“黄河下游交互式三维视景系统”开发纪实

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<P align=center>花园口模拟及信息便捷查询</P>
<P align=center><IMG src="http://www.86vr.com/files/2005-04/5441/200503300087_45063.jpg" border=0></P>
<P align=center>滩区防汛预案可视化决策支持</P>
<P align=center><IMG src="http://www.86vr.com/files/2005-04/5441/200503300087_45064.jpg" border=0></P>
<P align=center>小浪底水库防真模拟</P>
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<P align=center><b>开发，源于高瞻远瞩的治河理念</b></P>
<P>　　黄河，一条哺育着千千万万炎黄子孙、塑造了中华民族伟大灵魂、创造了灿烂华夏文明的“母亲河”。同时，她又是一条水少、沙多、水沙不平衡，特别复杂、难治的河，历史上的她经历过几多沧海桑田的巨大变迁，承载着多少灾难沉重的潮起潮落，她的脚步或壮烈、或恢弘、或令人感慨、或让人惊恐。对于黄河的治理开发而言，一个决策的正确与否对国计民生所造成的影响是难以估量甚至是不可逆转的。</P>
<P>　　那么，能不能把这条大河装进计算机，在计算机中建立现实黄河的虚拟对照体？能不能利用这条虚拟的河流模拟、分析、研究黄河的自然现象，探索其内在规律，为黄河的治理、开发和管理提供更方便、更准确、更快捷的决策支持？</P>
<P>　　随着信息技术的不断发展，为全面贯彻落实水利部新时期的治水思路，实现新时期的治黄目标，<ST1:CHSDATE Year="2001" Month="7" Day="25" IsLunarDate="False" IsROCDate="False">2001年7月25日</ST1:CHSDATE>，黄委会党组正式提出建设“数字黄河”工程！按照黄委会这一治河新理念及有关要求，2001年10月，黄河勘测规划设计有限公司（原黄委会勘测规划设计研究院）提交了“黄河下游防洪工程三维虚拟现实系统开发研究”项目任务书，并以“黄河下游东坝头——高村河段”为研究区开展了试验性研究，通过近一年的努力，开发出了“黄河东坝头——高村河段交互式三维视景系统”，经向黄委汇报认为达到了预期的研究目标，并要求有计划地进行“黄河流域交互式三维视景系统”的开发工作，首先开发“黄河下游交互式三维视景系统”。由此“黄河下游交互式三维视景系统”应运起步了！</P>
<P>　　从那一刻起，“黄河下游交互式三维视景系统”便肩负着这样一个使命：运用3S、虚拟三维等先进技术，“揽千里长河于咫尺间”，直观、形象、系统地展示从黄河小浪底到黄河入海口900多公里的河道、下游临黄大堤、险工、控导工程、各类涵闸、桥梁、河务局、防汛仓库、村庄等工程地物。以此为基础，开发和挂接防洪、水调、工程建设与管理等多种应用系统，为黄河防汛调度指挥、水量调度、工程建设与管理、水资源保护等提供强大的三维可视化决策支持。</P>
<P align=center><b>创新，为系统开发注入不竭活力</b></P>
<P>　　打开“黄河下游交互式三维视景系统”，只需轻点鼠标或触发键盘，就如同乘坐飞机、或汽车、或步行漫游，可以以不同视角、不同方位、不同的速度，形象、立体、直观、全面地查看黄河下游河道、各类工程、地物和滩区。</P>
<P>　　——如果想去 “花园口”，只需在场景定位对话框中输入“花园口”这三个字，场景就快速定位到花园口河段，河段的每部分细节场景都清晰地显示在屏幕上；</P>
<P>　　——如果把鼠标放在花园口险工的任何一个坝垛上，该坝垛的编号、裹护长度、坝顶高程、根石深度等基本属性便一目了然；</P>
<P>　　——如果你想了解河道断面情况，可以动态绘制任一河道测淤断面多年变化图，将黄河二级悬河的演变过程形象、直观地呈现出来；</P>
<P>　　——在屏幕场景地形上随手画出一条线，就可即时绘出沿线地形断面图……</P>
<P>　　在很短的时间里，人们就能够浏览从黄河小浪底到入海口逼真的场景，了解详实的数据资料并进行快速直观的分析。可以说，建成后的“黄河下游交互式三维视景系统”就是一个采用虚拟三维等技术在计算机中建立的现实黄河下游三维虚拟对照体，是一个具有海量数据信息，表现直观、形象、系统的可交互的动态数字平台。整个系统由交互式三维视景平台、虚拟三维场景、系统数据库三个主要部分组成，管理和表现了整个黄河下游900多公里的河道场景，具有数据管理有效性、数据更新灵活性、三维场景交互控制浏览查询快捷性、属性数据表现多样性以及和“数字黄河”其它应用系统可结合性等特点。</P>
<P>　　“黄河下游交互式三维视景系统”通过分级空间索引架构、分级连续LOD算法模型、数据异步装载淘汰、分级遮挡剔除等先进的虚拟现实技术，实现了大尺度、高精细度海量虚拟场景的有效控制管理及虚拟三维技术在黄河治理开发中的大范围应用，在交互控制、沿线飞行、工程定位、飞行定位等多种组合浏览查询，河道断面冲淤分析，大场景的无缝连结、动态载入及连续显示以及高分辨率卫星影像处理配准等方面均有较大创新。<ST1:CHSDATE Year="2004" Month="10" Day="14" IsLunarDate="False" IsROCDate="False">2004年10月14日</ST1:CHSDATE>，黄委会国际合作与科技局受河南省科技厅委托在郑州组织专家对 “黄河下游交互式三维视景系统”成果进行了鉴定。以王家耀院士为主任委员的鉴定委员会认为：该项成果研究思路正确、技术路线合理、实用性强，达到了国际先进水平。对“原型黄河”的开发治理方案进行计算模拟，可以说是由传统治黄转向现代治黄的一个重要标志。黄委主任李国英对该系统也给予了较高评价，称该系统“是‘数字黄河’工程的三维可视化应用服务平台”，为“数字黄河”各大应用系统搭建了一条信息高速公路。</P>
<P align=center><b>成功，来自孜孜不倦的努力</b></P>
<P>　　“黄河下游交互式三维视景”系统建成后，于2004年1月在全国厅局长会议上进行了重点演示汇报，逼真的黄河下游场景、强大的三维交互查询功能、丰富的信息表现功能及其广阔的应用前景引起与会领导和专家的强烈反响和高度评价。今年年初，该系统获得了黄委创新科技成果奖，并在2005年全河工作会议上受到表彰。而谁又能想到，这些荣誉的取得凝结着多少人的心血和汗水……</P>
<P>　　作为“数字黄河”工程的重要组成部分，“黄河下游交互式三维视景系统”从提出到开发均受到了黄委党组和黄河设计公司的高度重视。黄委主任李国英在2003年初考察黄河设计公司工作时，对加快开发“黄河流域交互式三维视景系统”的必要性、设想和有关要求作了明确指示，要求有关单位要本着“轻重缓急”的原则有计划地进行“黄河流域交互式三维视景系统”的开发工作，2003年首先完成“黄河下游交互式三维视景系统”开发工作，然后扩展到黄河中游、上游，及至整个黄河流域。</P>
<P>　　在接到任务后，黄河设计公司各级领导站在事关“三条黄河”建设和黄河长治久安的战略高度，对系统的开发十分重视并给予了大力支持。公司迅速成立了由工程规划、软件开发、专业GIS制图、三维建模等各类技术人员组成的项目组，对项目进行集中组织管理，并多次召开专题会议研究开发进度，解决有关问题，保证了系统开发任务按时高质量地完成。</P>
<P> 　　“黄河下游交互式三维视景系统”是大尺度、高精度虚拟三维技术在水利方面的首次应用，项目要求高、时间紧、任务重、场景建设工作量巨大、系统开发技术难度大，而象黄河下游范围这么大、精细度这么高、功能要求又这么全面的三维视景系统在国内乃至世界水利界都是绝无仅有的！面对这个极具挑战性的项目，承担此项技术研究课题的黄河设计公司信息技术应用研究所的技术人员在系统研制开发过程中，以开放、超前的视野，规范、严格的科学态度，运用先进的理论、技术作为支撑，广泛地吸收了国内外的先进技术，特别是在海量场景数据的管理、场景数据动态更新、场景交互式定位控制、与其它应用系统结合等方面进行了创新性研究，取得了较好的效果。</P>
<P>　　从任务下达到提交项目成果，项目组可用的时间加起来还不到一年。所以，在所有技术人员的心中只有一个信念：赶工期、保质量，全力以赴拿出精品，打响黄河设计公司信息技术应用研究所“三维视景系统”这个品牌！为了收集相应的工程信息资料，满足场景建模要求和丰富工程图像信息的需求，黄河设计公司承担该项目的有关技术人员于2003年4月份对黄河小浪底以下的河道及各类工程进行了分组查勘。查勘队员克服外业工作的艰苦条件及“非典”时期所带来的各种不便，马不停蹄地奔波于山东、河南16个市河务（管理）局30多个县河务（管理）局，收集工程数字图片上万张，拍摄工程图片近三千张，录制影像资料六个多小时，圆满完成了现场查勘、资料收集整理和用户需求分析等工作任务，为系统研制开发做好了充分准备。</P>
<P>　　就在项目如火如荼推进之时，设计人员接到通知：为了能赶在2004年1月全国水利厅局长会议进行汇报，必须在2003年11月中旬提出初步成果。这等于说把本来不到12个月的宝贵时间又压缩了整整3个月！从此，项目组的每位成员就开始了和时间赛跑的战斗――没有节假日、没有上下班，深夜总能瞥见办公室大家在一起调试程序、观看效果时透出的灯光，周末也总能看到大家步履匆匆赶着上班的身影。到了项目攻坚阶段，设计人员更是没日没夜地奋战在键盘、显示器所圈起的方寸战场――对于大家来说，能多挤出来一点时间就多一分胜利的把握啊！就是这样，黄河设计公司的设计人员硬凭着一股韧性、一种精神克服了种种难关，在咫尺空间上绘出了千里长河的雄姿，用鼠标和键盘挥洒出了大河上下波涛汹涌的豪情！</P>
<P align=center><b>未来，拥有巨大的社会效益和广阔的应用前景</b></P>
<P>　　2004年6月17日，“黄河下游交互式三维视景系统”顺利通过了黄委会规计局和“数字黄河”领导小组办公室组织的初步验收并开始在“数字黄河”工程建设中推广应用。</P>
<P>　　“黄河下游交互式三维视景系统”设计紧扣黄河治理开发需求，在系统提供的三维虚拟环境下，远可以从宏观上研究考察整个黄河下游工程的整体布局，直观了解每处工程的作用及各类工程之间的相互关系，近可以对工程进行全方位、交互式地控制浏览察看，方便快捷地查询工程的特征属性信息，同时还可以在系统提供的这个平台上挂接防洪、水调、工程建设与管理等多种应用系统。</P>
<P>　　因而，通过该系统可以快速、直观了解掌握整个黄河下游防洪工程布局情况，在三维环境下可多途径快速查询定位工程，查看工程详细的属性信息；系统采用真实的空间三维地理坐标进行控制，可以查询任意位置的空间坐标及高程信息，绘制任意河道地形断面，量算场景中任意两点距离及任意一块区域的面积；系统提供的河道断面动态分析功能，可动态显示某一时段内该断面冲淤过程，对于掌握河道的演变规律、制定防汛预案都有着重要的参考价值。</P>
<P>　　“黄河下游交互式三维视景系统”初步搭建了黄河下游的三维基础平台，迈出了数字黄河下游的第一步。按照工作计划和安排，黄河设计公司下一步将着手对该系统进行二次开发，重点研究该系统与“数字黄河”工程的多种应用系统的挂接问题，同时“揽”整个黄河流域于“交互式三维视景系统”中，努力为维持黄河健康生命做出更大的贡献。</P>

<P><img src="images/post/smile/dvbbs/em05.gif" /><img src="images/post/smile/dvbbs/em08.gif" /><img src="images/post/smile/dvbbs/em02.gif" /></P><P><FONT face=新宋体>有没有arcgis三维制作方面的资料？请教大家</FONT></P>