現象頻繁發生而造成人民群眾生命財產的較大威脅，不僅在前期的施工和中期的質檢驗收中嚴格把關，在水利工程投入使用后也要進行定期質檢。我國境內大量水利工程建筑需求和現存的大量水利工程不僅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檢測的檢測工作量。

現階段通過科技手段對水利工程建筑進行監控，通過監控數據進行科學檢修。這種方法的使用不僅節省了定期檢測的人力成本和物力成本，而且相較于傳統的檢測方式，科技手段測量的數據更加全面準確。例如，一個運行多年的水庫，因為下流水流的沖坑對水閘的安全運行有較大影響。在進行維修之前的數據監測中需要幾十條的測量數據，人力測量不僅費時、費力，而且測量產生的誤差較大。但是使用三維動態可視化技術進行測量不僅可以得到準確的數據，而且可以繪制出精確形象的三維可視化圖幫助維修。

2.3 檢查數據完整性

對無人機航拍生產的數據分別從質量上和數量上進行初步檢查，對航拍不能覆蓋到的閘區細部進行手動補充拍攝，對逆光曝光不足的照片調整曝光到合適值。為了提高建模速度，在保證建模精度的前提下，可以適當降低照片分辨率。

2.4 地下連續墻質量監測

在水利工程中，對于地下連續墻的質量檢測主要以高頻彈性脈沖波的波形記錄作為依據。在湖區探測檢查區域內不同的混凝土密實度參數后，將這些信息參數進行信息處理加工，然后通過三維可視化一起進行質量檢測。這樣不僅能夠較為直觀地進行地下連續墻的展示，而且可以通過形象直觀的可視圖進行地下墻的質量分析。

此項方法常用于堤防加固工程，主要方法是采用切槽混凝土對地下墻進行加固防滲處理，在處理后采用三維高密度電法對加固范圍的地下墻進行質量檢測，檢測結果一般采用voxler軟件進行三維可視化效果圖的繪制，通過分析三維可視化效果圖，得到質量良好的結果后進行存檔，以便于下次堤壩維修。如果分析結果出現質量問題，則采用科學方法進行加固，以保證加固后的堤壩可以投入使用。

2.5 可視化系統創建

可視化系統創建可采用全過程動態仿真鐘模型，設置兩個“仿真鐘”、“全程仿真鐘”和“本地仿真鐘”。全程仿真鐘記錄控制層模型的仿真運行軌跡，本地仿真鐘記錄實施層模型的仿真運行過程，兩種仿真鐘都采用時間步長推進法。通過仿真鐘模型的建立，實現整體施工場景的漫游與可視化，呈現水工區域復雜場景下三維數字地形模型與遙感影像的融合，同時展現數字地形與三維水工建筑物模型的時空邏輯關系。

針對水工區域三維可視化的不同表現要求，調整可視化界面的顯示數據，通過VS與SQL數據庫的聯動，實現數據的實時更新。根據不同用戶的需求改變可視化操作界面的顯示窗口，提高用戶體驗感，達到人機交互的目的。

2.6 內部隱患監測

水利工程并不是某一項工程的具體表達，水閘工程、水庫工程、堤防工程等工程都是水利工程，這些工程長期處于水流與堤岸間干濕交替的惡劣環境，不僅前期的施工建設難度大于陸地建設施工建設難度，而且因為水流的沖刷后期容易出現各種各樣的問題，為了保證樹立工程建筑的實際作用，在投入使用后要對其進行定期檢修工作。

相較于傳統檢修工作耗費的巨大人力、物力，三維動態可視化技術這種以數據建模為技術的可視化技術不僅在檢測結果的準確性方面有較大提高，而且有助于基礎數據信息向標準涂層化信息的轉變，這就是圖層可視化的基本原理。與傳統的基礎圖像可視化相比，圖層可視化對于水利建筑內部的基礎情況可以清晰展現，從而在檢修工程中通過全面的水利工程基礎信息進行針對性地加固或者維修，不僅可以合理解決內部隱患，而且增加了水利工程的使用壽命。

結語

三維動態可視化技術在水利工程專業起著至關重要的作用，通過逼真的場景呈現和精確的數據擬合以及友好的人機交互技術，使得用戶體驗感大幅度提升，技術人員和管理人員的工作效率大幅度提高，為國jia發展水利工程事業提供了導向作用，為保障沿岸人民生命財產安全提供了幫助。在日后工作中，三維動態可視化系統仿真技術將是一個重要的研究方向，水利技術與其技術的結合也將會使國jia水利走向另一個高峰。

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