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【摘 要】三维可视化仿真技术在水电工程施工的领域里是非常重要的技术。我们通过分析水电工程三维可视化仿真的关键技术和难点，来制定出相应的解决方案。
【关键词】水电工程施工；三维可视化仿真；数字模型；空间数据
现在一大批水利水电工程随着我国水利水电事业的迅速发展而相继开工建设。但这也意味着传统的水利水电工程在施工、管理、设计方面已经无法达到要求。今天大型的水利水电工程更加提倡高效、直观和环保理念。所以现在工程设计者的目标就是要利用先进的技术来制造出具有数字化、可视化、智能化特点的大型水利水电工程。目前，水利水电工程设计领域里大力使用的计算机辅助设计技术效果明显，使得二维CAD设计得以实现，取代了传统的图版，但设计成果不直观的状况并没有因此改变。而水利工程计算机三维模型在三维建模技术的应用下应运而生。过去在预览工程完建形象的时候，只能通过沙盘模型来实现，如今借助水利工程计算机三维模型，可在建设工程中就可以看到工程的未来景象。如想知道设计方案、枢纽布置是否合理可以通过计算机三维模型来进行可视化的分析和评价。此外，设计者要想了解施工方案是否合理，利用三维动画技术模拟施工进度是一个好方法，同时也可以为设计者提供决策依据。
系统建模技术与可视化技术相结合形成的仿真技术称为三维可视化仿真。对仿真计算过程的跟踪、驾驭和结果的后处理可以通过采用图形或者图像的方式，它具有直观高效的特点。所以，要想推动水利水电工程向数字化的发展，就必须要应用可视化仿真技术。
1.施工过程中的可视化仿真系统框架模型
人们获得关于数据的直观理解和以通过可视化仿真系统来实现。如今，人们想了解复杂的现象以及客观事物本质的规律，可视化仿真系统是一个非常重要的工具。
2.水利水电工程三维建模和可视化模拟相关技术
水利水电工程三维建模与施工过程模拟是一个学科交叉、多技术综合的技术。现在，国内的许多专家学者已经对水利水电工程三维技术和可视化模拟看的非常重要，效果也非常的不错，不过就目前的研究来看，理论体系还尚不成熟，软件成果也不完善，还必须要进行专研。
2.1三维空间数据模型
水利水电工程施工场地、建筑物布置、环境是水利水电工程的可视化仿真所要研究的静态信息。并且对一些地形填挖动态的施工逻辑关系也要及时的反映出来。因此，要能够充分反应各工程对象的属性特点以及对以后数据的管理和操作，就必须要研究出可达到实现系统高效显示和快速分析的空间数据结构和有效的建模手段。地物模型和地形模型共同组成了水利水电工程的三维模型。而在设计制作整体工程的虚拟漫游动画时候，可以借助水利水电工程三维模型，通过利用3DSMax来实现。这样以来在对可视化分析和评价以及了解未来工程的具体形象，如检验设计是否得当、枢纽布置是否合理等等的时候能够有一个比较直观的认识。
2.1.1地形模型
能够反映整个工程施工场地的地貌、地形的模型被称为数字地形模型。它是所有工程建筑物以及地形动态填挖所布置的场所和受体。可以通过不规则的三角网模型来对地形表面进行描述，英文简称为TIN。按照不同的地形点规则构成的不相交的三角形被称作TIN模型。它比较适用于能够表现地形高程变化的山区。一般来说，为了能够建立水利水电工程较为复杂的地表TDM，通常都采用TIN模型，同时，利用Delaunay三角形部分算法在结合这地形高等线的数据也可以制作成TIN模型。并且由于高线数据过于密集，应在刚形成TIN的时候及时的消除细小且狭长的三角形，然后在进行一定程度的内插细化，形成高度的DTM。
2.1.2地物模型
主体工程建筑物、相关土建工程建筑物、附属工程建筑物、植被等是大型水利水电工程中地物实体的组成部分。而泄水建筑物、大坝、截流围堰、电站厂房、地下洞室、以及其他附属设施等工程是工程建筑物的组成部分。而这些在空间位置等信息中都属于静态空间数据模型。因此，在建立三维可视化数字模型的时候，要把不同的建模技术运用到不同的建筑物类型当中。
（1）参数化实体建模方法。根据一定的几何参数来制定一系列的约束方程是此方法的思想内容。最后在确定图素的形状以及位置间的组合关系时，要根据这些约束方程式来进行求解。
如果周围的一些图素发生变化时，由于它与所有的设计对象想关联，因此系统会自动的依据它与其他图素之间的约束条件来更新整个图像。
（2）特征建模方法。首先要在系统内部预先形成特征分类是这一方法的前提。然后根据用户所需的特征类型，在设计过程中添加位置约束，以此进行约束模型的建立。如果这种方法运用到水利水电工程中，可以对具有三维数字化的导流洞、放空洞进行建模。
2.2施工过程三维模拟技术
利用已建的三维模型可以对水利水电工程施工进行模拟。如果想更加直接的表现出施工的工艺和方法，分析其方案的合理性，可以利用三维软件来对施工方案的整体进度进行三维动画模拟。
生动逼真、对硬件的要求不高是三维动画的特点。并且3DMax想要完成动画关键帧设置也不难，只需记录不同帧所要做的不同操作，然后再把动画记录按钮打开即可。把布尔运算记录为动画以及记录材质贴图的变化达到动画的目的，这些都是制作施工过程三维动画模拟的方法。
2.3动画编排及多媒体制作
要想把整体的施工形象做一个全面的展示，可以通过建立三维模型和制作三维动画来实现。但空间之间的相互独立是这一方法的弊端，如果想对其整合，就要运动多媒体整合软件。例如对多媒体内容进行策划、搜集图像动画、对流程图进行绘制、整合素材以及执行测试，这些都是利用多媒体整合软件进行制作的流程和方法。
3.结束语
对复杂的水利水电公会曾腮红共系统进行分析，三维可视化仿真技术的应用给予了很大的帮助。我们通过以上的分析对这一技术有了一定的了解。可以说要想让我国的水利水电工程得到进一步的发展，就必须要加大对三维可视化仿真技术的研究力度，勇于创新，让我国的水电工程施工技术更上一层楼。
【参考文献】
[1]唐稳.水电工程施工的三维可视化仿真技术研究[J].湖北水力发电，2011（7）.
[2]胡程顺.水利水电工程三维动态可视化仿真技术与应用[G].系统仿真学报，2012（10）.
[3]尹习双.基于虚拟现实的水电工程施工动态可视化仿真研究[J].系统仿真学报，2011（5）.
[4]钟登华.水电工程施工进度三维动态可视化方法[G].天津大学学报，2012（8）.
【关键词】水电工程施工；三维可视化仿真；数字模型；空间数据
现在一大批水利水电工程随着我国水利水电事业的迅速发展而相继开工建设。但这也意味着传统的水利水电工程在施工、管理、设计方面已经无法达到要求。今天大型的水利水电工程更加提倡高效、直观和环保理念。所以现在工程设计者的目标就是要利用先进的技术来制造出具有数字化、可视化、智能化特点的大型水利水电工程。目前，水利水电工程设计领域里大力使用的计算机辅助设计技术效果明显，使得二维CAD设计得以实现，取代了传统的图版，但设计成果不直观的状况并没有因此改变。而水利工程计算机三维模型在三维建模技术的应用下应运而生。过去在预览工程完建形象的时候，只能通过沙盘模型来实现，如今借助水利工程计算机三维模型，可在建设工程中就可以看到工程的未来景象。如想知道设计方案、枢纽布置是否合理可以通过计算机三维模型来进行可视化的分析和评价。此外，设计者要想了解施工方案是否合理，利用三维动画技术模拟施工进度是一个好方法，同时也可以为设计者提供决策依据。
系统建模技术与可视化技术相结合形成的仿真技术称为三维可视化仿真。对仿真计算过程的跟踪、驾驭和结果的后处理可以通过采用图形或者图像的方式，它具有直观高效的特点。所以，要想推动水利水电工程向数字化的发展，就必须要应用可视化仿真技术。
1.施工过程中的可视化仿真系统框架模型
人们获得关于数据的直观理解和以通过可视化仿真系统来实现。如今，人们想了解复杂的现象以及客观事物本质的规律，可视化仿真系统是一个非常重要的工具。
2.水利水电工程三维建模和可视化模拟相关技术
水利水电工程三维建模与施工过程模拟是一个学科交叉、多技术综合的技术。现在，国内的许多专家学者已经对水利水电工程三维技术和可视化模拟看的非常重要，效果也非常的不错，不过就目前的研究来看，理论体系还尚不成熟，软件成果也不完善，还必须要进行专研。
2.1三维空间数据模型
水利水电工程施工场地、建筑物布置、环境是水利水电工程的可视化仿真所要研究的静态信息。并且对一些地形填挖动态的施工逻辑关系也要及时的反映出来。因此，要能够充分反应各工程对象的属性特点以及对以后数据的管理和操作，就必须要研究出可达到实现系统高效显示和快速分析的空间数据结构和有效的建模手段。地物模型和地形模型共同组成了水利水电工程的三维模型。而在设计制作整体工程的虚拟漫游动画时候，可以借助水利水电工程三维模型，通过利用3DSMax来实现。这样以来在对可视化分析和评价以及了解未来工程的具体形象，如检验设计是否得当、枢纽布置是否合理等等的时候能够有一个比较直观的认识。
2.1.1地形模型
能够反映整个工程施工场地的地貌、地形的模型被称为数字地形模型。它是所有工程建筑物以及地形动态填挖所布置的场所和受体。可以通过不规则的三角网模型来对地形表面进行描述，英文简称为TIN。按照不同的地形点规则构成的不相交的三角形被称作TIN模型。它比较适用于能够表现地形高程变化的山区。一般来说，为了能够建立水利水电工程较为复杂的地表TDM，通常都采用TIN模型，同时，利用Delaunay三角形部分算法在结合这地形高等线的数据也可以制作成TIN模型。并且由于高线数据过于密集，应在刚形成TIN的时候及时的消除细小且狭长的三角形，然后在进行一定程度的内插细化，形成高度的DTM。
2.1.2地物模型
主体工程建筑物、相关土建工程建筑物、附属工程建筑物、植被等是大型水利水电工程中地物实体的组成部分。而泄水建筑物、大坝、截流围堰、电站厂房、地下洞室、以及其他附属设施等工程是工程建筑物的组成部分。而这些在空间位置等信息中都属于静态空间数据模型。因此，在建立三维可视化数字模型的时候，要把不同的建模技术运用到不同的建筑物类型当中。
（1）参数化实体建模方法。根据一定的几何参数来制定一系列的约束方程是此方法的思想内容。最后在确定图素的形状以及位置间的组合关系时，要根据这些约束方程式来进行求解。
如果周围的一些图素发生变化时，由于它与所有的设计对象想关联，因此系统会自动的依据它与其他图素之间的约束条件来更新整个图像。
（2）特征建模方法。首先要在系统内部预先形成特征分类是这一方法的前提。然后根据用户所需的特征类型，在设计过程中添加位置约束，以此进行约束模型的建立。如果这种方法运用到水利水电工程中，可以对具有三维数字化的导流洞、放空洞进行建模。
2.2施工过程三维模拟技术
利用已建的三维模型可以对水利水电工程施工进行模拟。如果想更加直接的表现出施工的工艺和方法，分析其方案的合理性，可以利用三维软件来对施工方案的整体进度进行三维动画模拟。
生动逼真、对硬件的要求不高是三维动画的特点。并且3DMax想要完成动画关键帧设置也不难，只需记录不同帧所要做的不同操作，然后再把动画记录按钮打开即可。把布尔运算记录为动画以及记录材质贴图的变化达到动画的目的，这些都是制作施工过程三维动画模拟的方法。
2.3动画编排及多媒体制作
要想把整体的施工形象做一个全面的展示，可以通过建立三维模型和制作三维动画来实现。但空间之间的相互独立是这一方法的弊端，如果想对其整合，就要运动多媒体整合软件。例如对多媒体内容进行策划、搜集图像动画、对流程图进行绘制、整合素材以及执行测试，这些都是利用多媒体整合软件进行制作的流程和方法。
3.结束语
对复杂的水利水电公会曾腮红共系统进行分析，三维可视化仿真技术的应用给予了很大的帮助。我们通过以上的分析对这一技术有了一定的了解。可以说要想让我国的水利水电工程得到进一步的发展，就必须要加大对三维可视化仿真技术的研究力度，勇于创新，让我国的水电工程施工技术更上一层楼。
【参考文献】
[1]唐稳.水电工程施工的三维可视化仿真技术研究[J].湖北水力发电，2011（7）.
[2]胡程顺.水利水电工程三维动态可视化仿真技术与应用[G].系统仿真学报，2012（10）.
[3]尹习双.基于虚拟现实的水电工程施工动态可视化仿真研究[J].系统仿真学报，2011（5）.
[4]钟登华.水电工程施工进度三维动态可视化方法[G].天津大学学报，2012（8）.