清潩河水質三維仿真系統設計與實現.pdf

1、隨著社會經濟的飛速發(fā)展以及人類活動的影響，當前我國面臨著水多、水少、水渾、水臟的四大水環(huán)境問題。尤其是水環(huán)境污染問題日益嚴峻，一旦發(fā)生水污染事件，將會對社會的穩(wěn)定和經濟的發(fā)展帶來極大的損害。水質仿真模擬預測是對水環(huán)境污染事故預防和應急處理的關鍵，目前的水環(huán)境污染事故應急系統主要是以一維和二維水質模型分析污染事故，通過二維可視化表達污染影響結果，隨著對三維水質模型研究越來越深入以及三維GIS技術的發(fā)展，有必要研究三維水質模型與三維GIS的

2、集成方法，開發(fā)出基于三維水質模型的水質三維仿真系統。因此，本文以清潩河北環(huán)大橋南至京港澳高速段為例，設計和開發(fā)清潩河水質三維仿真系統，對清潩河研究區(qū)三維水質模型構建、清潩河研究區(qū)三維場景構建、清潩河研究區(qū)水污染事故模擬預測實現以及水質模擬動態(tài)三維可視化進行了研究。本文主要工作內容為以下幾個方面：
　　本文在大量文獻研究分析的基礎上,對水體中的污染物基本運動形式、三維水質模型公式推導以及清潩河研究區(qū)三維水質模型構建等相關理論知識進行

3、了研究,同時也對三維GIS的理論、三維GIS開發(fā)平臺以及三維GIS開發(fā)方式等方面進行了研究，探索了三維水質模型與三維GIS集成開發(fā)的方案。
　　對三維場景的構建的方法進行了分析研究，分別從地形、地物兩個部分構建研究區(qū)三維場景。根據地形數據和地物數據的特征，分別利用SketchUp和3Dmax三維建模軟件構建研究區(qū)三維地形和地物模型，然后實現與ArcGIS之間的數據流動，最終實現清潩河研究區(qū)三維場景在ArcScene中的可視化顯示。

4、
　　對河流三維可視化的實現進行了分析研究，提出了基于中心線垂線的方法，實現對河面數據的網格化劃分，然后通過反距離加權插值算法實現對河面網格高程插值，最終實現河面三維可視化；根據實測河流剖面數據以及河床數據，利用GDI繪制出河流剖面并進行網格化劃分，最后與地形、地物模型組合一起實現河流剖面的三維可視化。
　　對河流網格坐標系統的轉換進行了研究，通過構建河流坐標系統，完成河流網格由地理坐標向河流坐標系統的轉換，根據河流網格在河

5、流坐標系統下的坐標通過三維水質模型計算出該網格的污染物濃度值，然后根據水質標準對河流網格進行渲染，實現清潩河研究區(qū)水質模擬的三維可視化。通過設置觀察時間以及時間間隔，利用序列快照播放法實現清潩河研究區(qū)水質動態(tài)模擬三維可視化。
　　最后，本文以Visual Studio2012為開發(fā)平臺，C＃為開發(fā)語言，以SQL Server2008為數據庫，ArcSDE為空間數據庫引擎，結合ArcGIS Engine10.0進行二次開發(fā)，最終開發(fā)