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面向数字孪生场景的三维水质推演仿真方法
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作者 刘成堃 张航 +2 位作者 靖争 杨星玥 张力 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第8期189-196,共8页
针对现有可视化方法难以直观动态呈现三维水质的推演过程的普遍性问题,研究了三维水质模型计算结果与数字孪生场景的集成模式,提出了面向数字孪生场景的三维水质推演仿真方法,实现了三维水质推演过程的直观、准确、流畅、动态呈现。以... 针对现有可视化方法难以直观动态呈现三维水质的推演过程的普遍性问题,研究了三维水质模型计算结果与数字孪生场景的集成模式,提出了面向数字孪生场景的三维水质推演仿真方法,实现了三维水质推演过程的直观、准确、流畅、动态呈现。以南水北调中线工程丹江口水库2021年秋汛总磷浓度分布推演为例,采用三维水质模型开展复演分析,将分析结果在数字孪生场景中集成,模拟有机污染物的转移和扩散过程。应用结果表明该方法相较于传统二维平面展示方法具有效果更加直观、信息承载更加丰富的优势,可以在数字孪生场景中动态呈现分层水质指标的推演过程。 展开更多
关键词 三维水质 数字孪生 推演仿真 水动力水质模型 南水北调工程 丹江口水库
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水利数字孪生平台三维模拟仿真技术研究与应用 被引量:18
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作者 张力 张航 +1 位作者 刘成堃 祝宪章 《人民长江》 北大核心 2023年第8期9-18,共10页
三维模拟仿真技术是水利数字孪生平台建设的重要基础,为水利要素及水利治理管理过程的数字化映射、智能化模拟提供关键支撑。为进一步驱动各类水利模型的协同高效运算,推进对流域和水利工程管理活动的智慧化模拟,需对水利三维模拟仿真... 三维模拟仿真技术是水利数字孪生平台建设的重要基础,为水利要素及水利治理管理过程的数字化映射、智能化模拟提供关键支撑。为进一步驱动各类水利模型的协同高效运算,推进对流域和水利工程管理活动的智慧化模拟,需对水利三维模拟仿真的流程框架和关键技术进行研究和应用。其中,基于IFC、CityGML等标准,将多种主流BIM平台数据模型与水利GIS场景数据进行深度对接融合,并实现融合数据与不同尺度数字化场景的关联映射,构建形成GIS+BIM多源融合、多维度、多尺度的水利数字孪生场景。基于基础空间分析功能,进一步接入水利专业模型,实现各种定制水利业务的三维模拟仿真,并结合云渲染技术提升三维可视化的保真度和质量。研究成果初步形成了水利数字孪生三维模拟仿真全链条解决方案,并通过多个数字孪生项目实例展示了其应用效果。结果表明,所提出的水利三维模拟仿真技术能够为智慧水利建设提供有力支撑与技术驱动。 展开更多
关键词 数字孪生 模拟仿真 三维可视化 智慧水利 GIS 流域管理
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基于改进遗传算法的省级医疗中心选址研究 被引量:6
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作者 刘成堃 贾涛 +3 位作者 高琦丽 王玉龙 秦昆 陶红兵 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第6期13-18,25,共7页
针对公共设施选址问题中因多目标约束条件造成的复杂空间搜索问题,提出了一种基于遗传算法的P-中值模型,以设施点与供应点间的分配关系作为基因序列,将出行时间消耗、建设投入成本、容量限制条件等因素构成目标函数,用于设施供需分配过... 针对公共设施选址问题中因多目标约束条件造成的复杂空间搜索问题,提出了一种基于遗传算法的P-中值模型,以设施点与供应点间的分配关系作为基因序列,将出行时间消耗、建设投入成本、容量限制条件等因素构成目标函数,用于设施供需分配过程中的优化求解。同时从初始种群构成方式和变异率两方面对遗传算法进行改进以提高求解准确性。实验将该模型运用于河南省省级医疗中心选址,并结合多种评价指标得出多样化的医疗中心布局方案,验证了模型的有效性和可行性。 展开更多
关键词 P-中值模型 遗传算法 设施选址 医疗中心
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3DGIS支持下的洪水风险三维动态推演 被引量:9
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作者 刘成堃 马瑞 义崇政 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第10期117-121,共5页
为提升MIKE FLOOD模型洪水风险展示中淹没区域细节的认知,动态反映发生溃口等险情时的洪水扩散过程,总结了洪水风险的现有表达手段,研究了洪水过程在3DGIS场景中的融合和表达方法,形成了一套可用于洪水风险三维动态推演的程序框架。以... 为提升MIKE FLOOD模型洪水风险展示中淹没区域细节的认知,动态反映发生溃口等险情时的洪水扩散过程,总结了洪水风险的现有表达手段,研究了洪水过程在3DGIS场景中的融合和表达方法,形成了一套可用于洪水风险三维动态推演的程序框架。以雄安新区内的主要河流南拒马河为例,基于MIKE11和MIKE21模型计算溃堤后的洪水过程,并以Open Scene Graph技术搭建三维GIS环境,在真实的三维地形地貌环境下进行洪水过程的动态推演分析。试验结果表明该方法相较于传统二维风险图方法具有细节表达和动态模拟上的优势,可以在宏观、中观和微观多个尺度对淹没过程进行模拟和表达,更加直观高效地反映洪水动态过程和淹没损失情况。 展开更多
关键词 洪水风险 三维动态推演 3DGIS MIKE模型 雄安新区
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基于3D GIS的水库群联合调度多尺度模拟仿真研究 被引量:7
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作者 刘成堃 马瑞 +2 位作者 邱鑫 柳嘉 喻杉 《人民长江》 北大核心 2021年第2期212-216,共5页
为满足防洪调度过程的多尺度模拟仿真需求,总结了现有的防洪调度可视化手段,研究了在3D GIS场景中对降雨和洪水组成、水库拦蓄、库区淹没、中下游河道演进、蓄滞洪区分洪等调度过程进行多尺度模拟仿真的方法,形成了一套适用于水库群联... 为满足防洪调度过程的多尺度模拟仿真需求,总结了现有的防洪调度可视化手段,研究了在3D GIS场景中对降雨和洪水组成、水库拦蓄、库区淹没、中下游河道演进、蓄滞洪区分洪等调度过程进行多尺度模拟仿真的方法,形成了一套适用于水库群联合调度过程三维动态推演的程序框架。以1954年长江流域典型洪水为例,在该程序框架下,从宏观、中观、微观多尺度模拟了典型洪水在现有防洪工况下的调度过程。结果表明:基于3D GIS的多尺度模拟仿真方法不仅能清晰呈现防洪调度的总体概况,还可真实模拟局部区域的防洪调度形势和成效,更加直观动态地反映水库群联合调度全过程。 展开更多
关键词 联合调度 水库群 3D GIS 多尺度模拟仿真 动态可视化
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基于3DGIS的洪水时空态势推演与调度模拟研究 被引量:5
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作者 刘成堃 张力 +1 位作者 范青松 柳嘉 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2022年第8期50-57,共8页
洪水的形成和演进是一项复杂的时空过程,如何快速理解并直观呈现洪水的产生、汇集、演进和调度过程,是辅助形成科学综合决策的基础。以态势推演等理论为基础,结合洪水的特征和影响因素建立了洪水时空态势过程模型,提出了3DGIS场景下的... 洪水的形成和演进是一项复杂的时空过程,如何快速理解并直观呈现洪水的产生、汇集、演进和调度过程,是辅助形成科学综合决策的基础。以态势推演等理论为基础,结合洪水的特征和影响因素建立了洪水时空态势过程模型,提出了3DGIS场景下的洪水时空态势可视化与动态推演方法,搭建了洪水时空态势调度模拟程序框架。以2020年长江流域洪水为例,结合洪水过程的调度计算结果,运用该程序框架开展多种时空态势的分析、推演和可视化应用,在三维虚拟场景中直观展现洪水过程。结果表明:基于3DGIS的洪水时空态势推演与调度模拟方法能清晰呈现洪水的时空态势,并辅助理解洪水的演进趋势和风险,直观再现洪水的时空全过程,为防洪调度会商提供辅助支撑。 展开更多
关键词 防洪调度 时空态势推演 模拟仿真 3DGIS WEBGL 2020洪水
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3DGIS支持下的洪水淹没模拟与快速损失评估研究 被引量:3
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作者 刘成堃 马瑞 +1 位作者 张力 邱鑫 《水利水电技术》 北大核心 2020年第12期204-209,共6页
洪水过程模拟和淹没损失计算是防洪会商中的重要环节,快速呈现洪水风险并估算淹没损失是保障决策会商时效性的基础。针对现阶段研究中洪水模拟效果单一且淹没计算耗时较长的问题,基于OpenSceneGraph图形框架搭建3DGIS环境,实现了三维环... 洪水过程模拟和淹没损失计算是防洪会商中的重要环节,快速呈现洪水风险并估算淹没损失是保障决策会商时效性的基础。针对现阶段研究中洪水模拟效果单一且淹没计算耗时较长的问题,基于OpenSceneGraph图形框架搭建3DGIS环境,实现了三维环境下水体的四类淹没表达,提出了三维地形瓦片支持下的3D射线淹没损失计算方法,并以三峡库区洪水为例开展淹没模拟和损失评估。结果表明:在3DGIS环境下利用四类水体表达方法可从多角度反映洪水淹没风险,并可基于三维场景利用GPU性能加速淹没损失计算,在可接受的精度偏差范围内将计算耗时控制在1.5 s左右,较传统方法大幅减少了计算耗时。该研究可提高防洪会商中风险识别与损失计算的效率,为防洪风险评估和应急转移提供支撑。 展开更多
关键词 3DGIS 淹没模拟 损失计算 三峡库区
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面向3DGIS场景的BIM模型转换与集成研究 被引量:3
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作者 刘成堃 张力 +1 位作者 马瑞 张雄 《地理空间信息》 2022年第1期111-114,144,I0004,共6页
通过深入分析BIM模型在3DGIS场景中集成的现状、问题和难点,针对图元信息转换优化、属性信息的提取整合、模型轻量化、共享调度、全生命周期的集成管理等内容,结合IFC、CityGML等标准,提出了一种BIM模型向3DGIS场景转换与集成的框架。... 通过深入分析BIM模型在3DGIS场景中集成的现状、问题和难点,针对图元信息转换优化、属性信息的提取整合、模型轻量化、共享调度、全生命周期的集成管理等内容,结合IFC、CityGML等标准,提出了一种BIM模型向3DGIS场景转换与集成的框架。以长江水利委员会大院管理信息系统为例,论述了在形成初步三维地形场景和建筑外观模型后,在该框架下将BIM建筑模型转换并集成到3DGIS场景中的过程,验证了该方法的实用性和可操作性。 展开更多
关键词 3DGIS BIM 转换 集成 IFC CITYGML
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三维地理信息技术在智慧水利建设中的应用研究 被引量:10
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作者 马瑞 杨爱明 +4 位作者 李双平 陈远瞩 张力 张航 刘成堃 《水利水电快报》 2022年第6期132-136,共5页
智慧水利建设在数据获取实时化、信息处理自动化、服务应用智能化等环节存在诸多难题。鉴于此,阐述了国家战略对信息化建设的要求、智慧水利建设的内容以及水利+GIS融合内在驱动,分析了三维GIS赋能智慧水利的路径和手段,搭建了三维地理... 智慧水利建设在数据获取实时化、信息处理自动化、服务应用智能化等环节存在诸多难题。鉴于此,阐述了国家战略对信息化建设的要求、智慧水利建设的内容以及水利+GIS融合内在驱动,分析了三维GIS赋能智慧水利的路径和手段,搭建了三维地理信息平台,重点阐述了三维地理信息技术在信息感知与传输、信息存储与集成、信息调度与可视、信息分析与决策等方面赋能智能化服务。同时结合水利业务需求,在监测、地下管网、工程、流域等典型业务上助力智慧化管理。研究成果对水利行业空间信息科技研究和工程实践有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 地理信息 三维GIS 智慧水利 智能服务 智慧管理
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膨胀土岸坡健康在线评估与修复平台构建与应用
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作者 闫福根 王汉辉 +3 位作者 马瑞 刘成堃 钟坤 郭建华 《水利学报》 EI 2024年第11期1366-1378,共13页
构建膨胀土岸坡健康在线评估与修复全链条技术平台,是膨胀土防治中需解决的难题之一。为此,本文构建了数学模型,研发了在线评估数据实时采集技术和像素级、特征级及决策级三级数据融合技术,提出膨胀土岸坡健康度动态评估和预警算法,实... 构建膨胀土岸坡健康在线评估与修复全链条技术平台,是膨胀土防治中需解决的难题之一。为此,本文构建了数学模型,研发了在线评估数据实时采集技术和像素级、特征级及决策级三级数据融合技术,提出膨胀土岸坡健康度动态评估和预警算法,实现了岸坡“健康”“亚健康”和“隐患”状态实时评估及“不健康”预警,研发了“外隔内排”修复加固措施,构建了从信息采集融合到健康动态评估与预警再到修复加固的膨胀土岸坡防治全链条技术平台,提升了膨胀土岸坡防治水平。以南水北调渠首宋岗码头岸坡为试验载体,结果表明:平台采集的数据完整,融合度较好;2203组在线评估与预警数据与实际相符,算法可行;修复加固措施明显降低了土壤湿度和渗压值,具有推广价值。 展开更多
关键词 膨胀土 岸坡 健康在线评估 预警 平台
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