基于osg的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法及仿真平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法及仿真平臺(tái)，包括以下步驟：構(gòu)建湖泊所在區(qū)域的三維數(shù)字地形模型、地物模型和地表衍生物模型；將地物模型和地表衍生物模型加載到三維數(shù)字地形模型的對(duì)應(yīng)地理位置上，得到三維數(shù)字地形及地理環(huán)境場(chǎng)景；在三維數(shù)字地形及地理環(huán)境場(chǎng)景基礎(chǔ)上，使用OSG模塊作為底層三維渲染引擎進(jìn)行場(chǎng)景渲染；同時(shí)，采用OsgOcean模塊進(jìn)一步模擬仿真渲染水流和天氣效果，得到三維數(shù)字湖泊地形環(huán)境場(chǎng)景；通過(guò)模擬得到的水流場(chǎng)景和天氣效果場(chǎng)景通過(guò)人機(jī)交互機(jī)制控制，進(jìn)行場(chǎng)景更新。具有操作方便、易于擴(kuò)展、實(shí)時(shí)高效的優(yōu)點(diǎn)，能滿足大范圍地形和海量空間數(shù)據(jù)三維可視化仿真的需求。
【專利說(shuō)明】基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法及仿真平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實(shí)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法及仿真平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字湖泊為數(shù)字地球的一個(gè)重要區(qū)域?qū)哟危诜篮闇p災(zāi)、可持續(xù)發(fā)展、能源利用等方面具有重要作用。近年來(lái)，隨著三維可視化仿真模擬技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字湖泊數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)三維可視化隨之誕生。即:將主要地形地貌三維演示以及多種數(shù)據(jù)信息通過(guò)三維可視化手段展示出來(lái)，從而描述湖泊的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)的各種行為，如:洪水動(dòng)態(tài)演進(jìn)、潰壩模擬、水污染模擬、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接口等相關(guān)水利業(yè)務(wù)模型的集成。因此，數(shù)字湖泊三維仿真技術(shù)為湖泊的規(guī)劃和防災(zāi)減災(zāi)任務(wù)提供更為直觀的決策支持。
[0003]但是，現(xiàn)有數(shù)字湖泊三維可視化仿真過(guò)程中，主要采用傳統(tǒng)的三維渲染引擎如OpenGL (Open Graphics Library)、DirectX (全稱:Direct extension,簡(jiǎn)稱 DX)進(jìn)行值染,其主要存在如下一些缺點(diǎn):①均是非面向?qū)ο蟮牡碗A引擎，設(shè)計(jì)場(chǎng)景和操作場(chǎng)景中的對(duì)象比較困難；②使用基本圖元，編寫復(fù)雜場(chǎng)景比較困難；③不支持LOD(Level of detail)、動(dòng)態(tài)裁剪等優(yōu)化渲染功能；④對(duì)大范圍地形和湖泊渲染效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法及仿真平臺(tái)，具有渲染效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明還提供一種基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，包括以下步驟:
[0007]SI，構(gòu)建湖泊所在區(qū)域的三維數(shù)字地形模型；以及，構(gòu)建地物模型和地表衍生物模型；
[0008]S2，將所述地物模型和所述地表衍生物模型加載到所述三維數(shù)字地形模型的對(duì)應(yīng)地理位置上，得到三維數(shù)字地形及地理環(huán)境場(chǎng)景；
[0009]S3，在所述三維數(shù)字地形及地理環(huán)境場(chǎng)景基礎(chǔ)上，使用OSG模塊作為底層三維渲染引擎進(jìn)行場(chǎng)景渲染；同時(shí)，采用OsgOcean模塊進(jìn)一步模擬仿真渲染水流和天氣效果，得到三維數(shù)字湖泊地形環(huán)境場(chǎng)景；其中，通過(guò)模擬得到的水流場(chǎng)景和天氣效果場(chǎng)景通過(guò)人機(jī)交互機(jī)制控制，進(jìn)行場(chǎng)景更新；具體采用以下方法進(jìn)行場(chǎng)景更新:
[0010]S31，使用C++/CLI技術(shù)設(shè)計(jì)⑶I圖形界面；
[0011]S32,分別創(chuàng)建⑶I線程和OSG渲染線程；
[0012]所述⑶I線程不斷檢測(cè)是否接收到操作者通過(guò)所述⑶I圖形界面發(fā)送的三維流場(chǎng)展示命令，當(dāng)檢測(cè)到時(shí)，所述GUI線程將接收到的所述三維流場(chǎng)展示命令發(fā)送到消息隊(duì)列中；
[0013]所述OSG渲染線程循環(huán)讀取消息隊(duì)列中的消息，當(dāng)所述OSG渲染線程讀取到消息隊(duì)列中的三維流場(chǎng)展示命令時(shí)，觸發(fā)一個(gè)流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)；
[0014]S33，通過(guò)所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)進(jìn)行場(chǎng)景更新。
[0015]優(yōu)選的，SI中，所述三維數(shù)字地形模型通過(guò)以下方法構(gòu)建:采用地理信息系統(tǒng)軟件導(dǎo)入目標(biāo)地形的DEM數(shù)據(jù)，得到目標(biāo)地形的初始形態(tài)，再對(duì)其進(jìn)一步執(zhí)行校準(zhǔn)、裁剪和拼接操作，生成符合要求的三維數(shù)字地形模型；
[0016]所述地物模型通過(guò)以下方法構(gòu)建:采用3DS MAX或Photoshop輔助建模軟件構(gòu)建地物模型；
[0017]所述地表衍生物模型通過(guò)以下方法構(gòu)建:使用SpeedTree軟件構(gòu)建地表衍生物模型。
[0018]優(yōu)選的，S2具體為:使用Terra Vista軟件將地物模型和地表衍生物模型加載到所述三維數(shù)字地形模型對(duì)應(yīng)的地理位置上。
[0019]優(yōu)選的，S33具體為:
[0020]所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)根據(jù)傳遞的文件名參數(shù)，利用文件讀取類讀取水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果文件，并進(jìn)行處理；
[0021]所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)將處理結(jié)果附加到需要加載的模型上，仿真并加載水流流場(chǎng)，得到渲染結(jié)果；然后用該渲染結(jié)果更新原場(chǎng)景，并顯示在GUI圖形界面上。
[0022]優(yōu)選的，S33具體為:
[0023]所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)根據(jù)傳遞的文件名參數(shù)，利用文件讀取類讀取污染擴(kuò)散模型計(jì)算的結(jié)果文件，通過(guò)動(dòng)畫(huà)模擬污染物擴(kuò)散過(guò)程；和/或
[0024]所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)根據(jù)傳遞的文件名參數(shù)，利用文件讀取類讀取水質(zhì)水量調(diào)度模型計(jì)算的結(jié)果文件，動(dòng)態(tài)繪制引水路線，通過(guò)GUI圖形界面動(dòng)態(tài)、直觀的展示湖泊大循環(huán)、中循環(huán)和小循環(huán)引水調(diào)水路線圖。
[0025]本發(fā)明還提供一種基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真平臺(tái)，將OsgOcean模塊、OSG模塊以及GUI圖形界面采用持續(xù)集成和松耦合模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)完成系統(tǒng)集成，具體包括:數(shù)據(jù)層、模型層、渲染層和展示層；
[0026]其中，所述數(shù)據(jù)層用于存儲(chǔ)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括:地理空間數(shù)據(jù)、水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果、污染擴(kuò)散模型計(jì)算結(jié)果、水質(zhì)水量調(diào)度模型計(jì)算結(jié)果和模型數(shù)據(jù)；
[0027]所述模型層用于存儲(chǔ)各種建模軟件所創(chuàng)建的各類模型，模型層是對(duì)數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和加載的模塊，包括相機(jī)和漫游模塊、三維模型加載和管理模塊、文件讀取模塊、虛擬城市模型和三維大地形模型；
[0028]所述渲染層是三維可視化仿真平臺(tái)的核心模塊，通過(guò)OSG模塊進(jìn)行所需場(chǎng)景模型的渲染；
[0029]所述展示層用于將渲染層處理后得到的各種渲染結(jié)果進(jìn)行顯示。
[0030]優(yōu)選的，所述展示層包括三維地形可視化顯示模塊、三維水體可視化顯示模塊、三維建筑可視化顯示模塊、三維流場(chǎng)可視化顯示模塊、引水路線可視化顯示模塊、污染擴(kuò)散可視化顯示模塊以及天空盒與自然現(xiàn)象可視化顯示模塊。
[0031]本發(fā)明的有益效果如下:
[0032]本發(fā)明提供的基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法及仿真平臺(tái)，基于0SG，OsgOcean,C++/CLI和持續(xù)集成松耦合模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，具有操作方便、易于擴(kuò)展、實(shí)時(shí)高效的優(yōu)點(diǎn)，能滿足大范圍地形和海量空間數(shù)據(jù)三維可視化仿真的需求，實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)字湖泊真實(shí)仿真的需要?？梢詰?yīng)用在水利水電工程、城市規(guī)劃、突發(fā)時(shí)間應(yīng)急處理和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明提供的基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法的流程示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明提供的基于消息隊(duì)列的雙線程通訊機(jī)制的流程示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明提供的基于消息隊(duì)列的雙線程通訊機(jī)制的一種具體的流程示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明提供的基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0038]如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，包括以下步驟:
[0039]SI，構(gòu)建湖泊所在區(qū)域的三維數(shù)字地形模型；以及，構(gòu)建地物模型和地表衍生物模型；
[0040]具體的，可以采用地理信息系統(tǒng)軟件如ArcGIS導(dǎo)入目標(biāo)地形的DEM(數(shù)字高程模型)數(shù)據(jù)，得到目標(biāo)地形的初始形態(tài)，再對(duì)其進(jìn)一步執(zhí)行校準(zhǔn)、裁剪和拼接等操作，生成符合要求的三維數(shù)字地形模型。
[0041]地物模型和地表衍生物模型可以采用一些已知的輔助建模軟件建模，例如:采用3DS MAX、Ph0t0Sh0p等建模軟件構(gòu)建地物模型，如:橋梁、道路等；使用SpeedTree軟件構(gòu)建一般地表衍生物模型，如:樹(shù)木花草模型等。其中，SpeedTree是一款專門的三維樹(shù)木建模軟件
[0042]S2，將所述地物模型和所述地表衍生物模型加載到所述三維數(shù)字地形模型的對(duì)應(yīng)地理位置上，得到三維數(shù)字地形及地理環(huán)境場(chǎng)景；
[0043]具體的，可以使用Terra Vista軟件將地物模型和地表衍生物模型加載到對(duì)應(yīng)的地理位置上，同時(shí)也可以添加一些其他輔助要素，如:電線桿、花壇等。其中，Terra Vista是一款地形建模軟件。
[0044]S3，在所述三維數(shù)字地形及地理環(huán)境場(chǎng)景基礎(chǔ)上，使用OSG模塊作為底層三維渲染引擎進(jìn)行場(chǎng)景渲染；同時(shí)，采用OsgOcean模塊進(jìn)一步模擬仿真渲染水流和天氣效果，得到三維數(shù)字湖泊地形環(huán)境場(chǎng)景；其中，通過(guò)模擬得到的水流場(chǎng)景和天氣效果場(chǎng)景通過(guò)人機(jī)交互機(jī)制控制，進(jìn)行場(chǎng)景更新。
[0045]為使生成的數(shù)字湖泊虛擬仿真場(chǎng)景更加逼真和自然，本發(fā)明中，還需要對(duì)場(chǎng)景效果進(jìn)行渲染，具體的，采用OSG模塊，對(duì)符合地形要求的數(shù)字湖泊水面和水體進(jìn)行渲染，通過(guò)添加多種天空背景和多種更改湖泊水環(huán)境的回調(diào)操作，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)水波的大小、水面的反射與折射、水底的光照、海面的光暈、海底的霧等效果。通過(guò)添加天氣環(huán)境效果模塊，增加了虛擬現(xiàn)實(shí)的真實(shí)感。
[0046]其中，OSG模塊作為面向?qū)ο蟮母唠A渲染引擎，除了開(kāi)源和平臺(tái)無(wú)關(guān)性外，OSG對(duì)OpenGL進(jìn)行了封裝，并在此基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)框架，使得開(kāi)發(fā)者可以擺脫繁雜的底層編程細(xì)節(jié)，能夠快速高效的完成三維場(chǎng)景的構(gòu)建和渲染，便于應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和管理。能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互、可以采用多種LOD技術(shù)、能動(dòng)態(tài)裁剪和渲染圖元，支持大地形、海量數(shù)據(jù)的渲染和交互操作。采用OSG模塊作為底層三維渲染引擎，而使用OsgOcean模塊作為水流渲染引擎。其中，OsgOcean是OSG的擴(kuò)展水體模塊，特點(diǎn)是可以逼真地實(shí)現(xiàn)大面積水域仿真，它利用網(wǎng)格劃分和快速傅里葉變換來(lái)重現(xiàn)水面的構(gòu)建，并可以調(diào)節(jié)水浪的大?。煌ㄟ^(guò)Shader語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)湖底的真實(shí)情景、水面的反射與折射、水底的光照、湖面的光暈、湖底的霧效果等。其中，shader語(yǔ)言也稱為著色語(yǔ)言。
[0047]具體可以采用圖2、圖3所示的基于消息隊(duì)列的雙線程通訊機(jī)制進(jìn)行場(chǎng)景更新:
[0048]S31,使用 C++/CLI 技術(shù)設(shè)計(jì) GUI (Graphical User Interface)圖形界面，為一種用戶友好的操作界面；
[0049]S32,分別創(chuàng)建⑶I線程和OSG渲染線程；使⑶I和OSG運(yùn)行在不同的線程上，它們之間通過(guò)消息隊(duì)列進(jìn)行通訊，完成系統(tǒng)的操作和控制，具體的:
[0050]所述⑶I線程不斷檢測(cè)是否接收到操作者通過(guò)所述⑶I圖形界面發(fā)送的三維流場(chǎng)展示命令，當(dāng)檢測(cè)到時(shí)，所述GUI線程將接收到的所述三維流場(chǎng)展示命令發(fā)送到消息隊(duì)列中；
[0051]所述OSG渲染線程循環(huán)讀取消息隊(duì)列中的消息，當(dāng)所述OSG渲染線程讀取到消息隊(duì)列中的三維流場(chǎng)展示命令時(shí)，觸發(fā)一個(gè)流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)；
[0052]S33，通過(guò)所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)進(jìn)行場(chǎng)景更新。
[0053]本步驟中，具體包括以下三種情形:
[0054](I)流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)根據(jù)傳遞的文件名參數(shù)，利用文件讀取類讀取水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果文件，并進(jìn)行處理；
[0055]所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)將處理結(jié)果附加到需要加載的模型上，仿真并加載水流流場(chǎng)，得到渲染結(jié)果；然后用該渲染結(jié)果更新原場(chǎng)景，并顯示在GUI圖形界面上。
[0056](2)流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)根據(jù)傳遞的文件名參數(shù)，利用文件讀取類讀取污染擴(kuò)散模型計(jì)算的結(jié)果文件，通過(guò)動(dòng)畫(huà)模擬污染物擴(kuò)散過(guò)程；
[0057](3)流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)根據(jù)傳遞的文件名參數(shù)，利用文件讀取類讀取水質(zhì)水量調(diào)度模型計(jì)算的結(jié)果文件，動(dòng)態(tài)繪制引水路線，通過(guò)GUI圖形界面動(dòng)態(tài)、直觀的展示湖泊大循環(huán)、中循環(huán)和小循環(huán)引水調(diào)水路線圖。
[0058]本發(fā)明提供的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，不僅具有傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中具有的多種漫游功能、多相機(jī)控制、天氣和環(huán)境特性設(shè)置等功能，而且基于水動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果、污染擴(kuò)散模型計(jì)算結(jié)果和水質(zhì)水量調(diào)度模型計(jì)算的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了湖泊三維風(fēng)生流場(chǎng)的展示、污染物擴(kuò)散的仿真和水質(zhì)水量調(diào)度引水路線的動(dòng)畫(huà)播放。
[0059]三維仿真對(duì)大范圍地形和實(shí)時(shí)渲染的計(jì)算是十分耗時(shí)，需要配備高性能計(jì)算機(jī)，配置要求建議如下:CPU:推薦主頻2.0GHz及以上，支持GPU編程；內(nèi)存:推薦4G及以上；硬盤:推薦250G以上；顯卡:選擇支持OSG渲染的顯卡,推薦NViDIA Quadro系列顯卡。
[0060]如圖4所示，本發(fā)明還提供一種基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真平臺(tái)，采用持續(xù)集成和松耦合模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)完成系統(tǒng)集成，具體包括:數(shù)據(jù)層、模型層、渲染層和展示層；采用持續(xù)集成和松耦合模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)完成系統(tǒng)集成，使系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性。
[0061]其中，所述數(shù)據(jù)層用于存儲(chǔ)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括:地理空間數(shù)據(jù)、水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果、污染擴(kuò)散模型計(jì)算結(jié)果、水質(zhì)水量調(diào)度模型計(jì)算結(jié)果和模型數(shù)據(jù)；
[0062]所述模型層用于存儲(chǔ)各種建模軟件所創(chuàng)建的各類模型，模型層是對(duì)數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和加載的模塊，包括相機(jī)和漫游模塊、三維模型加載和管理模塊、文件讀取模塊、虛擬城市模型和三維大地形模型；通過(guò)自定義相機(jī)和多種漫游路徑的設(shè)置，操作者可以快速、方便的實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景的漫游；
[0063]所述渲染層是三維可視化仿真平臺(tái)的核心模塊，通過(guò)OSG模塊進(jìn)行所需場(chǎng)景模型的渲染；
[0064]所述展示層用于將渲染層處理后得到的各種渲染結(jié)果進(jìn)行顯示。展示層包括三維地形可視化顯示模塊、三維水體可視化顯示模塊、三維建筑可視化顯示模塊、三維流場(chǎng)可視化顯示模塊、引水路線可視化顯示模塊、污染擴(kuò)散可視化顯示模塊以及天空盒與自然現(xiàn)象可視化顯示模塊。
[0065]本發(fā)明結(jié)合OSG強(qiáng)大的三維渲染能力，通過(guò)改進(jìn)OsgOcean模塊實(shí)現(xiàn)了數(shù)字湖泊的三維仿真。通過(guò)添加更多的特征地物三維模型和房屋，樹(shù)木、電線桿等模型，構(gòu)建了一個(gè)大范圍地形的三維數(shù)字湖泊仿真環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)湖泊水網(wǎng)調(diào)度的三維虛擬現(xiàn)實(shí)仿真，為決策者提供直觀、逼真的視覺(jué)效果，并用于輔助決策。
[0066]本發(fā)明提供的基于OSG，OsgOcean, C++/CLI和持續(xù)集成松耦合模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，具有操作方便、易于擴(kuò)展、實(shí)時(shí)高效的優(yōu)點(diǎn)，能滿足大范圍地形和海量空間數(shù)據(jù)三維可視化仿真的需求，實(shí)現(xiàn)了三維數(shù)字湖泊真實(shí)仿真的需要?？梢詰?yīng)用在水利水電工程、城市規(guī)劃、突發(fā)時(shí)間應(yīng)急處理和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。
[0067]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，其特征在于，包括以下步驟: Si，構(gòu)建湖泊所在區(qū)域的三維數(shù)字地形模型；以及，構(gòu)建地物模型和地表衍生物模型；S2，將所述地物模型和所述地表衍生物模型加載到所述三維數(shù)字地形模型的對(duì)應(yīng)地理位置上，得到三維數(shù)字地形及地理環(huán)境場(chǎng)景； S3，在所述三維數(shù)字地形及地理環(huán)境場(chǎng)景基礎(chǔ)上，使用OSG模塊作為底層三維渲染引擎進(jìn)行場(chǎng)景渲染；同時(shí)，采用OsgOcean模塊進(jìn)一步模擬仿真渲染水流和天氣效果，得到三維數(shù)字湖泊地形環(huán)境場(chǎng)景；其中，通過(guò)模擬得到的水流場(chǎng)景和天氣效果場(chǎng)景通過(guò)人機(jī)交互機(jī)制控制，進(jìn)行場(chǎng)景更新；具體采用以下方法進(jìn)行場(chǎng)景更新: S31，使用C++/CLI技術(shù)設(shè)計(jì)⑶I圖形界面； S32，分別創(chuàng)建⑶I線程和OSG渲染線程； 所述GUI線程不斷檢測(cè)是否接收到操作者通過(guò)所述GUI圖形界面發(fā)送的三維流場(chǎng)展示命令，當(dāng)檢測(cè)到時(shí)，所述GUI線程將接收到的所述三維流場(chǎng)展示命令發(fā)送到消息隊(duì)列中；所述OSG渲染線程循環(huán)讀取消息隊(duì)列中的消息，當(dāng)所述OSG渲染線程讀取到消息隊(duì)列中的三維流場(chǎng)展示命令時(shí)，觸發(fā)一個(gè)流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)； S33，通過(guò)所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)進(jìn)行場(chǎng)景更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，其特征在于，SI中，所述三維數(shù)字地形模型通過(guò)以下方法構(gòu)建:采用地理信息系統(tǒng)軟件導(dǎo)入目標(biāo)地形的DEM數(shù)據(jù)，得到目標(biāo)地形的初始形態(tài)，再對(duì)其進(jìn)一步執(zhí)行校準(zhǔn)、裁剪和拼接操作，生成符合要求的三維數(shù)字地形模型； 所述地物模型通過(guò)以下方法構(gòu)建:采用3DS MAX或Photoshop輔助建模軟件構(gòu)建地物模型； 所述地表衍生物模型通過(guò)以下方法構(gòu)建:使用SpeedTree軟件構(gòu)建地表衍生物模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，其特征在于，S2具體為:使用Terra Vista軟件將地物模型和地表衍生物模型加載到所述三維數(shù)字地形模型對(duì)應(yīng)的地理位置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，其特征在于，S33具體為: 所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)根據(jù)傳遞的文件名參數(shù)，利用文件讀取類讀取水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果文件，并進(jìn)行處理； 所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)將處理結(jié)果附加到需要加載的模型上，仿真并加載水流流場(chǎng)，得到渲染結(jié)果；然后用該渲染結(jié)果更新原場(chǎng)景，并顯示在GUI圖形界面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真方法，其特征在于，S33具體為: 所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)根據(jù)傳遞的文件名參數(shù)，利用文件讀取類讀取污染擴(kuò)散模型計(jì)算的結(jié)果文件，通過(guò)動(dòng)畫(huà)模擬污染物擴(kuò)散過(guò)程；和/或 所述流場(chǎng)展示回調(diào)函數(shù)根據(jù)傳遞的文件名參數(shù)，利用文件讀取類讀取水質(zhì)水量調(diào)度模型計(jì)算的結(jié)果文件，動(dòng)態(tài)繪制引水路線，通過(guò)GUI圖形界面動(dòng)態(tài)、直觀的展示湖泊大循環(huán)、中循環(huán)和小循環(huán)引水調(diào)水路線圖。
6.一種基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真平臺(tái)，其特征在于，將OsgOcean模塊、OSG模塊以及GUI圖形界面采用持續(xù)集成和松耦合模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)完成系統(tǒng)集成，具體包括:數(shù)據(jù)層、模型層、渲染層和展示層； 其中，所述數(shù)據(jù)層用于存儲(chǔ)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括:地理空間數(shù)據(jù)、水動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果、污染擴(kuò)散模型計(jì)算結(jié)果、水質(zhì)水量調(diào)度模型計(jì)算結(jié)果和模型數(shù)據(jù)； 所述模型層用于存儲(chǔ)各種建模軟件所創(chuàng)建的各類模型，模型層是對(duì)數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和加載的模塊，包括相機(jī)和漫游模塊、三維模型加載和管理模塊、文件讀取模塊、虛擬城市模型和三維大地形模型； 所述渲染層是三維可視化仿真平臺(tái)的核心模塊，通過(guò)OSG模塊進(jìn)行所需場(chǎng)景模型的渲染； 所述展示層用于將渲染層處理后得到的各種渲染結(jié)果進(jìn)行顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于OSG的數(shù)字湖泊三維可視化仿真平臺(tái)，其特征在于，所述展示層包括三維地形可視化顯示模塊、三維水體可視化顯示模塊、三維建筑可視化顯示模塊、三維流場(chǎng)可視化顯示模塊、引水路線可視化顯示模塊、污染擴(kuò)散可視化顯示模塊以及天空盒與自然現(xiàn)象可視 化顯示模塊。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103559739SQ201310598376
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】周建中, 劉懿, 莫莉, 嚴(yán)冬, 閆寶偉, 黃牧濤, 潘立武, 畢勝, 張華杰, 趙越, 張煒, 王鵬程, 徐赫, 周圣杰, 寧文瑤, 陳璐, 趙娜, 曾小凡, 鄒強(qiáng), 郭俊, 葉磊, 吳江, 李純龍, 張海榮, 孟長(zhǎng)青, 謝蒙飛, 盧鵬, 朱雙, 袁柳, 丁小玲, 李銀銀, 王超, 王華為, 馮宇, 程京京, 陳芳, 牛廣利 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)