基本介紹
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《流域虛擬仿真模擬》總結了虛擬現實技術套用於流域的關鍵技術與套用方法，分上、下兩篇。上篇是對流域虛擬仿真理論與技術的研究與總結，內容包括虛擬現實技術套用於流域仿真的切入點及其作用與意義、流域三維建模技術、流域三維虛擬環境的建立、水流仿真模擬技術、流域虛擬仿真框架與算法、流域實時互動仿真等。下篇是流域虛擬仿真技術在工程實踐中套用實例的總結與討論，內容包括虛擬仿真技術在都江堰工程、長江流域、汶川地震、哈爾濱市城市防洪等方面的套用。
《流域虛擬仿真模擬》可供數字流域、水信息學、防洪減災、計算機圖形學等專業科技人員及高等院校相關專業師生參考。本書由張尚弘、易雨君、王興奎等編著。
圖書目錄
序
前言
上篇 流域虛擬仿真總體框架與關鍵技術
第1章 流域虛擬仿真概述
1.1 虛擬現實技術概述
1.1.1 虛擬現實技術的發展歷程
1.1.2 虛擬現實技術的特點
1.1.3 虛擬現實系統組成
1.1.4 虛擬現實技術的套用
1.2 虛擬現實技術在流域模擬中的作用和意義
1.2.1 信息表述的直觀性
1.2.2 工程設計的預見性
1.2.3 科學計算的可視性
1.2.4 方案模擬的互動性
1.2.5 決策支持的綜合性
1.3 流域虛擬仿真研究方向與進展
1.3.1 地形地物三維建模技術
1.3.2 三維可視化技術
1.3.3 虛擬現實與gis相結合的研究
1.3.4 虛擬現實與數值模擬相結合的研究
1.3.5 三維虛擬仿真套用系統開發
第2章 流域三維建模技術
2.1 流域三維建模的類別與工具
2.1.1 流域三維建模分類
2.1.2 實時繪製系統建模方法與特點
2.1.3 面向實時繪製的建模工具
2.2 流域三維建模的方法與關鍵技術
2.2.1 openflight模型數據結構
2.2.2 流域實體模型的建模方法
2.2.3 三維建模的關鍵技術
2.3 流域自動化建模方法
2.3.1 基於terra vista的自動建模
2.3.2 基於vpb的流域地形建模
2.3.3 基於creator api的建模工具開發
2.4 流域模型的集成與存儲
2.4.1 模型層次結構的調整
2.4.2 場景模型的集成存儲
第3章 流域三維虛擬環境的建立
3.1 流域三維可視化實現框架
3.2 流域三維可視化關鍵技術
3.2.1 層次細節方法
3.2.2 多解析度層次模型的建立
3.2.3 基於外存的數據組織
3.2.4 基於圖像的繪製
3.2.5 三維動態場景繪製
3.3 基於opengvs的三維虛擬環境開發框架
3.3.1 程式開發框架
3.3.2 虛擬場景控制
3.3.3 複雜場景調度方法
3.4 基於osg的三維虛擬環境開發框架
3.4.1 osg的場景體系結構
3.4.2 osg的幀循環與程式框架
3.4.3 osg下複雜場景的調度
3.5 立體顯示效果的實現
3.6 流域矢量載入與文字標註
3.7 流域實體選取與信息查詢
3.7.1 空間數據與屬性數據存儲結構
3.7.2 基於三維場景的探測查詢
第4章 水流仿真模擬技術
4.1 水流仿真模擬方法概述
4.2 靜態紋理模擬水流
4.2.1 高精度影像模擬河道水流
4.2.2 重複紋理模擬河道水流
4.2.3 透明紋理和河道分層設色模擬河道水流
4.3 河道水流動態模擬
4.3.1 紋理變換模擬動態水流
4.3.2 水面波動模擬動態水流
4.3.3 水位與紋理動態變化模擬水流
4.3.4 粒子系統模擬水流
4.4 基於粒子系統的流場模擬
4.4.1 粒子的存儲結構
4.4.2 粒子的運動與更新
4.4.3 粒子的出生與消亡
4.5 基於紋理映射的流場模擬
4.5.1 基於紋理圖像的流場可視化原理
4.5.2 流場動態可視化平台開發
4.5.3 工程套用與比較
4.6 各種模擬方法比較
第5章 流域虛擬仿真框架與算法
5.1 流域仿真模擬的功能層次與總體框架
5.1.1 流域仿真模擬的功能層次
5.1.2 流域仿真平台的總體框架
5.2 流域演變過程模擬
5.2.1 流域演變模擬的快照格網模型
5.2.2 快照格網的基態修正模型
5.3 工程方案動態仿真
5.4 洪水淹沒過程模擬
5.4.1 洪水淹沒分析方法
5.4.2 河道洪水淹沒實現方法
5.4.3 多級堤防淹沒情況分析
5.4.4 虛擬環境下洪水淹沒仿真
5.5 潰堤洪水過程模擬
5.5.1 潰堤洪水淹沒區域計算分析
5.5.2 虛擬環境下洪水淹沒過程仿真
5.6 防洪應急方案的制定與顯示
第6章 流域實時互動仿真
6.1 流域互動仿真的需求與問題
6.1.1 流域實時互動仿真的需求
6.1.2 流域互動仿真的現狀與問題
6.2 現代計算機技術對實時互動仿真的影響
6.2.1 並行計算機體系的發展
6.2.2 多核心對軟體開發模式的影響
6.3 流域仿真模擬的互動控制方法研究
6.3.1 數學模型的概化與控制接口
6.3.2 實時互動仿真系統開發模式
6.3.3 實時互動仿真控制流程
6.3.4 虛擬現實與數值模擬間的協調同步
6.3.5 虛擬現實與數值模擬間的數據傳輸方法
6.4 流域實時互動仿真套用實例
下篇 流域虛擬仿真在工程實踐中的套用
第7章 都江堰工程虛擬仿真模擬
7.1 都江堰工程概述
7.2 都江堰工程虛擬仿真系統開發
7.2.1 系統總體框架與開發工具
7.2.2 三維場景模型的建立
7.2.3 資料庫系統的建立
7.2.4 都江堰樞紐區數學模型的建立
7.2.5 三維虛擬仿真平台開發
7.3 都江堰工程虛擬仿真系統功能
7.4 基於虛擬仿真系統的工程方案論證
7.4.1 方案論證的意義
7.4.2 壩址選擇
7.4.3 方案爭論
7.4.4 推薦方案及其視覺論證
第8章 長江流域虛擬仿真模擬
8.1 長江流域虛擬仿真套用概述
8.1.1 長江流域概述
8.1.2 長江流域虛擬仿真系統建設需求
8.2 長江流域虛擬仿真基礎平台開發
8.2.1 流域三維空間建模
8.2.2 虛擬仿真基礎平台開發
8.2.3 數學模型接口設計
8.3 虛擬仿真系統在航運調度中的套用
8.3.1 長江航運調度需求
8.3.2 套用平台結構設計
8.3.3 平台功能及其套用
8.4 虛擬仿真系統在三峽庫區監測中的套用
8.4.1 三峽庫區三維可視化與漫遊
8.4.2 監測數據查詢與管理
8.4.3 香溪河監測結果顯示
第9章 汶川地震應急系統開發
9.1 基於World Wind的地震災區三維顯示
9.1.1 World Wind數據來源
9.1.2 基於四叉樹的數據組織與調度
9.1.3 程式的啟動與實時渲染
9.2 地名標註與救災路徑的載入
9.3 唐家山堰塞湖模擬
9.4 World Wind在災害應急中的套用展望
第10章 哈爾濱城市防洪虛擬仿真系統
10.1 防洪數字仿真平台總體框架
10.1.1 研究範圍介紹
10.1.2 洪水預報流程
10.1.3 防洪仿真平台框架
10.2 哈爾濱城市防洪虛擬仿真系統開發
10.2.1 基礎資料與開發工具
10.2.2 防洪區域建模
10.2.3 場景瀏覽與標註
10.3 哈爾濱城市防洪虛擬仿真系統工程套用
10.3.1 洪水綜合信息查詢
10.3.2 洪水淹沒過程顯示
10.3.3 流場模擬
10.3.4 潰堤洪水過程模擬
10.3.5 雨量等值面信息顯示
參考文獻
前言
上篇 流域虛擬仿真總體框架與關鍵技術
第1章 流域虛擬仿真概述
1.1 虛擬現實技術概述
1.1.1 虛擬現實技術的發展歷程
1.1.2 虛擬現實技術的特點
1.1.3 虛擬現實系統組成
1.1.4 虛擬現實技術的套用
1.2 虛擬現實技術在流域模擬中的作用和意義
1.2.1 信息表述的直觀性
1.2.2 工程設計的預見性
1.2.3 科學計算的可視性
1.2.4 方案模擬的互動性
1.2.5 決策支持的綜合性
1.3 流域虛擬仿真研究方向與進展
1.3.1 地形地物三維建模技術
1.3.2 三維可視化技術
1.3.3 虛擬現實與gis相結合的研究
1.3.4 虛擬現實與數值模擬相結合的研究
1.3.5 三維虛擬仿真套用系統開發
第2章 流域三維建模技術
2.1 流域三維建模的類別與工具
2.1.1 流域三維建模分類
2.1.2 實時繪製系統建模方法與特點
2.1.3 面向實時繪製的建模工具
2.2 流域三維建模的方法與關鍵技術
2.2.1 openflight模型數據結構
2.2.2 流域實體模型的建模方法
2.2.3 三維建模的關鍵技術
2.3 流域自動化建模方法
2.3.1 基於terra vista的自動建模
2.3.2 基於vpb的流域地形建模
2.3.3 基於creator api的建模工具開發
2.4 流域模型的集成與存儲
2.4.1 模型層次結構的調整
2.4.2 場景模型的集成存儲
第3章 流域三維虛擬環境的建立
3.1 流域三維可視化實現框架
3.2 流域三維可視化關鍵技術
3.2.1 層次細節方法
3.2.2 多解析度層次模型的建立
3.2.3 基於外存的數據組織
3.2.4 基於圖像的繪製
3.2.5 三維動態場景繪製
3.3 基於opengvs的三維虛擬環境開發框架
3.3.1 程式開發框架
3.3.2 虛擬場景控制
3.3.3 複雜場景調度方法
3.4 基於osg的三維虛擬環境開發框架
3.4.1 osg的場景體系結構
3.4.2 osg的幀循環與程式框架
3.4.3 osg下複雜場景的調度
3.5 立體顯示效果的實現
3.6 流域矢量載入與文字標註
3.7 流域實體選取與信息查詢
3.7.1 空間數據與屬性數據存儲結構
3.7.2 基於三維場景的探測查詢
第4章 水流仿真模擬技術
4.1 水流仿真模擬方法概述
4.2 靜態紋理模擬水流
4.2.1 高精度影像模擬河道水流
4.2.2 重複紋理模擬河道水流
4.2.3 透明紋理和河道分層設色模擬河道水流
4.3 河道水流動態模擬
4.3.1 紋理變換模擬動態水流
4.3.2 水面波動模擬動態水流
4.3.3 水位與紋理動態變化模擬水流
4.3.4 粒子系統模擬水流
4.4 基於粒子系統的流場模擬
4.4.1 粒子的存儲結構
4.4.2 粒子的運動與更新
4.4.3 粒子的出生與消亡
4.5 基於紋理映射的流場模擬
4.5.1 基於紋理圖像的流場可視化原理
4.5.2 流場動態可視化平台開發
4.5.3 工程套用與比較
4.6 各種模擬方法比較
第5章 流域虛擬仿真框架與算法
5.1 流域仿真模擬的功能層次與總體框架
5.1.1 流域仿真模擬的功能層次
5.1.2 流域仿真平台的總體框架
5.2 流域演變過程模擬
5.2.1 流域演變模擬的快照格網模型
5.2.2 快照格網的基態修正模型
5.3 工程方案動態仿真
5.4 洪水淹沒過程模擬
5.4.1 洪水淹沒分析方法
5.4.2 河道洪水淹沒實現方法
5.4.3 多級堤防淹沒情況分析
5.4.4 虛擬環境下洪水淹沒仿真
5.5 潰堤洪水過程模擬
5.5.1 潰堤洪水淹沒區域計算分析
5.5.2 虛擬環境下洪水淹沒過程仿真
5.6 防洪應急方案的制定與顯示
第6章 流域實時互動仿真
6.1 流域互動仿真的需求與問題
6.1.1 流域實時互動仿真的需求
6.1.2 流域互動仿真的現狀與問題
6.2 現代計算機技術對實時互動仿真的影響
6.2.1 並行計算機體系的發展
6.2.2 多核心對軟體開發模式的影響
6.3 流域仿真模擬的互動控制方法研究
6.3.1 數學模型的概化與控制接口
6.3.2 實時互動仿真系統開發模式
6.3.3 實時互動仿真控制流程
6.3.4 虛擬現實與數值模擬間的協調同步
6.3.5 虛擬現實與數值模擬間的數據傳輸方法
6.4 流域實時互動仿真套用實例
下篇 流域虛擬仿真在工程實踐中的套用
第7章 都江堰工程虛擬仿真模擬
7.1 都江堰工程概述
7.2 都江堰工程虛擬仿真系統開發
7.2.1 系統總體框架與開發工具
7.2.2 三維場景模型的建立
7.2.3 資料庫系統的建立
7.2.4 都江堰樞紐區數學模型的建立
7.2.5 三維虛擬仿真平台開發
7.3 都江堰工程虛擬仿真系統功能
7.4 基於虛擬仿真系統的工程方案論證
7.4.1 方案論證的意義
7.4.2 壩址選擇
7.4.3 方案爭論
7.4.4 推薦方案及其視覺論證
第8章 長江流域虛擬仿真模擬
8.1 長江流域虛擬仿真套用概述
8.1.1 長江流域概述
8.1.2 長江流域虛擬仿真系統建設需求
8.2 長江流域虛擬仿真基礎平台開發
8.2.1 流域三維空間建模
8.2.2 虛擬仿真基礎平台開發
8.2.3 數學模型接口設計
8.3 虛擬仿真系統在航運調度中的套用
8.3.1 長江航運調度需求
8.3.2 套用平台結構設計
8.3.3 平台功能及其套用
8.4 虛擬仿真系統在三峽庫區監測中的套用
8.4.1 三峽庫區三維可視化與漫遊
8.4.2 監測數據查詢與管理
8.4.3 香溪河監測結果顯示
第9章 汶川地震應急系統開發
9.1 基於World Wind的地震災區三維顯示
9.1.1 World Wind數據來源
9.1.2 基於四叉樹的數據組織與調度
9.1.3 程式的啟動與實時渲染
9.2 地名標註與救災路徑的載入
9.3 唐家山堰塞湖模擬
9.4 World Wind在災害應急中的套用展望
第10章 哈爾濱城市防洪虛擬仿真系統
10.1 防洪數字仿真平台總體框架
10.1.1 研究範圍介紹
10.1.2 洪水預報流程
10.1.3 防洪仿真平台框架
10.2 哈爾濱城市防洪虛擬仿真系統開發
10.2.1 基礎資料與開發工具
10.2.2 防洪區域建模
10.2.3 場景瀏覽與標註
10.3 哈爾濱城市防洪虛擬仿真系統工程套用
10.3.1 洪水綜合信息查詢
10.3.2 洪水淹沒過程顯示
10.3.3 流場模擬
10.3.4 潰堤洪水過程模擬
10.3.5 雨量等值面信息顯示
參考文獻
