基于WebGL的郑州市区积水路段暴雨洪水三维场景模拟

发布时间：2017-09-22 16:09

  本文关键词：基于WebGL的郑州市区积水路段暴雨洪水三维场景模拟

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【摘要】：城市暴雨洪水事件频发,不仅影响城市居民的日常出行活动,严重的甚至能够破坏城市基础设施,威胁到人民群众生命财产安全,造成巨大的经济损失。采用现代先进的科技手段,根据城市孕灾环境特点,构建城市暴雨洪水预警预报模型,进行城市内涝过程三维动态仿真模拟,分析在不同暴雨情景下城市淹没状况,对城市减灾防灾、灾害评估、灾后重建以及经济社会发展具有重大意义。本文在SWMM模型计算管网节点溢流量的基础上,结合高精度DEM数据,采用等体积法计算郑州市主要积水路段的暴雨积水范围和积水深度,并基于WebGL技术对雨洪过程进行三维可视化模拟。车载点云数据不仅能详细反映道路路面高低起伏情况,满足高精度计算要求,而且能获取道路两旁建筑物的立面信息,本文选用车载点云数据提取积水路段高精度DEM,并进行建筑物三维辅助建模。在提取的DEM数据上利用“等体积”法将SWMM模型计算的管网节点溢流水量转换为淹没范围和水深,并模拟分析整个降雨过程的淹没范围和水深;利用WebGL的开源库Three.js进行网络三维场景创建,对路面高精度DEM进行三维路面绘制、纹理贴图,完成三维场景渲染并对淹没过程进行三维动态模拟。通过本文设计的方法,可以将SWMM计算的溢流水量准确转化为淹没水深和淹没范围,并能更加直观、便捷的观察积水路段雨洪积水的整个过程,这对于进行城市暴雨内涝的灾害评估、灾后重建提供了重要的科学参考依据,WebGL技术的应用也为水利信息可视化提供了一个新的技术手段。
【关键词】：城市雨洪 WebGL Three.js 三维可视化 SWMM 车载点云
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU998.4;TV122.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 引言10-19
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 城市雨洪过程模拟现状11-14
• 1.2.2 Web三维可视化技术发展现状14-16
• 1.3 研究内容和技术路线16-17
• 1.3.1 主要研究内容16
• 1.3.2 技术路线16-17
• 1.4 论文内容结构安排17-19
• 2 三维Web场景构建关键技术19-29
• 2.1 基于车载激光点云数据处理关键技术19-23
• 2.1.1 车载点云数据介绍19-21
• 2.1.2 车载点云目标分类与识别21-22
• 2.1.3 车载点云建筑物几何重建22-23
• 2.1.4 车载点云路面地形构建23
• 2.2 基于WebGL网络三维可视化关键技术23-29
• 2.2.1 WebGL技术23-25
• 2.2.2 Three.js三维引擎25-29
• 3 车载点云数据处理29-38
• 3.1 基于车载点云数据的高分辨率DEM提取29-33
• 3.2 基于车载点云数据的建筑物模型构建33-38
• 4 郑州市城区主要积水道路雨洪淹没计算38-54
• 4.1 郑州市概况38-40
• 4.1.1 郑州市自然地理状况38
• 4.1.2 郑州市洪涝灾害现状38-40
• 4.2 基于SWMM的汇水量计算40-43
• 4.2.1 SWMM简介40-41
• 4.2.2 SWMM模型计算流程41-42
• 4.2.3 SWMM结果输出42-43
• 4.3 基于GIS的“等体积”法城市道路淹没范围计算43-51
• 4.3.1 算法原理43-44
• 4.3.2 二分法水位快速逼近44-46
• 4.3.3 搜索连通域46-49
• 4.3.4 寻找初始集水点49-51
• 4.4 淹没分析51-54
• 5 基于WebGL的雨洪淹没过程三维模拟54-62
• 5.1 三维Web场景构建54-61
• 5.1.1 基于Three.js的地形绘制54-59
• 5.1.2 纹理贴图与建筑物模型加载59-61
• 5.2 雨洪过程三维模拟61-62
• 6 结论与展望62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-67
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

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本文编号：901765