基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其包括以下步骤：步骤S1：按照x、y、z、t四个维度对水质相关模型计算成果进行抽取提炼，用于和三维场景进行匹配；步骤S2：基于水体水下地形数据和水体边界数据建立三维的水体边界框架；步骤S3：在水体三维边界框架基础上，对水体进行网格化划分和透明处理，实现单位水体标准化以及水体可透视；步骤S4：将抽取出的三维计算成果和透明网格化后的水体三维框架进行耦合集成，实现空间时间上的匹配，和颜色阈值标准的一致；步骤S5：基于三维展示水体水质预测预报成果，随着时间推移变化，成果进行动态展示。本发明专利技术为用户提供更加完整、立体的水质趋势变化场景。

Display method of water ecological prediction results based on visualized dynamic playback of three-dimensional grid

The purpose of the invention is to provide a water ecological 3D grid visualization of dynamic prediction results show broadcast based method, which comprises the following steps: S1: according to the four dimensions of X, y, Z, t on the water quality model calculation results for extraction refining, and 3D scene in matching; step S2: data boundary the terrain data and water water under water is developed based on the three-dimensional frame boundary; step S3: water in three-dimensional boundary framework based on grid partition and transparent processing of water, realize water standards and water permeable units; step S4: the three-dimensional framework of water pumping out the 3D calculation results and transparent grid the coupling of integration, implementation, time and space, and the color threshold standard; step S5: the forecasting results of water quality prediction based on 3D display, As time goes on, the results are displayed dynamically. The invention provides a more complete and three-dimensional water quality trend change scene for the user.

【技术实现步骤摘要】
基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法
本专利技术属于水生态环境保护领域，具体涉及一种基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法。
技术介绍
在水环境生态保护领域，经常需要基于水质水生态模型，对未来水体水质变化情况进行预测预报。在建立水质水生态模型基础上，还需要有直观、动态的水质水生态预测预报成果展示方式，为用户提供生动的模型成果呈现，方便进行决策分析。针对河道的水体预测预报成果展示相对简单，但涉及到水体以复杂流域的水质预测预报，要想完整、全面、生动地进行预测预报成果展示，则有难度。专利“CN201510619329.0基于网格动态播放的水环境信息展示方法及系统”建立集水环境问题展示、水环境问题处理措施参考等功能于一体的基于网格动态播放的水环境信息展示方法及系统，辅助水环境监控治理工作人员及时掌握当前所辖地区的水环境问题分布，根据全区的实际情况，为相关处理措施的提出提供信息支持，进而全面提升水环境监控服务能力。该专利通过对河道中污染扩散或水质状态变化的网格动态演绎，更好的掌握河道水环境未来整体发展趋势，进而为相关决策措施的指定提供信息支持基础。目前现有的水环境预测预报成果展现方式在一定程度上满足展示的需要，但展示成果都仅限于二维，对于更复杂的水体情况，往往无法全面展示。要想了解水体水质总体变化情况，一种补充的解决手段是对水体进行分层，用户通过选择、水体的不同层，查看对应层次的水质变化。这种展示方式不直观，且破坏水体展现的整体性，无法让用户掌握水体整体情况，从而影响判断分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法。本专利技术采用以下技术方案：一种基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：按照x、y、z、t四个维度对水质相关模型计算成果进行抽取提炼，用于和三维场景进行匹配，其中x为经度；y为维度；z为深度；t为时间；步骤S2：基于水体水下地形数据和水体边界数据建立三维的水体边界框架；步骤S3：在水体三维边界框架基础上，对水体进行网格化划分和透明处理，实现单位水体标准化以及水体可透视；步骤S4：将抽取出的三维计算成果和透明网格化后的水体三维框架进行耦合集成，实现空间时间上的匹配，和颜色阈值标准的一致；步骤S5：基于三维展示水体水质预测预报成果，随着时间推移变化，成果进行动态展示，用户通过拖曳、旋转水体，从不同角度透视水体变化情况。在本专利技术一实施例中，步骤S1包括以下具体步骤：对封装好的水质相关模型进行运行结果提取，模型包括水文水质模型、水质水动力模型、水生态模型、污染数值源解析模型、内外源营养盐平衡与追踪模型、蓝藻预警模型，这些模型均具备x、y、z、t4个参数。在本专利技术一实施例中，步骤S2包括以下具体步骤：步骤S21：基于CAD数据处理工具，对水下地形数据中的包含的等深线数据进行提取，抽取出来的数据为离散点，数据包含x、y、z三个要素；利用反距离权重插值法，对等深线数据进行插值加密，加密后的数据精度为0.5cm；步骤S22：需要至少3张不同深度的水体边界数据图，基于CAD数据处理工具对水体边界数据中的包含的边界信息进行提取，抽取出来的数据为离散点，数据包含x、y、z三个要素；利用反距离权重插值法，对不同深度的边界数据进行插值加密，加密后的数据精度为0.5cm；其中反距离权重插值法具体如下：设有n个点，平面坐标为(xi,yi)，垂直高度为zi，i＝1、2…n，倒数距离加权插值的差值函数为:其中是点(x,y)到点(xj,yj)的水平距离，其中j＝1、2…n；p为大于0的常数，为加权幂指数；为z1、z2…zn的加权平均；步骤S23：将处理并加密过的水体等深数据和和边界数据进行耦合，按照x-x、y-y、z-z的模式进行一一对应，形成离散点云，建立水体三维立体框架。在本专利技术一实施例中，步骤S3包括以下具体步骤：步骤S31：:基于建立好的水体三维立体框架，通过曲面重建算法产生三角形网格；步骤S32：对生成的水体三角形网格做进一步加工处理，建立透明的蒙版，再纹理映射到各个网格上，最终形成水体三维模型，蒙版中附带RGB颜色模型，开发人员通过调整颜色模型的值域，对水体透明程度进行调整。在本专利技术一实施例中，步骤S4包括以下具体步骤：S41：将步骤S1中抽取出的计算成果数据中的x、y、z部分和步骤S3中生成的三维透明网格模型进行空间上的耦合匹配，按照x-x；y-y；z-z的方式一一对应，二者间采用统一坐标系，如果不统一，事先进行坐标系的转换，确保一致；S42：针对水质评价标准要求对水体水质等级进行分类，并对每种等级的水质进行色彩的赋予，通过色彩，代表各类水体的水质情况，与在步骤S3中的水体三维透明网格建立过程中涉及到颜色模型的标准统一。在本专利技术一实施例中，步骤S5包括以下具体步骤：在三维耦合后的模型展现平台中，随着时间t的变化，水质预测预报结果不断演进，实现在三维立体中展示水质动态预测预报成果，用户对三维的水体进行透视，犹如置身于水体中；平台提供三维空间漫游功能，通过拖曳、旋转水体，从不同角度、不同距离、不同深度进行观察，得到更深层次、更立体的水质变化信息；平台设置时间轴，用户可以选择时间t,进行水体信息三维展示的自动播放。与现有技术相比，本专利技术主要的优势有：突破传统的水体水质二维展现模式，应用三维网格透明可视化方式，为用户提供更全面、更直接、更符合现实的水体水质成果展示方式。通过这种方式，主要为用户带来的好处有；1.满足领导及决策者的感官需要，能够更立体地呈现水质变化情况，帮助决策。2.随着水环境工作的不断深入，水问题分析越来越复杂，有些水质问题不单单是二维平面上的问题，需要综合考虑水质情况在x、y、z不同维度下的变化情况，这个是二维展现方式无法实现的。附图说明图1为本专利技术整体流程示意图。图2为本专利技术一实施例水质相关模型结果提取示意图。图3为本专利技术一实施例水体三维边界框架搭建步骤流程图图4为本专利技术一实施例水下地形数据样例图。图5为本专利技术一实施例水体边界数据样例图(表层)。图6为本专利技术一实施例三维透明网格建立步骤流程图。图7为本专利技术一实施例三维网格建立效果示意图图8为本专利技术一实施例预报成果三维耦合示意图。图9为本专利技术一实施例三维网格可视化动态展示效果图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步解释说明。本专利技术旨在实现水质水生态预测预报成果基于三维网格可视化动态展示，为用户提供更加完整、立体的水质趋势变化场景。具体流程示意图参见图1。步骤S1：三维计算成果提取：按照x、y、z、t四个维度对水质相关模型计算成果进行抽取提炼，用于和三维场景进行匹配。(方案中涉及的x、y、z、t说明：x：经度；y：维度；z：深度；t：时间)步骤S2：水体三维边界框架搭建：基于水体水下地形数据和水体边界数据建立三维的水体边界框架。步骤S3：三维透明网格建立：在水体三维边界框架基础上，对水体进行网格化划分和透明处理，实现单位水体标准化以及水体可透视。步骤S4：预报成果三维耦合：将抽取出的三维计算成果和透明网格化后的水体三维框架进行耦合集成，实现空间时间上的匹配，和颜色阈值标准的一致。步骤S5：水质三维动态可视化展示：基于三维展示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：按照x、y、z、t四个维度对水质相关模型计算成果进行抽取提炼，用于和三维场景进行匹配，其中x为经度；y为维度；z为深度；t为时间；步骤S2：基于水体水下地形数据和水体边界数据建立三维的水体边界框架；步骤S3：在水体三维边界框架基础上，对水体进行网格化划分和透明处理，实现单位水体标准化以及水体可透视；步骤S4：将抽取出的三维计算成果和透明网格化后的水体三维框架进行耦合集成，实现空间时间上的匹配，和颜色阈值标准的一致；步骤S5：基于三维展示水体水质预测预报成果，随着时间推移变化，成果进行动态展示，用户通过拖曳、旋转水体，从不同角度透视水体变化情况。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：按照x、y、z、t四个维度对水质相关模型计算成果进行抽取提炼，用于和三维场景进行匹配，其中x为经度；y为维度；z为深度；t为时间；步骤S2：基于水体水下地形数据和水体边界数据建立三维的水体边界框架；步骤S3：在水体三维边界框架基础上，对水体进行网格化划分和透明处理，实现单位水体标准化以及水体可透视；步骤S4：将抽取出的三维计算成果和透明网格化后的水体三维框架进行耦合集成，实现空间时间上的匹配，和颜色阈值标准的一致；步骤S5：基于三维展示水体水质预测预报成果，随着时间推移变化，成果进行动态展示，用户通过拖曳、旋转水体，从不同角度透视水体变化情况。2.根据权利要求1所述的基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：步骤S1包括以下具体步骤：对封装好的水质相关模型进行运行结果提取，模型包括水文水质模型、水质水动力模型、水生态模型、污染数值源解析模型、内外源营养盐平衡与追踪模型、蓝藻预警模型，这些模型均具备x、y、z、t4个参数。3.根据权利要求1所述的基于三维网格可视化动态播放的水生态预测成果展示方法，其特征在于：步骤S2包括以下具体步骤：步骤S21：基于CAD数据处理工具，对水下地形数据中的包含的等深线数据进行提取，抽取出来的数据为离散点，数据包含x、y、z三个要素；利用反距离权重插值法，对等深线数据进行插值加密，加密后的数据精度为0.5cm；步骤S22：需要至少3张不同深度的水体边界数据图，基于CAD数据处理工具对水体边界数据中的包含的边界信息进行提取，抽取出来的数据为离散点，数据包含x、y、z三个要素；利用反距离权重插值法，对不同深度的边界数据进行插值加密，加密后的数据精度为0.5cm；其中反距离权重插值法具体如下：设有n个点，平面坐标为(xi,yi)，垂直高度为zi，i＝1、2…n，倒数距离加权插值的差值函数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：单森华，陈宝珠，张火炬，江峰，
申请(专利权)人：福建四创软件有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35