基于数字地球的洪水淹没分析及仿真研究

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用　＠工程与应用＠　基于数字地球的洪水淹没分析及仿真研究　姜仁贵　，解建仓　，李建勋“。，李　吴　，李维乾　ＪＩＡＮＧ　Ｒｅｎｇｕｉ　，ＸＩＥ　Ｊｉａｎｃａｎｇ　，ＬＩ　Ｊｉａｎｘｕｎ‘～，ＬＩ　Ｈａｏ　，ＬＩ　Ｗｅｉｑｉａｎ　１．西安理工大学水利水电学院，西安７１００４８　２．西安理工大学经济与管理学院，西安７　１　００５４　３．黄河上中游管理局，西安７１００２１　１￣Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｐｏｗｅｒ，Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００４８，Ｃｈｉｎａ　２．Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ　７　１　００５４，Ｃｈｉｎａ　３．Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｕｐｐｅｒ　ａｎｄ　Ｍｉｄｄｌｅ　Ｒｅａｃｈｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ，Ｘｉ’ａｎ　７１００２１，Ｃｈｉｎａ　ＪＩＡＮＧ　Ｒｅｎｇｕｉ，ＸＩＥ　Ｊｉａｎｃａｎｇ，ＬＩ　Ｊｉａｎｘｕｎ，ｅｔ　ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｆｌｏｏｄ　ｉｎｕｎｄａｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｅａｒｔｈ．Ｃｏｍ－　ｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ。２０１１，４７（１３）：２１９—２２２．　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｆｌｏｏｄ　ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ｕｓｅｓ　ｍｏｄｅｍ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｄｅａｌ　ｗｉｔｈ　ｆｌｏｏｄ　ｉｎｕｎｄａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　３Ｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｄｏｐｔｓ　ｔｉｔｌｅｄ　ｐｙｒａｍｉｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｔｏ　ｂｕｉｌｄ　ｍｕｌｔｉ—ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　３Ｄ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｏｆ　ａｒｅａ　ｆｏｒ　ｓｔｕｄｙ　ａｒｅａ，ａｎｄ　ｇｅｎｅｒａｔｅｓ　ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　ｇｒｉｄ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｓｔｅｐ　ｌｅｎｇｔｈ　ａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｅｓｔ　ｏｆ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．Ｆｌｏｏｄ　ｉｎｕｎｄａｔｉｏｎ　ａｎａｌ—　ｙｓｉｓ　ｉｓ　ｄｏｎｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｉｕａｔｉｔｏｎ　ｏｆ　ｇｉｖｅｎ　ｆｌｏｏｄ　ｌｅｖｅｌ　ｏｒ　ｆｌｏｏｄ　ｖｏｌｕｍｅ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　３Ｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ　ＪＯ—　ＧＬ（Ｊａｖａ　ｂｉｎｄｉｎｇｓ　ｆｏｒ　ＯｐｅｎＧＬ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｄｏ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｆｌｏｏｄ　ｓｐｒｅａｄ．Ａ　ｃａｓｅ　ｓｔｕｄｙ　ｉｎｄｉ—　ｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｇｒｅａｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｏ　ｆｌｏｏｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｓｔ—ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｌｏｏｄ　ｄｉｓａｓｔｅｒ；ｆｌｏｏｄ　ｉｎｕｎｄａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｇｒｉｄ　ｍｏｄｅｌ；ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｄｉｇｉｔａｌ　ｅａｒｔｈ　摘要：针对洪涝灾害中洪水淹没问题，采用现代信息技术对洪水进行淹没分析和三维仿真。基于瓦片金字塔模型生成研究区　域的三维地形，在此基础上按照精度要求构建指定步长的矩形格网模型，对给定洪水水位值和洪水量已知的两种情况分别进行　洪水淹没分析，提出洪水淹没仿真系统体系，采用三维仿真技术对洪水淹没进行三维仿真进行淹没过程的三维仿真。实例表明，　方法具有较好的实用性，对防洪决策及洪灾后评估等具有重要意义。　关键词：洪涝灾害；洪水淹没分析；格网模型；三维仿真；数字地球　ＤＯＩ：１０．３７７８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２．８３３１．２０１１．１３．０６２　文章编号：１００２．８３３１（２０１１）１３．０２１９．０４　文献标识码：Ａ　中图分类号：ＴＰ３９１　“洪水”在《现代地理学辞典》的定义为“河流水位超出河　滩地面溢流现象的统称，通常由于洪水地区上游或者当地的　暴雨或融水所致”。洪水灾害是世界范围内最为严重的自然　从文献［２］统计资料和洪水淹没实物指标进行分析可以得　知：平均每千公顷造成的直接经济总损失大约为８．３９亿元，从　２００４年开始，这个值呈现明显的下降趋势，平均每千公顷造成　灾害之一，我国幅员辽阔，地形复杂，是一个洪涝灾害多发性　国家，每年因为洪水淹没造成的损失难以估计ｎ　。据文献［２】数　据显示，全国各地发生不同程度的洪涝灾害，１９９０年一２００８年　的直接经济总损失仅为４．９７亿元，从图１可看出，洪灾直接经　济总损失与受灾洪涝面积基本上呈正相关关系。因此，有必　要采取现代信息技术，对洪水淹没进行分析及三维仿真研究，　期间造成的直接经济总损失达到２１　４０２．３３亿元，平均每年受　灾洪涝面积达到１３　９１９．８３千公顷，平均每年造成直接经济总　将洪灾损失降至最小，以指导防洪决策和洪灾后评估等工作，　促进人与自然和谐相处以及经济社会的协调发展。　许多学者对洪水淹没进行了深入的探讨和研究，取得了　损失１　１２６．４４亿元　１。在此期间，１９９８年发生在长江流域和松　嫩平原特大洪水，２００３年发生在渭河流域“０３．８”特大洪灾，以　及近期南方地区大范围强降雨导致的洪涝灾害，对我国造成　巨大经济损失，对国民经济发展和人民生命财产安全造成极　大影响。１　９９０年一２００８年全国受灾洪涝面积与洪灾直接经济　损失逐年变化情况见图１。　（Ｎｏ　２００５ＡＡ１１３１５０，Ｎｏ．２００６ＡＡ０１Ａ１２６）。　诸多成果。刘仁义　、孙海　等人对复杂地形洪水淹没区计算　及淹没算法进行深入研究，丁志雄　及葛小平　Ｉ等人采用ＧＩＳ　等方法对洪水淹没进行分析与模拟，蒋杰等人构建了一种基　于数字地球表现洪灾演进模型　１。这些研究主要体现在淹没　分析所采用的方法、模型及算法上，对于海量地形数据的处理　基金项日：国家自然科学基金（ｔｈｅ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　ｕｎｄｅｒ　Ｇｒａｎｔ　Ｎｏ　５０９７９０８８）；国家高技术研究发展计￣（８６３）　作者简介：姜仁贵（１９８５一），男，博士生，主要从事水文学与水资源、水利信息化研究；解建仓（１９６３一），男，教授，博士生导师；李建勋（１９７７一），　男，博士生，讲师；李吴（１９８３一），男，助理工程师；李维乾（１９８０～），男，博士生。Ｅ—ｍａｉｌ：ｊｒｅｎｇｕｉ＠１６３．ｔｏｍ　收稿Ｈ期：２０１０—０９—２７；修Ｌ口Ｊ日期：２０１０—１２－１５　２２０　２０　１　１．４７（１　３）　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用　１　越　譬　餐　翥　１９９０　１９９ｌ　１９９２　１９９３　Ｉ９９４　１９９５　１９９６　１９９７　１９９８　１９９９　２０００　２００１　２００２　２００３　２００４　２００５　２００６　２００７　２００８　年份　图１　１９９０年一２ｏ０８年　困受灾洪涝面积与洪灾赢接经济总损失逐年变化图　和组织研究不足，当前研究以二维为主，在三维表现上不足。　一层大小为下一层的１／４。　针对目前研究中存在的不足，本文以蓄滞洪区或防洪重要部　１．２瓦片金字塔结构的三维地形生成　位为研究区域，基于数字地球模型和三维仿真技术，采用瓦片　初始数字高程数据经过瓦片金字塔结构处理之后，形成　金字塔模型生成了研究区域的三维地形，在此基础上构建高　不同分辨率的瓦片，由于地形数据量很大，因此，采用一种缓　精度的矩形格网模型，进行洪水淹没分析，提出了三维仿真系　存机制对处理的瓦片进行存储。瓦片金字塔结构的数据缓存　统体系，实现洪水淹没动态三维仿真。　目录为：根目录＋地形数据名称＋瓦片金字塔等级数＋图层名＋　行号＋行号列号．数据格式，地形数据的缓存文件的格式　ｌ研究区域三维地形生成　为＿ｂｉｌ，高清纹理影像缓存文件的格式为．ｐｎｇ。数据存储时，根　采用瓦片金字塔结构对数字高程模型数据进行处理，通　据初始数据的经纬度能够求取缓存文件的行号和列号，设底　过构建数字高程瓦片金字塔模型，生成具有多分辨率的三维　层度数为Ｄｅｇｒｅｅ，则行号：［纬度值＋９０。］／Ｄｅｇｒｅｅｘ２　，列号＝［经　地形。针对地形及纹理数据量大的特点，采用数据缓存机制　度值＋ｌ８０。］／Ｄｅｇｒｅｅ￣２　。当客户端发出数据请求时，服务器通　对瓦片金字塔结构的数据进行本地的缓存，实现数据的快速　过金字塔模型对数据进行调度，根据获取地图的行号和列号　获取和地形生成。采用ＳＲ１Ｍ９０数字高程模型数据和高清纹　计算出地图在客户浏览器中的经纬度坐标，设底层图片大小　理影像数据，构建研究区域的三维地形。　为Ｓｉｚｅ，则经度值＝列号￣Ｓｉｚｅ￣２　一１　８０。，纬度＝行号ｘ　ｅ／２　一９０。，　１．１金字塔结构的研究区域地形划分　从而实现数据的快速请求和精确定位。　在三维地形绘制时，不同的区域往往需要不同分辨率的　求取瓦片的经纬度之后，需要将瓦片加载到指定位置合　数字高程模型数据。金字塔结构是一种多分辨率层次模型，　成地形，瓦片的定位核心是ＢＢＯＸ的计算　，地形瓦片覆盖原　它能够在统一的空间参照下按分辨率级别的不同建立一组高　理见图３。由于地形数据是按照固定的比例进行切割和组织　程数据，将整体数字高程模型进行分块处理，按照经纬度记录　的，在地形生成时，只需要将地形数据投影到指定区域对应的　建立子块位置的空间索引，以响应不同分辨率数据的访问和　经纬度格网中即可，便能实现不同分辨率地形数据的无缝拼　存储需求，提高对地形数据的｝方问效率　。图２为瓦片金字塔　接。高清纹理影像数据的处理和调度合成和与ＤＥＭ高程数　结构示意图，把原始地形数据作为瓦片金字塔的底层Ｌｅｖｅｌ　０，　据处理原理一致。　并进行分块，形成第０层瓦片矩阵，在第０层的基础上，按每２ｘ２　一个ＢＢＯＸ覆盖一个地形区域　个像素的方法生成第１层Ｌｅｖｅｌ　１，并再次分块，形成第１层瓦　片矩阵，按照这个倍率依次对上层数据进行处理，直到形成完　整的瓦片金字塔。　Ｌｅｖｅｌ　２　Ｌｅｖｅｌｆ　Ｌｅｖｅｌ　０　２基于矩形格网模型的洪水淹没分析　图２瓦片金宁塔结构示意图　在瓦片金字塔结构三维地形的基础上，生成指定步长的　矩形格网模型，对给定洪水水位值及洪水洪量两种情况，分别　构建地形的瓦片金字塔时　，通过倍率法形成多个分辨率　进行有源和无源淹没分析。　层次，从底层依次向上，分辨率依次降低，假设地形数据的初　２．１不同情况下的淹没格网求取　始分辨率为　，金字塔倍率为ｎ，则第ｉ层的分辨率　为：　对研究区域进行洪水淹没分析，需要事先构建研究区域　ｒ，＝ｒ０×ｎ　，当ｎ＝２时，则２ｘ２个像素合成为１个上层像素，上　的三角网或者矩形格网，三角网结构具有可变的分辨率，当地　姜仁贵，解建仓，李建勋，等：基于数字地球的洪水淹没分析及仿真研究　形表面地形复杂时，需要大量的ＴＩＮ数据点　‘能准确表征地　＝ｎ×，　。计算指定区域的淹没水深，需要事先对指定区域的　形实貌，但是三角网生成算法比较复杂　。此外通过三角网进　行淹没分析精度不高，绘制的淹没区表现力不足，凶此，采用　逻辑结构上较为简单的矩形格　模型构建研究区域的地形网　格。得到矩形格网模型之后，将格网按照经纬度大小进行编　号存到指定的链表中，将格网中心位置的高程值赋予格网的　高程值Ⅳ　，与给定洪水水位值比较作为格网是否被淹没的　判断条件。淹没格网的求取分为给定洪水水位值及洪水洪量　两种情况进行讨论　。　格网进行定位，假定格网高程为　，则淹没水深为：　深＝　位一Ｈ　，洪水流量　＝∑Ｈｉ×，　，其中／ｔ，为被淹没　格网的淹没水深。　洪水淹没线的求取核心在于获得淹没水深　＝０的所　有格网集合，假设边界格网的中心点点列为｛Ｐ　，连接所有　点，可以形成一条边界格网的折线，采用三次Ｂ样条函数法进　行光滑处理，将折线拟合成光滑的曲线，这条曲线可以看成是　（１）给定洪水水位值Ｊ【，　情况　当给定洪水水位值　时，根据洪水蔓延及地形特征将淹　没类型分为有源淹没和无源淹没两种情况，无源淹没不考虑　格网之问的连通状况，相当于降雨情况　。先从矩形格网链表　中取经度和纬度值最小的一个格网作为第一个格网开始判断　是否被淹没，求取格网的高程值日　和洪水水位值进行比较，　当Ｈ　＜Ｈ，　时，该格网处于淹没状态，存入到淹没缓冲区，遍　历所有格网顺次进行淹没判断，直到链表的最后一个格网，得　到缓冲区内的所有格网就是被淹没的格网集合。若淹没类型　为有源淹没时，需要考虑格网之间的连通性，采用格网蔓延算　法进行计算。考虑洪水淹没的实际情况，通常以蓄滞洪区入　Ｕ处或者堤防溃决Ｕ处邻近的格网为第一个格网，通过高程　值的判断是否被淹没，若未被淹没，按照链表顺序取下一个格　网，若满足淹没条件，则与和此格网相毗邻的４个方向上的格　网进行连通性分析，满足淹没条件且具备连通性的格网存入　到缓存区中，并不断累加，直至得到整个淹没格网集合。　格网蔓延算法　通过面向对象语言Ｊａｖａ进行编程实现，算　法的伪代码如下：　Ｉｎｐｕｔ：研究区域内指定步长的矩形格ｐ嘲链表　第一个格网一经纬度值最小（区域左下角）　Ｒｅｐｅａｔ　第二个格网÷－－第一个格嘲的邻近格网　Ｉｆ（第二个格网和第一个格网连通）　Ｉｆ（第二个格网的高程值　洪水水位值）　Ｔｈｅｎ（淹没缓存区＋－－第二个格网）　Ｅｌｓｅ（遍历下一个邻近格网）　Ｅｌｓｅ（遍历下一个邻近格网）　Ｕｎｔｉｌ（最后格　）　Ｏｕｔｐｕｔ：位于给定洪水水位值下的洪水淹没区域格网集合　（２）给定洪水流量Ｑ情况　在进行蓄滞洪区或防洪重要部位的淹没分析时，有时给　定的淹没分析已知条件为测算得到的初始洪水流量值。针对　这种情况，通过“体积模拟”法拟合洪水水位值的方法进行求　解，先假定一个，　，按照（１）中方法模拟求取所有满足淹没条　件的格网，汁算淹没区域洪水的体积　，　＝　Ｓｉｘ　。、　、　（　Ｋ一　每程），式子中　为满足淹没条件的格网数，　为格网的　面积，当Ｑ＝　时，将Ｑ转换成此时的洪水水位值　ｋ，再按　照上述流程求取淹没区域的格网集合。　２．２洪水淹没特征分析　表征洪水淹没的特征主要包括洪水淹没面积、淹没水深　以及洪水淹没线。根据３．１节中求取的满足淹没条件的格网　集合，假定淹没格网数为　，格网步长为，，则洪水淹没面积　洪水淹没线。　采用三次Ｂ样条函数法对淹没边界格网中心点的折线进　行光滑处理，关键在于点向量及点向量在Ｘ轴和Ｙ轴上的分　量的汁算　“　。首先需要构造在边界格网中心点坐标区间内　节点的４阶Ｂ样条基函数，见式（１），式子中｛　为分段节点。　Ｂｉ，３（　丢　Ｂｉ＋Ｉ，３（　）　（１）　从｛尸　中依次取出相邻的４个点作为一组，与Ｂｆ＿４（ｆ）构　成线性组合，可以求得第ｉ条Ｂ样条曲线段Ｓ　（ｆ），见式（２），所　有的Ｓｉ（ｔ１组合形成一条三次Ｂ样条曲线。　（ｆ）＝∑Ｂ　（ｆ）　（　１，２，…，　一２）　（２）　Ｊ：０　现在对淹没边界格网中心点的折线进行三次Ｂ样条光滑　处理，取邻近的４个点　，Ｐ…，ＰⅢ，Ｐ…，每隔两点之间均　匀地分，２段进行光滑，则ｔ＝ｉ／ｎ，ｉ＝１，２，…，　，对其三次Ｂ样　条曲线的矩阵形式为ｍ＝Ｏ—ｔｉ）／（ｔ　删－　），式子中１　ｆ　一２，　０　ｆ　１，代入式（２）可以求得样条曲线表达式见式（３）。　（　）＝去［　，　，ｍ，１］Ｍｏ［Ｐ　Ｐ　＋．，尸　＋　－尸　＋　］　（３）　式（３）中的　＿＿１　３　—３　１１　Ｍｏ＝ＩＬ１　　４　１；　ｏ　１Ｊ　　采用面向对象语言进行编程实现，为了方便计算，将式（３）按　照二维坐标系分解为Ｘ轴和Ｙ轴上的计算分量，见式（４）和式（５）。　ｘ（ｕ）＝去　ｍ　，ｍ，ｑＭｏｔＸ，，Ｘ…Ｘｍ　ｍ］　（４）　Ｙ（ｕ）＝去［　，ｍ　，ｍ，ｑＭｏｔＹ，，ｙ　＋．＇ｙ　。ｙＩ　＋　】　（５）　３洪水淹没三维仿真实现　为了满足洪水淹没分析及三维动态仿真的要求，基于数　字地球模型，构建了洪水淹没＇二维仿真系统，在此基础上实现　洪水淹没的动态三维仿真。　３．１洪水淹没三维仿真系统体系　洪水淹没三维仿真系统体系结构由数据层、服务器层和　客户端层３层构成。数据层包括基于瓦片金字塔模型的地形　及影像数据，洪水淹没模型和算法，洪水淹没区域其他地理信　息，数据层作为洪水淹没三维仿真体系的底层为其他应用及　三维仿真提供基础的数据服务，其中，洪水淹没信息通过实时　获取并存入到相应数据库当中，能够为系统数据层提供实时　的数据支持。服务器包括Ｗｅｂ服务和应用服务，应用服务主　要是地图服务和洪水淹没分析，系统通过Ｗｅｂ提交用户提交　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用　并返回洪水淹没面积及淹没水深信息。客户端为用户提供了　４结论　一个人机交互的功能，用户可以通过客户端获取洪水淹没信　洪涝灾害给人民生命财产安全与国家经济发展带来巨大　息及三维仿真图示眦　。洪水淹没分析及三维仿真体系结构详　影响，通过对历年洪涝灾害数据统计分析表明：洪水淹没面积　见图４。　和造成的直接经济总损失成正相关关系。基于此，采用瓦片　、　金字塔模型生成具有多分辨率特征的三维地形，采用格网模　淹没算法　服务器层　客户端层　型进行洪水淹没的分析。采用现代信息技术构建洪水淹没分　ｆ　ＧＩｓ专题图ｆ　应用　析与三维仿真系统，实现了洪水淹没的三维仿真。方案在国　洪水淹没信息：Ｆ　地图服务　Ｗｅｂ　—。—。　家８６３计划示范性项目中取得较好的效果。　Ｌ　／一　服　客户浏　事实上，洪涝灾害造成的经济损失和诸多因素相关，而且　／／一—————～务　览器　＼　对洪水淹没过程采取了概化处理，当研究区域地形数据量很　［　洪水淹没　大时，会使得数据的调度以及洪水淹没的建模与求解过程很　复杂。因此，后续工作将深入探讨洪涝灾害的内在机理，并尝　图４洪水淹没三维仿真体系结构图　试通过商Ｉ　邑网格计算进行洪水淹没数据的处理和应用的建模。　３．２应用实例　以某防洪重要保护区为研究区域进行实例分析，根据研　参考文献：　究区域的地理信息，在数字地球模型中获取区域的边界经纬　［１］毛德华，何梓霖，贺新光，等．洪灾风险分析的国内外研究现状与展　度值，对地形进行瓦片划分，构建基于瓦片金字塔结构的三维　望［Ｊ］．自然灾害学报，２００９，１８（１）：１４０—１４５．　［２］水利部办公厅．中华人民共和国水利部公报［ＥＢ／ＯＬ］．（２００９）．ｈｔｔｐ：］／　地形图。　ｗｗｗ．ｍｗｒ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｚｗｚｃ／ｈｙｇｂ／　在研究区域三维地形图的基础上，构建指定精度的矩形　【３］刘仁义，刘南．基于ＧＩｓ的复杂地形洪水淹牧区计算方法［Ｊ】．地理学　格网模型，根据三维仿真系统的数据层提供的洪水淹没信息，　报，２００ｌ，５６（１）：ｌ－６．　求取满足淹没条件的所有格网数据的集合并存入到缓冲区　［４］孙海，王乘利用ＤＥＭ的“环形”洪水淹没算法研究［Ｊ】．武汉大学学　中，采用Ｊａｖａ　Ｂｉｎｄｉｎｇｓ　ｆｏｒ　ＯｐｅｎＧＬ（ＪＯＧＬ）技术将淹没缓存　报：信息科学版，２００９，３４（８）：９４８—９５０，　区进行着色和渲染。采用Ｓｗｉｎｇ中的时间组件Ｔｉｍｅｒ实现洪　［５］丁志雄，李纪人，李琳．基于ＧＩＳ格网模型的洪水淹没分析方法［Ｊ】　．水水位值的自动递增，实现不同洪水水位值情况下的洪水淹　水利学报，２００４（６）：５６—６０．　没动态三维仿真，如图５所示。当给定洪水流量时，服务器层　［６］葛小平，许有鹏，张琪，等．ＧＩＳ支持下的洪水淹没范围模拟［Ｊ］．水科　中算法模型调用数据层中相关的洪水洪量，将洪量拟合成洪　学进展，２００２，１３（２）：４５６—４６０．　水水位值，洪水淹没分析及仿真的结果通过系统的客户端进　［７】蒋杰，吴玲达，徐江斌．基于数字地球的洪灾演进模型表现【Ｊ】．计算　行展示。实践表明该仿真系统具有较好的响应速度和三维表　机工程与应用，２００９，４５（３６）：１－４．　现力，能够满足决策者进行实时性的淹没分析、防洪决策和洪　［８］Ｌｕｅｂｋｅ　Ｄ，Ｒｅｄｄｙ　Ｍ，Ｃｏｈｅｎ　Ｊ　Ｄ，ｅｔ　ａ１．Ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｄｅｔａｉｌ　ｆｏｒ　３Ｄ　灾后评估的要求。　ｇｒａｐｈｉｃｓ［Ｍ］．Ｓａｎ　Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ：Ｍｏｒｇａｎ　Ｋａｕｆｍａｎｎ　Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，２００２．　［９］Ｏｐｅｎ　ＧＩＳ　Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｎ　Ｉｎｃ．ＯｐｅｎＧＩＳ　Ｗｅｂ　ｍａｐ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｉｍｐｌｅ—　ｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｐｃｎｇｉｓ．ｏｒｇ／ｔｅｅｈｎｏ／ｓｐｅｃｓ／　Ｏ１—０６８ｒ３．ｐｄｆ．　【１　０ｊ肖尧轩．多种展现模式下等值线自动绘制的研究与实现ｆＤ］．西安：　西安理工大学，２００８．　［１１］邓超，沈盂涛，王健．插值三次Ｂ样条曲线的并行计算［Ｊ］．计算机辅　助设计与图形学学报，１９９４，６（４）．　［１２］Ｂｅｌｌ　Ｄ　Ｇ，Ｋｕｅｈｎｅｌ　Ｆ，Ｍａｘｗｅｌｌ　Ｃ，ｅｔ　ａ１．ＮＡＳＡ　ｗｏｒｌｄ　ｗｉｎｄ：　Ｏｐｅｎｓｏｕｒｃｅ　ＧＩＳ　ｆｏｒ　ｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ［ＣＪ／／Ｐｒｏｅ　ｏｆ　ＩＥＥＥ　Ａｅｒｏ—　圈５洪水淹没三维仿真图　ｓＩ）ａｃｅ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．２００７：１－９．　（上接１８５页）　ｆ１　３］Ｈａｒｆｌｅｙ　Ｒ．Ｉｎ　ｄｅｆｅｎｓｅ　ｏｆ　ｌｈｅ　ｅｉｇｈｔ－ｐｏｉｍ　ａｉｇｏｒｉｔｈｒａ［￣］．ＩＥＥＥ　ｆ９】Ｈａｒｔｌｅｙ　Ｒ，Ｚｉｓｓｅｒｍａｎ　Ａ．计算机视觉中的多视图几何（ＭＪ．韦穗，杨　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ＯＮ　Ｐａｔｔｅｒｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，　尚骏，章权兵，等泽．合肥：安徽大学出版社，２００２：１０１—１１０．　ｌ９９７，１９（６）：５８０—５９３．　【１０】Ｈａｒｔｌｅｙ　Ｒ，Ｚｉｓｓｅｒｍａｎ　Ａ．计算机视觉中的多视图几何［Ｍ］．韦穗，　［１４】Ｚｅｎｇ　Ｈｕｉ，Ｄｅｎｇ　Ｘｉａｏｍｉｎｇ，Ｈｕ　Ｚｈａｎｙｉ．Ａ　ｎｅｗ　ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　ｍｅｔｈ－　杨尚骏，章权兵，等译．合肥：安徽大学出版社，２００２：１３４　１５３．　ｏｄ　ｏｎ　ｌｉｎｅ—ｂａｓｅｄ　ｈｏｍｏｇｒａｐｈｙ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐａｔｔｅｒｎ　Ｒｅｃｏｇｎｉｉｔｏｎ　［１１】刘天阳，郭禾，王宇新，等．基于视觉的导管架入水角估算方法［Ｊ】．　Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００８，２９（９）：１２３６—１２４４．　计算机辅助设计与图形学报，２００９，２１（６）：８３６—８４１．　［１５］Ｈａｒｔｌｅｙ　Ｒ，Ｚｉｓｓｅｒｍａｎ　Ａ．计算机视觉中的多视图几何［ＭＩ．韦穗。　杨尚骏，章权兵，等译．合肥；安徽大学出版社，２００２ｌ　Ｓ２—８３．　［１２］Ｗａｎｇ　Ｇｕａｎｇｈｕｉ，Ｈｕ　Ｚｈａｎｙｉ，Ｗｕ　Ｆｕｃｈａｏ．Ｓｉｎｇｌｅ　ｖｉｅｗ　ｂａｓｅｄ　［１６］Ｚｈａｎｇ　Ｚｈｅｎｇｙｏｕ．Ａ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｃａｍｅｒａ　ｃａｌｉｂｒａ－　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｏｌｌ　ｓｐａｃｅ　ｐｌａｎｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆　ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｐａｔｔｅｒｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｉｎ－　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，１９（３）：３７４—３８２．　ｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，２０００，２２（１１）：１３３０—１３３４．