基于Cesium的水利工程三维可视化平台开发研究

水利行业正以前所未有的态势推进数字孪生,水利工程三维可视化作为智慧水利的基础,亟需解决水利工程三维可视化还无法达到专业软件的可视化要求。结合Cesium、Vue、Springboot等技术搭建了水利工程三维可视化平台,研究实现了多源数据融合、闸门动态泄水、洪水淹没等三维可视化关键应用技术,为后续实现数字孪生的可视化奠定基础。     

基于PSO-BPNN和多目标优化的混凝土坝参数反演

基于监测数据的混凝土坝参数反演能够为评估大坝安全性态提供重要信息。传统的参数反演方法通常采用加权求和法以简化基于多种类型监测数据构建的多个目标函数,并结合单目标优化算法求解。由于权值的确定具有主观性以及单目标优化算法在实际应用中存在局限性,可能导致反演结果出现较大偏差。因此,考虑多种类型的监测数据以构建不同的目标函数,结合NSGA-Ⅱ算法搜寻Pareto最优解集,提出了一种基于PSO-BPNN模型和多目标优化的混凝土坝参数反演方法。研究成果依托于GD重力坝工程,并与传统参数反演方法进行了对比分析。应用表明,该方法对于混凝土坝参数反演更为合理和准确。     

温度因子对混凝土坝渗流监测模型影响的对比研究

分别建立了不考虑温度因子和考虑温度因子时某混凝土坝坝基扬压力监测统计模型,对比研究了温度对混凝土坝坝基扬压力的影响。研究表明:考虑温度因子建立混凝土坝渗流监测模型,有利于提高建模质量,能更好地描述各环境变量对渗流的实际影响程度,能更准确地对大坝安全作出评价。     

洪水演进三维动态可视化方法研究与应用

将洪水演进过程三维动态可视化表达,能够为洪水灾害的预防和抢险救灾提供理论依据和决策支持.二维洪水淹没水深图能够确定需要重点防范的位置,但展示效果不够立体、直观;基于Cesium三维地形引擎,利用其动画实现语言(CZML),能够立体、动态展示洪水淹没过程,但数值模拟结果造成计算单元离散化,较大程度地影响用户观感,且淹没网...     

农业中三维地形可视化及其漫游技术的研究

地形是自然界的复杂形体,三维地形可视化是地理信息系统（GIS）和虚拟漫游的重要研究领域及其组成部分。三维地形可视化及其漫游在农业中有着广阔的应用背景,近年来越发受到人们的关注。为此,对OpenGL进行了简要的介绍,详细讨论了在OpenGL环境下,实现三维地形可视化的关键技术,并分析了三维地形的漫游方法。     

可视化仿真技术在施工截流中的应用研究

为提高水利水电工程截流施工过程的施工效率,提出了基于三维图像的可视化仿真方法,利用高效的图形渲染引擎,将仿真结果与可视化系统相结合,为施工系统分析和管理提供了一个有力的工具,为制定合理的施工组织计划提供了科学依据.     

黄瓜茎维管束图像分割与三维可视化技术研究

植物维管束在植物生长发育过程中扮演了重要角色。针对黄瓜茎序列图像的特点提出了基于区域生长的分割框架,并结合步进立方体和合成体绘制方法实现了黄瓜茎维管束的三维可视化。结果表明,该方法准确分割出黄瓜茎维管束并实现其几何属性的测量和分析,有利于深入研究维管束的结构与功能关系。     

基于XCT技术的原位根系三维可视化研究

为解决植物根系原位三维观测的技术难题,采用XCT层析成像技术获取原位根系的断层序列图像,然后利用计算机图像图形处理技术实现对植物根系的原位三维可视化.为了提高图像分割的精确性,提出一种利用根系几何形态特征的综合分割方法,有效清除了与根系密度极其近似的杂质体素,完成了对序列图像的三维分割.并利用VTK工具箱采用移动立方体算法(MC)实现了对分割后序列图像的三维重建.编程实验证实,本文提出的技术路线和方法能够有效地实现对生长在介质环境中原位根系的三维可视化观测.     

农作物生长模拟三维场景整合平台设计

提出了基于组件和插件的农作物生长三维场景整合平台。该平台提供了一系列3D几何与计算组件,包括曲面、高度场、地形等3D对象,场景组织、绘制引擎、碰撞检测、动画生成等计算组件,以及光照、摄像机的虚拟对象;基于统一定义的插件接口,能够将由不同研究团队开发的植物生长可视化模拟模型嵌入到平台中,从而为农林植物生长模拟模型的整合、重用和互操作提供一个灵活的工具。平台提供了图形化的交互式设计界面,用户能够快速地构建一个复杂的三维农业生产场景,并进行交互式的农作物生长模拟。实验结果表明,平台的交互设计和三维场景绘制能够达到实时的速度,在600万多边形规模的场景中,场景绘制的刷新率达到18帧/s,能够满足实时交互的需要。     

基于OpenGL的三维边坡稳定分新可视化软件研究

基于0penGL开发了针对三维边坡稳定分析的可视化软件。软件框架由3个部分组成：前处理模块、计算模块和后处理模块。由于三维边坡建模的复杂性，前处理采用面向对象的编程语言，在VisualC＋＋平台下使用0pen-GL图形库进行图形应用开发来完成前处理建模。0penGL是用于开发简捷的交互式二维和三维图形应用程序的最佳环境，有使用简便，效率高的优点。软件利用openGL提供的多种成熟的库函数进行点、线、多边形等基本图元的绘制，然后对基本图元进行相应的组合以得到复杂的边坡三维模型，能比较直观地显示滑坡体的三维特征。软件具有开放性，便于以后的扩展、升级及维护。计算模块采用刚体极限平衡法。结合工程实例验证了软件的适用性。     

基于OpenGL的混凝土坝施工三维动态图形仿真

以Visual C++和OpenGL为技术平台,对混凝土坝施工的三维图形仿真技术进行了研究.介绍了应用AutoCAD建模以及模型数据转换的方法、增强图像真实感的基本手段以及实现坝体上升动态显示的策略.并将上述方法应用在向家坝大坝施工的三维动态图形仿真中.     

基于三维软件的机械可视化模型设计研究

三维软件的使用是目前机械设计领域一个重大突破,对零件快速设计具有重要作用.文章对目前使用较广泛的几款三维软件做了介绍,阐述了软件类型、基本功能和应用领域.针对每种软件的设计特点,文章基于Pro/E的参数化建模设计,对内六角螺母进行参数化设计,三维软件学习及应用提供参考.     

碾压混凝土坝现场施工调度管理系统研究

在对碾压混凝土坝浇筑全过程进行实时仿真的基础上,根据模拟结果的资源流动路线,得出机械配置路线,经过与上期机械配置的对比,得出机械调度路线。该系统通过模块化设计,实现了不同工况下的实时仿真,可以更真实的反应施工现场状况,保证了施工调度的及时性、准确性,调度结果对调度决策的制定具有十分重要的参考作用。通过实例分析说明,该系统是有效的、可靠的。     

作物生长过程模拟模型与形态三维可视化关键技术研究

针对作物产量形成、品种适应性分析的数字化解析和可视化表达需求,以提高作物模拟模型的时效性、协同性和真实感为目标,结合物联网技术与作物模拟模型,进行了田间数据实时采集;应用多智能体技术进行了作物协同模拟方法研究与框架设计;开展了作物生长过程模拟模型及基于作物模型的形态三维可视化关键技术研究,以小麦作物为例,进行了田间试验,阐述了小麦三维形态模拟可视化系统的设计实现并进行了试验验证;构建了Logistic方程模拟小麦叶长、最大叶宽、叶片高度、株高等的生长变化,采用基于曲线、曲面的参数化建模方法和3D图形库OpenGL构造了小麦器官几何模型。结果表明小麦叶长、最大叶宽、叶片高度和株高模拟模型R ²值在0.772~0.999之间,回归方程的F值在10.153~4359.236之间,且Sig.小于显著水平0.05,模型显著性较好,模型的拟合度较高。本研究将作物模拟模型结果和形态结构模型有效结合,实现了以小麦为代表的作物在不同管理措施条件下的生长过程形态三维可视化表达,为作物生产数字化系统应用提供了更有效的途径,该技术体系与方法同样适用于玉米、水稻等作物。     

三维地质模型动态更新方法研究——以水利水电工程为例

三维地质建模是指将地下三维空间中的各类地质数据信息,综合起来形成三维定量模型。三维地质建模的动态更新一直是研究者们关心的热点话题,针对三维建模及可视化的研究,作者团队已经基于IDL研发了三维可视化平台,并形成了基本的建模工具,包括二维数据的三维化处理、三维对象编辑、曲面拟合及曲面剪切等,并已经在水利水电工程中进行了实际应用。在上述已有三维建模工具的基础上,对三维建模方法进行归类,按照三维空间模型表达的具体对象(例如地形面、水位面、基岩面等)进行分类,设计三维建模过程相对固定流程,以脚本驱动的方法,实现三维模型修正过程的动态更新,该方法适用于工程数据随着工程进展需要不断更新的三维可视化模拟工作。该方法在水利水电工程三维建模中进行了应用,取得了预期的效果。     

多路阀可视化机液系统建模及动态特性

为研究LBF20型电液比例负载敏感多路阀的动态特性及参数优化,分析了此多路阀的工作原理及流量共享分配特性,提出了用AMEsim软件建立基于挖掘机的可视化机液一体化系统模型的新方法.再将铲斗动臂收缩复合动作时系统流量分配特性的仿真结果与理论分析对比,验证系统模型的正确性.采用批参数运行和控制变量的方法,研究了三通流量补偿阀的弹簧预压力、LS管路的直径、长度和横截面形状对系统动态特性的影响,确定最佳参数范围.结果表明:三通流量补偿阀的弹簧预压力设定在150~350 N较合理,且预压力增大,进入负载联的流量、压力裕度和泵出口压力均增加;LS管径适当增大,管内流体为层流,管路上的压降几乎为0,此时管路长度和横截面形状对系统特性影响较小.建模方法可为其他多控制阀机液系统建模提供参考,LBF20型多路阀系统模型可用于其进一步的参数优化和动态特性研究.     

基于WED-3D GIS的大连市水信息平台建设研究

为了推动大连市水利普查成果的广泛应用,初步实现水利部提出的“四个一”目标,大连市开展了基于WED-3D GIS的大连市水信息平台建设.系统采用B/S架构,依托大连市水利普查成果,通过采用数据库技术、Sil-verlight技术、ArcGIS技术、WebGIS技术和3D地形渲染等技术,完成了空间数据与属性数据的交互管理,实现了水系结构构建、信息查询浏览、空间分析、统计分析、二三维联动、地图操作、数据管理、打印输出等功能,为水利普查成果的应用提供了统一的平台.     

数字农机部件智能化装配三维虚拟仿真技术研究—基于云平台

在农机零部件设计过程中引入基于云平台的数字化设计方法,可以在计算机上方便地确定、修改设计程序,逐步优化设计方案,通过云计算运动仿真实验,还可节省建立试验台、安装测试设备和测试仪表等有关的费用,更快地确定影响设计方案性能的敏感参数,达到最优化设计目的。为了验证方案的可行性,采用Pro/E建立了农机发动机的零部件三维模型,并利用三维虚拟装配技术对零部件进行了虚拟装配,最后采用云平台技术和运动仿真方法对装配体的性能进行了测试。仿真结果表明:采用云平台虚拟装配方法不仅可以有效地对农用发动机实际作业过程进行仿真,还可以缩短设计开发周期,提高设计效率。     

多传感器集成的农机智能感知平台设计与开发研究

我国是农业大国,农业是我国的主要支柱产业,实现农业现代化生产是新时代的主要任务,现代化农业应当朝着机械化与自动化的方向不断前进.基于信息技术与人工智能技术的大力支撑,农机智能控制平台的设计不断完善,农机装备日益自动化、智能化.因此,本研究主要探究农机智能感知平台构建的基本方法以及设计理念,并通过对传感器等技术的分析,构...     

输水明渠壅水状态断面流速特性三维仿真研究

传感器技术的发展给渠道流量测量领域带来了新的契机,目前多数测流设备主要通过测量点流速来推求渠道断面的流量.但在渠道中由于壅水作用的影响,同一个断面处的流速分布随下游水深变化而变化.为探索不同下游水深边界条件下输水明渠的断面流速分布特性,采用FLOW-3D进行三维建模仿真,选取平原灌区内一典型梯形渠道中100 m渠段,针...