【摘 要】
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我国自然地理多样、地质构造复杂,这使得我国地质灾害频发,其中滑坡和泥石流是主要的灾害类型,因此如何合理研究灾害数据,以达到灾害预警、临灾避让的目的,成为待解决的问题。本课题旨在对滑坡与泥石流演变过程的Web端展示方法进行研究,为科研人员提供进行快速评估和分析的依据。当今在Web端进行三维可视化的研究有了一定的发展,但受到数据量大、计算难度高等限制,应用较少,同时传统的三维可视化技术都需要安装插件或
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我国自然地理多样、地质构造复杂,这使得我国地质灾害频发,其中滑坡和泥石流是主要的灾害类型,因此如何合理研究灾害数据,以达到灾害预警、临灾避让的目的,成为待解决的问题。本课题旨在对滑坡与泥石流演变过程的Web端展示方法进行研究,为科研人员提供进行快速评估和分析的依据。当今在Web端进行三维可视化的研究有了一定的发展,但受到数据量大、计算难度高等限制,应用较少,同时传统的三维可视化技术都需要安装插件或加载组件,兼容性差。基于此考虑本文设计了一种基于Web GL技术的滑坡与泥石流三维动态演变过程展示方法。Web GL是一种用于Web的标准3D绘图协议,利用Java Script程序在浏览器中运行3D效果,无需下载安装其他渲染插件,同时可以在不同浏览器及硬件平台上保持一致,并利用GPU加速渲染。但同时Web GL诞生的时间不是很长,文档不完整,以及在Web端进行地质灾害可视化的公开资料近乎空白,都为本文的开发带来了一定的难度。地质数据可视化从数据到模型的过程,往往要通过3D软件进行建模实现,因此科研人员不得不对建模软件进行学习,提高了研究的门槛。首先,本文构建了滑坡与泥石流三维造型数据模型和动态演化数据模型,采用基于规则网格的数字高程(DEM)数据进行山体建模,创新的实现了从数据到三维模型的直接转换。同时构建DEM数据的多层次细节(LOD)模型,并使用基于LOD的方法加速渲染。其次,本文实现了滑坡与泥石流演变过程展示算法,采用经过预处理的数据模型,进行三角网化,生成基于三角网的山体地形模型、滑坡体模型、泥石流表面模型三部分模型结构;构建三维场景,采用Web GL的可编程渲染管线进行真实感的渲染。并采用补间动画技术和请求帧动画机制,对滑坡体下滑和泥石流流动等动态效果进行实现。在完成从数据到三维模型转换的同时,也考虑对三维软件导出模型的可视化方案,实现了基于gl TF模型的建模和显示方式。最后构建了基于Web的展示平台设计,提供良好的滑坡和泥石流演变过程展示效果和交互体验。通过以上几点工作,为用户提供了一种从地质数据,直接到地质三维动态可视化的创新方法,跳过了使用本地数据和三维软件进行建模的过程,达到辅助科研人员进行快速分析、预测和决策的目的。
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