將三維技術(shù)應(yīng)用在水利水電建設(shè)中

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【摘要】三維可視化技術(shù)應(yīng)用到水利水電建設(shè)中有助于提升水利工程建設(shè)質(zhì)量，幫助設(shè)計人員準(zhǔn)確獲取有價值的信息，為施工人員開展施工作業(yè)提供更多重要依據(jù)。文章在介紹三維可視化技術(shù)的內(nèi)涵和特征后，對三維可視化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，從地理三維模式、資產(chǎn)信息的智能化查詢、三維數(shù)字平臺、3D可視化技術(shù)等應(yīng)用方面進(jìn)行了探究，通過以具體案例為研究對象，對基于AR技術(shù)下的三維可視化技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用做出了詳細(xì)解釋。結(jié)果表明，三維可視化技術(shù)具有良好的實用性，能夠?qū)崿F(xiàn)水利水電工程的智能化管理。

【關(guān)鍵詞】三維可視化技術(shù)；水利水電工程；AR技術(shù)；智能化管理

1三維可視化平臺的主要結(jié)構(gòu)

三維可視化的結(jié)構(gòu)主要由三維封裝層、三維數(shù)據(jù)訪問層、地理信息服務(wù)層、OpenGL底層等構(gòu)成，三維可視化技術(shù)在水利水電中的應(yīng)用，以O(shè)penGL底層作為基礎(chǔ)。平臺軟件中的基礎(chǔ)三維平臺包括工程建設(shè)管理與決策支持系統(tǒng)、水電運行管理與決策支持系統(tǒng)和環(huán)保水保管理系統(tǒng)等。三維數(shù)據(jù)的訪問層為數(shù)據(jù)操作和空間的計算等提供了必要支撐。地理信息服務(wù)層的專業(yè)功能較多，即三維模型、植被、地形修改和淹沒分析等，業(yè)務(wù)應(yīng)用層能夠?qū)λ姌I(yè)務(wù)需求了解后進(jìn)行有效制定和開發(fā)。

2三維可視化技術(shù)在水利水電工程中的具體應(yīng)用

三維可視化技術(shù)是借助三維空間的展示讓人們了解到更多復(fù)雜數(shù)據(jù)，通過人機交互系統(tǒng)的輔助，為建設(shè)人員提供更多海量數(shù)據(jù)。

2.1地理三維模式的應(yīng)用，實現(xiàn)智慧決策功能

水利水電測繪人員根據(jù)具體的工作要求，獲取重要數(shù)據(jù)信息，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息建立流域地理信息模型，展示出高程變化、流域地形、河道信息等，測繪人員采用水流演進(jìn)算法計算洪水演進(jìn)和水位漲落，幫助管理人員根據(jù)汛限水位進(jìn)行信息處理，讓相關(guān)人員及時了解防汛中存在的不足和管理弱點，為開展指揮決策和做出防汛方案奠定基礎(chǔ)。

2.2資產(chǎn)信息庫的應(yīng)用，形成資產(chǎn)信息的智能化查詢

在水利工程和流域水電工程建設(shè)中，通過建立專門的資產(chǎn)信息庫，降低資產(chǎn)浪費，強化資產(chǎn)管理效果。例如，施工人員根據(jù)設(shè)備列表對資產(chǎn)進(jìn)行管理，設(shè)備信息與三維模型、信息庫等進(jìn)行對應(yīng)后，可以了解設(shè)備臺賬信息。同時，施工人員利用資產(chǎn)信息庫對信息庫中存在的設(shè)備缺陷、圖紙信息等進(jìn)行管理，降低資源的浪費。

2.3三維數(shù)字平臺的利用，開展智能監(jiān)視和巡察

傳統(tǒng)的監(jiān)視查詢平臺主要應(yīng)用二維界面為主，操作人員在運用相關(guān)的系統(tǒng)對水利水電建設(shè)中的實際情況開展實時監(jiān)督和把控。而三維數(shù)字平臺中相關(guān)操作人員能夠了解三維空間中的儀表設(shè)備和閥門設(shè)備等信息，通過提前設(shè)立想要巡查的線路提升工作效率，而一旦出現(xiàn)故障問題，操作人員應(yīng)結(jié)合相關(guān)報警信息對實際中存在的問題進(jìn)行檢查，實現(xiàn)三維智能定位，全面掌握報警設(shè)備的信息。另外，相關(guān)操作人員還可以借助數(shù)字化平臺觀看現(xiàn)場視頻，準(zhǔn)確把握好現(xiàn)場實時信息，再對這些信息進(jìn)行有效驗證，實現(xiàn)對現(xiàn)場交叉性作業(yè)的有效監(jiān)控。

2.43D可視化技術(shù)的運用，建立智能化施工現(xiàn)場

水利水電建設(shè)中操作人員結(jié)合3D可視化技術(shù)對水利水電施工現(xiàn)場的地形或者地上建筑物等建立數(shù)字化模型，能夠真實反映出建設(shè)的情況、建筑物整體上的布局或者地基的開挖程度，數(shù)字化建模中還能夠直接顯示出填充的三維過程和更多有價值的信息，數(shù)字化建模的創(chuàng)建過程的流程如下所示。①數(shù)字地形模型（DTM）收集地表點的空間坐標(biāo)（X、Y、Z）和實際測繪中所收集到的各種物體的屬性等，通過構(gòu)建數(shù)據(jù)特征表示出征地物的模型特征。②數(shù)字地形模型（DTM）還能夠?qū)λ幍牡匦伍_展有效的充填和切割，而該模型主要是由三角形所構(gòu)成，這些三角形的性質(zhì)特征在角度、面積、海拔、坡度等方面都不同。③通過建立施工系統(tǒng)的三維模型，以對實際中存在的情況進(jìn)行展示和輸出，保障該模型的可視化功能和構(gòu)建三維GIS空間。④廣泛應(yīng)用CAD圖形建模技術(shù)。這一技術(shù)主要是借助CAD軟件建立系統(tǒng)，并且還可以運用鼠標(biāo)對模型庫進(jìn)行繪制。

2.5VR技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建三維數(shù)字化電廠

三維數(shù)字化電廠將廠房內(nèi)的攝像頭進(jìn)行建模后，接入安全生產(chǎn)監(jiān)控視頻和門禁監(jiān)控視頻，掌握安全生產(chǎn)的情況有助于對現(xiàn)場狀況進(jìn)行實時監(jiān)督和把控，其所發(fā)揮出的重要優(yōu)勢如表1所示。

3工程實例的分析

以某省水利樞紐為研究對象，該項目是我國重要的水利工程之一，總體預(yù)算達(dá)到31億元，開工建設(shè)的時間是在2013年，大壩的長度498m，高度48m，正常的蓄水位在56m左右。

3.1水工建筑物三維模型的構(gòu)建

該水壩工程對水工建筑物的位置和建筑物形體等都進(jìn)行了提前設(shè)計，并在設(shè)計中對三維模型予以高度重視。首先，三維模型在設(shè)計時，需要對建筑物的基本信息進(jìn)行全面獲取，然后再對信息進(jìn)行分析和提取。建筑物典型斷面的相關(guān)信息，其水工建筑模型需要與平面圖像幾何尺寸保持一致，導(dǎo)入3DsMax，對實體對象進(jìn)行任意的旋轉(zhuǎn)、平移和組合、計算。在獲取三維實體模型后，根據(jù)不同建筑物特征，選擇好對應(yīng)材質(zhì)后，對模型開展貼圖處理，進(jìn)而設(shè)計出三維實體模型。

3.2獲取真實場景

水利水電建設(shè)時，施工人員應(yīng)第一時間了解到該水壩工程的情況，通過在現(xiàn)場布置大量視頻監(jiān)控攝像頭，對圖像開展有效傳輸，然后在相匹配的圖像傳輸系統(tǒng)中，利用攝像頭，展示施工建設(shè)的全貌，幫助施工人員全面觀察，提前做好各項施工準(zhǔn)備工作，降低各項事故的發(fā)生幾率，提升工作效率和保障整體施工進(jìn)度。3.3注冊相應(yīng)的硬件相機施工人員將攝像頭安裝在RT-GPS上，通過設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，注冊相機。借助相機展示虛擬場景，幫助施工人員開展各個環(huán)節(jié)的施工，從而了解到施工中可能存在的風(fēng)險，及時對問題進(jìn)行解決，保障施工的進(jìn)度和速度。

3.4借助AR技術(shù)搭建可視化工程

虛擬相機在注冊之后，能夠?qū)ㄖ锏挠跋襁M(jìn)行直接利用，將虛擬的建筑模型與真實施工圖像放在一個空間內(nèi)，將真實場景與建筑圖像重疊在一起，直接反映虛擬物體在空間上的關(guān)系，使現(xiàn)實效果得到提升。另外，設(shè)計人員在對兩張圖像每個像素進(jìn)行辨認(rèn)后，確保虛擬物體能夠在真實場景中進(jìn)行有效重疊，當(dāng)出現(xiàn)真實的場景成像點后，將其作為虛擬成像點。

3.5仿真培訓(xùn)

流域梯級水電在運行過程中，主要采用集控中心的方法進(jìn)行把控，但是由于之前該電站只對監(jiān)控的對象予以把控，這就導(dǎo)致監(jiān)控的效果差強人意。但是，在水利建設(shè)工程中，通過仿真培訓(xùn)，借助三維可視化技術(shù)，能夠增強該水電站工作人員的操作能力，提升監(jiān)控效果。

4結(jié)語

三維可視化技術(shù)應(yīng)用到水利水電工程中，幫助施工人員擁有更多可以利用的資源和信息，提升施工效率。三維可視化技術(shù)中的圖像從二維技術(shù)向三維技術(shù)轉(zhuǎn)變，展現(xiàn)出更加清晰的圖像畫面，能夠為各項決策提供重要依據(jù)，提升管理力度，保障各項管理工作有條理。三維可視化技術(shù)會使水利水電工程的建設(shè)趨于數(shù)字化和可視化、智能化發(fā)展，從而實現(xiàn)水利水電工程的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]荊鑫.水利工程運行管理中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2021，49(1):212-214.

[2]馬瑞，董玲燕，義崇政.基于物聯(lián)網(wǎng)與三維可視化技術(shù)的大壩安全管理平臺及其實現(xiàn)[J].長江科學(xué)院院報，2019，36(10):111-116.

[3]吳統(tǒng)碧.三維可視化技術(shù)在水利工程質(zhì)量檢測中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2018，46(9):144-146.

[4]柴啟蕾.基于可視化技術(shù)的水壩安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[D].長沙：湖南大學(xué)，2017.

作者：孫洪秀  單位：青州市水利建筑總公司