可视化技术在洪水风险图编制中的应用研究

摘要

可视化技术在国民经济各个领域中有着广泛的应用价值和广阔的应用前景。可视化技术在洪水风险图中的应用，能够为决策者提供有效的决策信息。目前洪水风险图的编制在我国起步不久，采用可视化技术来表达洪水风险信息的研究尚处于发展阶段。本文在吸取了计算机图形学、地理信息系统等领域大量先进理论成果的基础上，对于洪水风险图编制中逃生路线的选择以及流域地形的可视化显示做了研究工作。使决策者可以直观地了解各种频率下洪水的淹没范围及相应的避险方案，能够正确地做出避险决策，具有实际的应用价值。 论文介绍了目前国内外在洪灾损失评估方面的研究情况。给出了淹没范围的显示与计算方法。同时根据洪水的淹没范围等相关因素设计淹没区逃生路线。本论文应用“点线结合型”方法分析避难逃生路径。结合分析淹没区域的淹没范围、淹没水深以及洪水的到达时间确定撤离方向。运用了最短路径的计算法则和Dijkstra算法，对路网分析筛选，采用半理论、半经验的路权函数计算迁移路权，划分避难逃生单元，选取避难场所，分析设计最佳避难逃生路线，并在Acrgis9.0下绘制淹没区域的逃生路线，显示出在洪水来临前期，受灾区人口、牲畜和可移动财产安全转移路线，为风险图编制的进一步完善奠定了基础，为决策者提供有效的抗险救灾依据。 本文系统地应用了基于opneGL的三维地形可视化实现的相关理论、技术和算法，具体包括opneGL的工作原理及相关技术、改进的离散数据网格化算法、三维地形模型的构建技术、真实感图形的实现理论、坐标的查询技术以及人机交互的实现技术，以windowsxp系统和VisualC++6.0为平台，开发了三维地形可视化系统。该系统能够接受TXT格式的离散数据并进行预处理，实现线框、不同设色、光照、纹理映射等不同模式的三维地形可视化，能够显示不同频率洪水的淹没范围，并根据淹没范围计算淹没面积，为洪水风险图提供更多信息。 本课题具有较重要的理论和实践意义。在理论上，对改进的离散数据网格化算法、三维地形建模、坐标查询等三维地形可视化实现的相关技术进行了分析研究；同时将Dijkstra算法等数学算法应用于工程领域。在实践上，构建了一个数字化、可视化的三维地形和逃生路线图，为风险分析提供了一个科学有效、简便直观的可视化分析途径，为风险决策分析提供方便。本文的工作是辽河左岸典型河段洪水风险图编制研究项目的一部分，该项目获得辽宁省科技进步二等奖。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1洪水风险信息可视化概述

1.1.1风险信息可视化技术的背景及含义

1.1.2可视化技术的发展

1.1.3风险信息可视化的研究价值

1.1.4国内外研究现状与发展趋势

1.2可视化技术的应用

1.2.1可视化在洪水风险图编制的应用

1.2.2可视化在土木水利工程中的应用

1.3洪水风险图概述

1.3.1洪水风险图概念

1.3.2风险图淹没分析技术发展概况

1.3.3洪水风险图的绘制

1.4本文研究的主要内容

1.4.1论文的选题依据

1.4.2论文的研究意义

1.4.3论文主要研究内容

1.5论文的组织结构

2显示前处理技术

2.1数字地域模型

2.1.1概述

2.1.2本系统采用的DEM模型

2.1.3 DEM高程数据生成方式

2.2算法流程设计

2.2.1 GIS与Mikell数据的导出

2.2.2功能分析与Utraedite数据处理

2.2.3读取数据设计思路

2.3数据输出

2.3.1程序代码

2.3.2结果评价

2.4本章小结

3地形的真实感显示

3.1地形数据的读取

3.1.1地形概况

3.1.2地形网格剖分

3.1.3地形与水文数据读取

3.2地形的绘制

3.2.1 OpenGL概述

3.2.2 OpenGL特点及功能

3.2.3地形的绘制方法

3.3地形的显示模式

3.3.1地形的实时显示

3.3.2程序代码

3.3.3显示结果评价

3.4本章小结

4淹没区洪灾损失评估

4.1引言

4.2洪灾损失评估

4.2.1洪灾损失评估概述

4.2.2洪水灾害特点

4.2.3洪灾损失评估研究现状

4.2.4洪灾损失评估模型及方法

4.2.5洪灾损失评估步骤

4.3模拟洪水淹没特性网

4.3.1模拟淹没特性网的建立

4.3.2淹没范围演示

4.3.3算法思路及程序代码

4.4本章小结

5逃生路线的设计

5.1引言

5.2淹没地区撤离路线分析

5.2.1最佳路线分析概述

5.2.2选取原则

5.3避难场所的选择

5.3.1地形状况分析

5.3.2避难场所的选取原则

5.4逃生路线

5.4.1最短路径的数学模型

5.4.2 Dijkstra算法求解最短路径

5.4.3洪灾迁移路权计算模型

5.4.4路线设计

5.5本章小结

结论

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢