第一篇：基于地球科學館的三維可視化研究

基于地球科學館的三維可視化研究

1.研究背景

地球科學館是在我校1983年所建“地質陳列館”和“痕跡化石陳列室”的基礎上，經過充實、完善而建立起來的,是一個集教學、科研與科學普及為一體的地球科學園區。本館主要以服務校內地礦類及其相關專業學生學習有關地質學類課程，并對其他專業學生普及地球科學知識，進行素質教育為宗旨，同時兼具對中、小學生和青少年以及各級干部普及地球科學知識的功能。

館內展廳包括地球演化、痕跡化石、礦物與礦產資源3個展區，通過大量天然實物標本、模型、圖片、簡明圖表及簡要的文字說明，集中展示了人類賴以生存的地球在宇宙中的位臵、物質組成、各圈層及其演化、蘊藏的豐富自然資源，并從不同角度反映了由于人類活動而導致的資源和環境問題，以及人與地球和諧共處及可持續發展問題。為了更直觀的展示地球與生物演化、地質作用、痕跡化石、礦物與礦場資源，有效地保護館藏內容，擬基于三維可視化技術，采用計算機和地理信息系統技術，從三維空間的角度向參觀者展示館藏內容。通過三維建模，運用三維虛擬現實、多媒體、3S等技術，全方位、多角度仿真顯示館藏天然實物標本，可以使更多的人不必進入科學館就可以瀏覽館藏內容，帶給他們身臨其境的體驗。同時，通過數字地球科學館建設研究，使其成為一個流動的科教基地，打造一個真正的集教學、科研與科學普及為一體的地球科學園區。

2.研究意義：

地球科學是保障人類生存和發展的科學，普及和發展地球科學是關系到中華民族乃至全人類生存和繁榮昌盛的一項意義深遠的戰略。而近年來，參觀人數的增多已逼近科學館的承載限制，加之外界環境對科學館的負面環境影響，地球科學館的保護已迫在眉睫。我們從保護河南理工大學資源環境學院地球科學館中的珍貴寶石、化石以及實現地球科學館的數字化、可視化的角度出發，利用三維可視化技術及VTK體系平臺來呈現地球科學館的三維形態，讓廣大學生、學者能夠通過三維影像資料對地球科學館內知識加以學習研究，達到一種無損參觀的效果。這樣做的意義是：

①、實現典型化石的可視化；

②、對地球科學館內部場景進行模擬；

③、根據現有化石還原古地理環境；

④、保護地球科學館內部的寶石、化石以及其他珍貴資源，避免不必要的人為參觀及其他活動對科學館的破壞行為；

⑤、在省內外乃至國內外宣傳地球科學館，讓地球科學館成為一個流動的科教基地，打造一個真正的集教學、科研與科學普及為一體的地球科學園區。

3.作品特色

(1)基于三維可視化技術，建立數字地球科學館系統，可以較為真實地展示館藏情況，集科學館保護、參觀、展覽、教學于一體；

(2)利用三維虛擬場景，利用多媒體技術，使靜態地球科學館變成了一個動態可瀏覽、可移植的教學體驗館；系統建成后，用戶足不出戶就可以體驗館藏內容，欣賞地球科學的無窮魅力；

(3)系統建成后，用戶既可以在多媒體的講解下，按照預設路線參觀，也可以根據自己興趣愛好自由參觀，并可以把放在展位上的展品“拿”起來細細品玩，最大限度調動參觀者對地球科學的求知欲，同時可以減輕地球科學館講解人員的工作量。

4.研究流程

第一，研究三維地質數據模型及可視化方法，采用面向對象方法，根據館藏標本的特點，設計3D可視化數據模型及數據結構，創建單個標本的三維可視化內容；

第二，通過研究三維可視化關鍵技術（空間數據插值、三角剖分、三維可視化）探討基于三維虛擬現實技術的地球科學館內部結構建模與可視化過程；

第三，將館藏標本按照目前展區分布情況，將其放臵在館內三維場景中，還原館藏實際情況；

第四，設計參觀路線；

第五，設計地球科學館參觀講解詞，按照參觀路線，分展區、分類別介紹館藏內容；

第六，搜集地球與生物演化、地質作用、痕跡化石、礦物與礦場資源等相關地球科學知識，形成多媒體文件，必要時，設計并制作部分實體標本介紹的多媒體文件；

第七，將第三、第四和第五部分內容合在一起，形成三維虛擬環境下的地球科學館參觀展示；

第八，將第六部分的內容與第一、第三和第五部分內容關聯起來，加入點播功能，用戶在自由參觀瀏覽時，可以根據需要自行點播相關多媒體文件。

將以上內容綜合起來，形成一個完整的基于三維可視化技術的數字地球科學館系統。

5.技術指標

(1)在了解科學計算可視化發展概況的基礎上，研究并實現相關的三維可視化技術，為三維可視化建模提供理論支持；

(2)基于人機交互的需要，研究VTK 的關鍵技術；

(3)設計并建立基于三維可視化技術的數字地球科學館系統，實現以下功能：

a.館藏實體標本的三維可視化，以及三維實體的瀏覽、放大、縮小、旋轉等功能；

b.地球科學館內部結構可視化，通過三維建模技術，建立地球科學館內部的三維虛擬場景，與實體標本可視化一起，真實展示館內分布，使用戶可以在其中自由地參觀瀏覽；

c.參觀導航功能，系統向用戶提供參觀向導，配以人物講解，按照預設的參觀路線，全面、完整地展示館藏內容；

d.自由瀏覽與多媒體展示功能，在三維虛擬場景內，用戶可自由地參觀館藏內容，并可以把放在展位上的展品“拿”起來細細品玩；

e.多媒體講解功能，對館內每一類有代表性的館藏品，配以多媒體文件向用戶詳細介紹其內部結構、發展演變過程等地球科學知識，用戶需要時，可以自由點播。

6.國內外三維可視化的研究現狀

近幾年來，國內外在科學可視化、三維地理信息系統(3DGIS)、三維地學模擬系統(3D Geosciences Modeling System，3DGMS)、三維有限元數值模擬(3DFEM)領域的研究進展迅速。3DGMS 是隨著科學可視化技術和地質信息計算機模擬技術的發展，在20世紀90年代開始為人們所重視。區別于GIS(地理信息系統)，3DGMS 的主旨是針對地質信息模擬與表達方法的不足和缺陷，借助于計算機和科學可視化技術，直接從三維空間的角度、以數字化的形式去理解、表達和再現地質體與地質環境，進而輔助工程設計、施工與決策。

自20世紀80年代以來，圍繞礦山、地質和巖土工程應用，國際上開發了多種3DGMS 軟件。1988年法國Nancy 大學的J．L．Mallet 教授推出了GOCAD（地質對象計算機輔助設計），其目的是滿足地質、地球物理和油藏工程的三維模擬與輔助設計的需要。在20世紀90年代初期，開發了一系列基于UNIX 操作系統和用于工作站環境的軟件（如LYNX，Datamine，Surpac等）；20世紀9O 年代中期以來，隨著微機性能的提高，一些3DGMS 軟件開始移植到Windows 操作系統和微機環境；2O 世紀9O 年代后期，隨著網絡技術的發展和NT 操作系統的熱潮，相繼推出了一些基于NT 環境和支持網絡共享的系統。近幾年，微機性能得到大幅度的提高，基于工作站的3DGMS 逐漸喪失當年的優勢，基于Windows 操作系統和微機環境的3DGMS開始成為主流。美國、加拿大、英國等一些國家相繼推出多種代表性的地學可視化建模軟件。

我國礦山計算機應用始于80年代初期，經過學術界和工業界的努

力，計算機在我國礦山的應用得到了長足的發展，國內自行開發的計算機礦床模型主要有:霍林河礦礦床地質模型，平莊西礦礦床地質模型等，這些礦模都是用高級語言（FORTRAN，BASIC，C 語言）開發的，其精度和可靠性都較高，基本能滿足地質管理和采礦的要求但這些礦床模型都是在DOS 系統下開發的二維平面模型，其可視性和通用性較差。國內對三維地質可視化建模方面的研究起步相對較晚，但也開發了一系列的三維建模軟件。其中代表性的有長春科技大學在阿波羅公司TITANGIS 上開發了GeoTransGIS，主要用于建立中國乃至全球巖石圈結構模型的三維信息；石油大學開發的RDMS、南京大學與勝利油田合作開發的SLGRAPH 主要用于三維石油勘探數據可視化；中國地質大學坤迪科技公司開發的三維可視化地學信息系統（GeoView）可實現三維地學信息管理、處理、計算分析與評價決策支持；北京東方泰坦科技有限公司開發TITAN三維建模軟件，基于框架建模的思想，利用平行或基本平行的剖面數據，建立起三維空間復雜形狀物體的真三維實體模型。還有其他一些三維建模的軟件，可以說取得了一定的成果。

縱觀國內外對地質體和空間立體三維可視化系統的研究和開發現狀，它們為地質體和空間立體的三維建模和可視化提供了豐富的理論、經驗和技術基礎，同時也為本項目研究打下了堅實的基礎。

第二篇：資源環境學院 參觀地球科學館

資源環境學院

策

劃

書

學生會

2010年11月1日資環學院團委

參觀地球科學博物館

一.活動背景展現我院特色，使大學生感受專業魅力，樹立職業理想！增進大學生對我院更深的認識，增強大學生對專業的興趣和喜愛，調動大學生學習專業課的積極性，開拓大學生的視野，資源環境學院學生會宣傳部特此籌辦此次參觀地球科學博物館的活

二.活動目的展現資環風采，增強專業魅力。動。

三.活動主辦單位

資環學院學生會宣傳部

四.活動時間和地點

2010年～月～日地球科學博物館

五.活動對象

資源環境學院09級全體同學

六.活動準備期

（1）為了此次活動的順利進行我部召開多次全體成員會議，進行討論各方面事宜。

（2）邀請有關部門的幫助，如學生會的部門，新聞工作社

（3）邀請我院數位優秀的專業的解說員優秀解說員名單：

七.活動流程

（1）宣傳工作：我們將把活動目的﹑活動時間﹑活動地點通知到各班班長，讓班長通知到各個同學且統計參加人數。然后我們將以沾報的形式把通知寫在男女宿舍樓下的宣傳板上。

（2）統計工作：我們將以班級為單位把人數統計好，把班級人數少的合并在一起組成一個班級

（3）工作的分配：給工作人員分配相關工作

（4）活動開始前：在指定地點以班級為單位整隊，排成四列縱隊，然后又有我部負責人宣讀參觀的注意事項及要遵守的紀律。

（5）活動開始：以班級為單位的四列縱隊變成兩列縱隊由負責人帶隊由秩序進入地球科學博物館進行參觀學習，（新聞工作社的工作人員拍照記錄）隊伍以流動式進行有進有出。

（6）活動結束：收拾整理活動地點保證館內整潔衛生

八.活動費用

九.活動總結

第三篇：水利水電工程三維可視化建模技術研究論文

摘要：隨著經濟的發展和人們生活水平的逐漸提升，水利水電工程的規模和數量都得到較大幅度的發展，為保證水利水電工程的質量和使用性能，人們嘗試將建筑物三維可視化建模技術與水利水電工程相結合，本文以大型水利水電工程建筑物三維可視化建模技術為研究對象，結合某大型水利水電工程建筑物，對數據建模，建筑物建模思路進行分析，并針對大型水利水電工程建筑物幾何建模技術、形象建模技術、三維顯示技術等展開研究，為加深對大型水利水電工程建筑物三維可視化建模技術的認識，提升我國大型水利水電工程建筑物的整體性能作出努力。

關鍵詞：水利水電工程規劃論文

在現代信息技術不斷深化發展的過程中，大型水利水電工程建設現代化、數字化發展已經成為其發展的必然趨勢，而三維可視化仿真模型的構建是推動其發展的重要環節，三維可視化仿真模型的直觀性、可操作性都明顯優于傳統設計方法，所以對其展開研究對提升大型水利水電工程整體性能具有重要的意義。

1大型水利水電工程的數據模型

數據模型的性能決定其包括能夠描述系統的靜態特征的數據結構、能夠描述系統動態特征得到數據操作和保證系統整體持續運行的完整性約束三個主要結構，其共同使數據模型能夠對現實世界真實的模擬，能夠通過計算機實現并被人類理解。通常大型水利水電工程建筑物中同時存在規則和不規則的實體，在建筑模型中需要將建筑物中真實存在的面和體分為規則和不規則兩種類型，通常平面區域或規則的曲面區域在數據模型中會視為規則面對像，否則為不規則面對像，體對象作為多個面對像構成的空間實體，其中如果存在一個及其以上的不規則面對像，則數據模型視其為不規則體對象，由此在數據模型中將規則面對像表示為多邊形或函數構造面；將規則的體對象表示為長方體、圓柱體等幾何構造體；將不規則面對像表示為TIN面片；將不規則體對像表示為以上基本元素的組合。某大型水利水電工程建筑物三維可視化建模技術中需要面對建筑物的點、線、面、體對象構建數據模型，其點對象的三維空間位置可以通過Q(x，y，z)表示，而兩個點對象的三維空間位置即可以描述建筑物的線段對象，而多個線段對象將共同組成線對象，線對象又可以描述幾何要素，由此可見數據模型可以實現對規則或不規則建筑實體的描述，三維可視化建模的數據模型實質上是以面對像或面對像的組合形式對建筑物實體進行仿真，所以在設計的過程中可針對不同的面對像進行優化，有利于建筑物整體性能的提升。

2大型水利水電工程建筑物的建模思路

由于構建的三維可視化模型既要表述系統的組成，又要表述復雜系統中不可分解的子系統，所以模型要由不同的模塊構成，而模塊之間既要有層次結構，又要具有組成和可連續的關系；不同模塊其在構建的過程中需要用獨立的物理設備或部件；能夠通過獨立的數學描述各模塊的特征。三維可視化模型模塊之間的關系決定，對建筑物實體的描述可以通過以下方法實現：針對單純以簡單物體粘合形式構成的物體可以通過空間分割描述，如長方體、圓柱體等；針對簡單物體復雜粘合形式構成的物體，可通過構造實體幾何表示的方法描述，如并集、交集等；針對復雜物體可通過邊界表示法，對物體邊界的點、線、面進行描述，不同性質實體描述方法的差異決定某大型水利水電工程應用三維可視化建模技術的過程中需要通過GIS平臺，CAD，3dsmax圖形處理軟件等進行稽核建模、形象建模、三維顯示。

3大型水利水電工程建筑物幾何建模技術

幾何建模技術即結合建筑物實體特征點的實際數據，計算其法向量，進而形成三維幾何模型的過程，由于大型水利水電工程建筑物較復雜，其存在簡單的建筑物、同高程水域平面、復雜三維實體構造等。構建簡單的建筑物模型，可以通過空間分割描述，例如將箱體式房屋視為屋頂面和多個鉛直外墻面構成的實體；構建同高程水域平面三維模型可以利用邊界多邊形的三角剖面表示；構建復雜三維實體三維模型利用制圖軟件將三維實體的數據在三維空間坐標體系中直接定位，然后利用以下技術進行建模：一種是參數化實體建模技術，其是通過多個參數控制特征部件表述建筑實體的幾何關系，并利用代數方程對各部進行結構約束和尺寸約束，此技術以變參數幾何模型作為模型構建的基礎，能夠實現交互參數驅動，而且能夠定義參數約束。在某大型水利水電工程中其泄洪潮進水塔、溢洪道等建筑物屬于復雜三維實體，在構建三維可視化模型的過程中需要通過以下步驟完成，首先，對建筑物全局變量和局部變量進行定義，例如在構建泄洪潮進水塔三維可視化模型時要選擇此建筑物中心線底面點作為控制點，結合其邊墻、啟閉室等組成部分的關鍵點與中線點的距離，從全局的角度對其位置、尺寸等進行定義，然后根據定義的數據對局部變量的尺寸進行確定，通過Polylinez等繪圖函數將其主體建筑物進行繪制，如進水塔；然后將其次要的組成部分利用拓撲關系按照固定點進行組合，由此形成泄洪洞進水塔建筑物的三維幾何模型，此技術的優點是當設計發生改變時，只要對全局變量和局部變量進行更改即可，并不需要徹底的改變幾何模型。另一種技術是CAD實體建模技術，此技術是利用CAD軟件，通過獲取幾何元素及表達幾何元素關系的約束條件，對幾何元素進行確定的技術，如某大型水利水電工程的大壩為例，以大壩的填筑材料、結構等為劃分標準，整個大壩會劃分為不同的部分，而每部分的形狀都很難規則，將不規則的部分細分成規則的形狀，針對大量規則的構件進行建模，此時模型中的定量信息成為可以調整的參數，通過對參數賦予不同的數值，可以直接改變各部件的形狀、體積，而相同或相似的部件可直接通過軟件的圖形處理功能實現，使構建的效率和準確性都得到保證，通過對某個部件的構建，實現整體大壩的三維模型構建。針對特征模型還可以利用特征建模技術，其是在系統特征庫中存在建筑物建模所需的模型，通過對其進行尺寸約束和位置約束可以將特征模型直接應用于建筑物建模過程的技術，此技術具有效率高、可用性強的特點。

4大型水利水電工程建筑物形象建模技術

形象建模技術是針對已完成的幾何模型進行形象美化的過程，使三維模型與建筑物實體更加接近，形象建模技術通常針對建筑物的顏色、透明度、紋理、光澤等進行調整或通過貼圖達到使建筑物美化、真實的目的；另外，在形象建模的過程中要考慮到建筑物在真實應用的情況下會存在彼此的遮擋，所以在此過程中需要通過計算消除隱藏面，算法主要有兩種，一種是將窗口內的單獨像素作為處理單元，確定處理單元中距觀察點最近的物體為可見；另一種是以場景中的物體為獨立處理單元，以每個物體表面為可見面。

5大型水利水電工程建筑物三維顯示技術

三維顯示技術即將已經形象美化后的建筑物三維模型投影設置觀察點，并對其位置進行合理的調整后將其通過計算機屏幕進行展示的技術，使計算機屏幕上展示的三維可視化模型與建筑物實體兩者的逼真度達到最高，三維顯示不僅要求對建筑物的整體形象進行展示，而且要求對建筑物與視點的距離、物體與實現的方向、建筑物構件的體積、形狀等細節進行展示，可見三維顯示技術與計算機的分辨率之間存在密切的關系，分辨率越高，越能夠達到三維顯示的要求。例如在某大型水利水電工程整體場景展示時，計算機屏幕顯示器的分辨率要滿足細化水利水電工程中廠房、進水塔、大壩等重要建筑物的需要；當視點轉向上游時，計算機屏幕分辨率要滿足細化上游洞口、渣場等建筑物的需要，在利用三維顯示技術的過程中不僅可以達到通過建筑物三維可視化模型更加了解水利水電工程建筑物，快速獲取相關數據的目的，而且其可視化的優勢有利于優化建筑物設計細節，提升建筑物的整體性能。

6結論

通過上述分析可以發現，現階段人們已經認識到大型水利水電工程在經濟發展、社會穩定中所起到的重要作用，并結合工程計算、計算機圖形學、圖像處理、人機界面等多學科的知識，創建并不斷完善建筑物三維可視化建模技術，為提升大型水利水電工程整體性能提供有效的工具。

第四篇：隧道通風三維可視化網絡解算系統_用戶手冊資料

1.引言

1.1編寫目的

為用戶提供此文檔，以供用戶使用軟件時參閱和培訓之用。

1.2項目背景

公司主營的項目之一，對項目的基本的功能的開發管理和對項目的基本的操作的功能。

2.系統簡介

隧道通風三維可視化網絡解算系統可以用于隧道通風設計與優化、風機工況點分析、通風系統調整方案制定、風溫計算、循環風預測、反風演習、通風系統經濟性分析以及以通風仿真為基礎的通風決策支持等領域，使用該系統可以幫助礦山企業進行合理的通風管理，節約通風成本，提升礦山企業整體形象。

隧道通風三維可視化網絡解算系統采用先進的計算機圖形、數據庫應用技術和虛擬現實 技術。通過三維建模，用戶將復雜的隧道通風過程以三維圖形的方式簡單、直觀的展現出來，用戶可從任意角度觀察和調整通風系統，實現了巷道風量分配的實時解算，為隧道通風決策人員提供數據依據。通過對不同區間數據進行著色，通風過程的關鍵數據和薄弱環節一目了然。系統提供通風經濟性分析工具，在三維可視化的環境中對通風方法的安全 性、合理性和經濟性進行分析，在保證通風系統安全的前提下合理節約通風成本。系統為隧道通風管理提供了全新的操作平臺。在系統中，我們通過建立通風網絡模型，設置污染源位置，便可以在三維環境下直觀的看到污染源的影響范圍和擴散過程。系統同樣可應用于隧道安全知識培訓方面，通過三維通風仿真，通風安全專業問題被直觀的展現出來。

系統功能特點

1.通過對隧道通風三維可視化網絡解算系統數據進行三維可視化建模，將整個隧道通風三維可視化網絡解算系統直觀、動態的展現出來，系統建成后可作為礦山企業進行通風系統管理和調整的決策分析平臺；

2.可有效的幫助礦山企業進行科學的通風系統管理和調整，及時預測和發現通 風系

統薄弱環節，合理節約通風成本；

3.兼容對煤層、礦區地形、地質構造，井下實測三維模型數據的真三維可視化 模型整合；

4.在三維可視化環境中通過對風速、風量、風壓、風阻、通風成本、風溫、高 程等幾十種數據進行計算并設置顏色圖例，幫助用戶快速對數據進行分析和 解譯；

5.經濟性分析工具幫助優化關鍵巷道經濟斷面，可自動從風機數據庫中選擇最 經濟可靠的風機類型；

6.可對井下爆破排煙和柴油機排放物進行動態擴散模擬；

7.可對井下熱源、冷源和濕源進行建模，可在三維可視化環境中實現對隧道降 溫效果進行定量分析；

8.支持任意多級機站通風系統解算，循環風預測，風機調速、開關和反風模擬；

9.兼容其他三維模型數據?？芍苯訉?AutoCAD DXF 文件生成通風網絡圖，也可將建好的三維模型直接導出到 AutoCAD 中形成通風立體圖；

10.系統技術成熟、簡單易學、容易上手，適合于任意通風復雜度井工礦山，現 已在國內大型煤礦和礦業類科研院所得到廣泛應用；

11.可針對大型礦山企業的需要進行定制開發，在系統的基礎上整合風機監控系統和井下環境監控系統實時數據；

3.主要功能

3.1系統登錄

在桌面上雙擊隧道通風三維可視化網絡解算系統的圖標就會出現以下的界面，這時候就會彈出了用戶登錄的界面，從這個界面中可以到有用戶名和密碼需要輸入，輸入完成之后點擊登入按鈕。而且必須在用戶名與密碼同時輸入正確的情況下才能通過認證登錄成功，只有賬號和密碼都正確的情況下才可以對該軟件進行正常的登錄使用，詳情如下圖所示：

點擊登錄按鈕即可進行登錄的操作。

3.2三維可視化建模

系統可對隧道通風數據進行真三維建模，主要功能包括：

1)隧道通風系統拓撲關系自動建立和管理；系統提供豐富的三維 圖形繪制工具，同時可直接導入 AutoCAD DXF 圖形自動建立通 風系統拓撲圖；

2)圖形操作包括：平移、三維旋轉、放大、縮小、選擇、隱藏等；

3)節點操作：插入、刪除、合并、簡化節點；

4)巷道三維圖形和單線圖顯示，建立巷道主要屬性數據庫；

5)選擇顯示當前巷道信息如巷道名稱、風量、坐標等；

6)風流方向的動態顯示； 7)通風設施布置；

8)分支、通風盤區、開采水平以及風流類型三維描述；

9)隧道通風系統屬性數據管理及其可視化；

10)任意節點三維坐標數據顯示和編輯；

11)隧道通風仿真系統數值計算自動化、可視化；

12)隧道通風系統仿真結果可視化； 具體功能如下圖所示：

用戶可以對圖例中的測量范圍、顏色顯示、風量檢測進行重新的設置，繼而重新生成風量及動態風流圖。如下圖所示。

3.3通風網絡解算、通風動態模擬

通風網絡解算是系統的基本功能之一，在巷道貫通、密閉，通風 設施構筑后，系統自動對整個風網系統進行解算，動態模擬調整 后風網分量分配。1）建立風網模型、設置各巷道斷面參數、摩擦系數和局部阻力； 2）風網主扇、輔扇和局扇工況點分析、選型和仿真；

3）參照測風報表數據，對解算結果進行分析和校驗； 4）對模型進行修正； 根據通風系統調整的需要，可在現有風網模型的基礎上可進行： 1)模擬新掘井巷的貫通和巷道廢棄； 2)模擬井巷斷面或長度變化； 3)模擬風門個數、位置、調節量； 4)模擬風機數量、位置和工況點，多分機并聯或串聯通風模擬； 5)風機特性曲線模擬及調節。

在主扇工況點的網絡結算功能中，可以對風機、風路、污染物的信息進行設定。

同時可以查看通風的壓能圖和溫度圖，如下圖所示

3.4按需分風調節功能

1)網絡風流按需分配仿真； 2)網絡增阻調節；

3)網絡調節節點法

風機的固定風量設定如下圖所示，可以通過增加風阻的方式調節風量

3.5高風阻巷道經濟斷面分析

通過設置主要通風巷道斷面參數、巷道掘進工程成本、服務年限 等參數，系統可模擬出不同斷面選型下，通風成本和采礦成本的變化 曲線。1）斷面參數與通風成本； 2）斷面參數與采礦成本； 3）斷面參數與風量變化；

不同隧道端面下的通風采礦成本，如下圖所示

3.6三維虛擬現實

在計算機系統上，盡可能逼真地虛擬了現實中的隧道，以及井下通 風設施分布情況。系統導入三維實測數據直接生成三維實測巷道模 型。在三維實測巷道模型的的基礎上，實現紋理、光照效果和巷道漫 游等功能；

3.7綜合分析、評價與報告

系統提供風網主要性能分析和評價功能，風網解算數據可直接輸出 為 Excel 文件： 1)地面主扇風機選型與多風機聯合運轉分析； 2)調節位置合理性分析與評價； 3)巷道風速分布分析與評價； 4)隧道需風量分析與評價； 5)隧道功耗分析； 6)通風系統可靠性分析 7)通風系統靈敏性分析； 8)通風系統最大通風能力分析； 9)通風系統最小需風量分析； 10)隧道自然風壓分析； 11)井下空氣成分分析； 12)隧道分區通風分析； 13)隧道串聯通風分析。

其中通風系統數據庫與三維圖形一一對應如下圖所示

隧道自然風壓分析

循環風檢測并閃耀提示

風網主要性能參數統計分析如下圖所示

風網能耗分析如下圖所示

第五篇：探究城市地下管線信息化及管線三維可視化建設流程及難點

探究城市地下管線信息化及管線三維可視化建設流程及難

點

摘 要：本文將就管線信息化建設問題進行探討，著重討論管線信息化建設中三維建設相關的內容。

關鍵詞：地下管線 信息化 三維可視化 流程

近年來，隨著國家及各級政府對地下管線建設的重視，各地地下管線普查蓬勃開展，地下管線信息化規范化成為城市信息化建設中的重要一環。而管線探測自身具有的難度，管線老化帶來的問題使得事故一旦出現，便會對城市居民生活及城市建設產生巨大影響。因此，從數據初步探測、數據規范人庫管理，以及后期數據處理、利用等一系列與地下管線信息化系統建設相關的環節，都需具備規范的流程、安全的數據管理方式，以便更好的管理利用管線數據，供國家建設、工程建設使用，為城市居民提供更好的生活環境。

―、管線信息化建設現狀

由于每個城市都存在龐大而復雜的地下管網系統，而傳統的地下管線管理采用人工借助圖紙等紙質資料來存放管理，在數據完備程度、精度、更新速度方面都有許多制約。管線建設工作分為外業探測及內業數據庫建設。目前，在流程上內外業管線普查一體化探測技術已基本成熟，在全國大部分地區也已采用此技術，并且使用該技術的城市數量也逐年遞增：所開發的基于地理信息系統的管線信息系統實現了不同管線類別與地形信息結合的綜合管理，針對不同的用戶也實現了輔助功能的開發，并實現網絡化，以達到合理配置資源的目的二維管線信息系統基本能夠實現對數據的檢索、處理、查詢統計等基本功能，同時能夠為管線規劃、建設、維護、管理以及應對突發事故等起到積極作用，基本實現管線的規范化、自動化、科學化管理。

雖然二維管線信息化建設初具規模，但仍存在數據采集標準各地區執行上的差異性。數據不全面、探測數據重復、管理系統數據更新機制不健全、功能不全面等也是目管前管線信息化建設存在的問題。

地下管線三維可視化信息系統的建設，能夠結合三維城市模型與管線模型信息進行地上地下數據統一分析，通過三維GIS地下管線系統，使地下三維管線數據的自?憂?動生成和城市地表三維模型的關聯關系，從而實現了整個城市的地上地下部分一體化，具有了真實的現實意義。目前該技術已經在全國多個城市進行了很好的推廣和拓展。

二、管線信息化建設意義

城市地下管線屬于城市的基礎設施，涉及城市主要信息，在城市規劃、建設、維護等占據重要地位，管線信息化建設具有重要意義。

首先，管線信息化建設改變了管線信息傳統管理方式，解決了傳統管線信息存儲存在的各種問題。傳統管線數據存儲以紙類為媒介，除據重復、缺漏，?搜?、更新、資料保管等都對管網的建設和維護造成了制約。而隨著城市化進程不斷加快，各類管網錯綜復雜，建設、更新速度也不斷加快，傳統管線數據存儲導致不同種類管線數據存儲分散，在需要對管網進行綜合管理的存在各種不便。而利用計算機技術對管線數據進行統一處理，借助地理信息系統來管理管線數據，對管線的建設、維護，以及應對緊急事件，進行預警分析都具有重要意義。

其次，采用信息化管理方式，產生了顯著的經濟效益與社會效益。信息化管理方將本來由不同部門管理的管線數據統一在綜合管理平臺下，節省了人工成本，提高了數據利用率及查詢效率，能夠為規劃管理部門及時提供較好的參考信息。另外，地下管線數據的準確度得到提高，避免和減少了挖斷底線管線事故，將不必要的損失降到最低。同時，綜合管線信息系統中信息完備，為新建管線提供了較好的參考，為構建數字城市創造了良好的條件。

此外，在預警決策方面，需要準確完備的管線信息才能夠在遭遇突發性事故時進行最好的應對。管線信息化系統的不斷完善對于長期保持城市地下管網的正常安全運行具有重要意義，只有信息準確、更新及時，才能變被動救援三維管線建設在覆蓋二維管線信息化優勢的基礎上，對管線信息進行三維化，能夠將二維無法體現的信息進行進-步展現，使管線數據表達更為直觀。例如在對井進行探測時，二維數據僅能夠以數字形式展示深度信息，而三維信息能夠在虛擬環境中模擬井內現況，為事故處理、管線建設提供更好的參考。

三、管線信息化建設流程

管線數據信息化建設環節主要包括：野外數據采集、數據處理、質量檢測、數據建庫（二三維數據庫建設）、軟件動態管理等。外業數據采集由人工進行，同時按照數據采集標準進

行初步處理。在數據采集后，使用質量檢測T.具，根據數據質量檢測標準剔除、修正不合理數據。管線數據檢測完畢后，將準確的數據進行人庫。針對二維與三維數據庫，有不同的數據采集標準，以便對數據進行進一步處理。其中，因為三維管線化生產需要對管線進行建模，三維數據的采集必須經過嚴格質檢，采集要求也與二維不同。管線信息采集人庫整理是一個長期持續的過程，需對現實情況中的管線變化進行定時跟蹤、實時更新。同時管理軟件對數據庫中的管線數據信息進行實時管理、使用，在進行長期維護的同時，軟件自身功能也需要根據不同用戶的需求進行開發。而管線信息的動態更新也是管線數據庫建設的難點之一。

四、管線三維信息化難點

管線信息化建設開展已有一段時間，基本已投入實際應用。但在一些方面仍存在技術難點，特別是三維管線信息化建設，由于起步較晚，某些方面技術還未能完全滿足現實需求。

1、數據采集標準

由于管線數據采集標準未能做到完全統一，在全國范圍內不僅各地區存在一些差異，具體到單個外業采集人員，也不能夠完全做到按照數據標準進行采集，數據采集標準的規范與落實程度成為管線信息化過程中的難點之一。三維管線數據采集與二維管線數據的采集不完全相同，暫時還未形成完備統一的采集標準，在目前投入使用的一些管理系統中，管線原始數據較為混亂在構建三維管線模耐，必須嚴格按照計算機圖形學要求，保持采集數據的正確性與完整性，采取標準的數據采集、處理方式，再通過質檢系統對數據進行修正處理，才能順利完成三維管線模型生產。

因此需要制定統一的三維管線數據采集標準，根據數據采集標準對外業采集人員進行培訓，規范原始采集數據，提高數據質量，減少數據質量檢測過程中的數據損失。

2、動態更新

為了對管線數據進行科學管理，避免管線數據重復儲存、數據庫與實際管線建設、修改同步，需采用動態更新機制以便對數據進行實時修改三維數據庫動態更新涉及的模型的重新生產問題，在更新管線數據的同時，需關聯管線模型，完成舊模型打入歷史庫新模型生產：這就要求外業采集、質檢過程、數據庫與模型庫死者之間有完備的動態鏈接機制：由于不同環節的工作分離，數據未有統一標準等情況，要將這四個環節處理進行統一規定具有難度。

3、三維造型

三維管線生產實際即為根據采集的管線數據生成三維模型，模型與現實中的管線相似度高，參數一致，以達到對管線維護建設提供支持目的。在管線三維模型建設時，由于三維模型生產批量大，精細程度要求高，對程序性能提出的要求較好此外，數據采集的局限性導致不同類型的井室生產與現實情況完全匹配具有較大難度。

除以上三點，在對管線數據的管理、功能性分析（如日照分析）上也存在一些技術難點，本文不再進行深入探討。

4、地下管線三維與地面三維的精確匹配

由于管線探測的高精度（厘米級），地面三維的高程精度一般為幾十厘米以上，所以地下管線三維的精度與地面三維的高程精度不一致，很多時候容易導致不匹配，對平原地區還好，對于有山地的城市往往存在匹配的矛盾，需要研究相應的算法或者提高地面三維高程的精度來解決。

五、小結

管線信息化建設作為三維數字城市建設的一部分，已經初具規模。其具有重大的建設意義，同時現階段也存在著一些不足，有待發展。在提高數據探測技術，規范數據采集標準的前提下，合理利用計算機科學技術，增加對管線信息的管理與利用，提高城市地下管線綜合水平，也對我國三維數字城市的綜合監視具有重要意義。