水利興，五谷豐。水利作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定和諧的重要部分，不僅有防洪減災(zāi)、農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水調(diào)水、漁業(yè)外貿(mào)、旅游航運(yùn)、生態(tài)環(huán)境等綜合應(yīng)用，水電資源也是至關(guān)重要的可持續(xù)能源之一。大壩與水庫(kù)、水電站等水利樞紐相輔相成穩(wěn)定著城市發(fā)展。而隨著信息化的發(fā)展，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)形式的智慧水電站、智慧大壩應(yīng)用，也給傳統(tǒng)水利行業(yè)提供更大的價(jià)值體現(xiàn)，提升產(chǎn)業(yè)全面感知、共享整合、智慧管理。
今天將利用 Hightopo 的 HT 產(chǎn)品搭建出一個(gè)水墨風(fēng)的山水大壩 3D 可視化場(chǎng)景。通過三維建模，多種角度直觀展示大壩主體、廠房、船閘、升船機(jī)、發(fā)電機(jī)組、閘門泄水建筑物等重點(diǎn)管理對(duì)象的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)水利管理綜合運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)一屏掌握。
效果展示
不同于以往的科幻風(fēng)格的數(shù)字孿生作品，本次大壩可視化項(xiàng)目采用水墨畫加古典音樂的詩(shī)畫風(fēng)格，將嚴(yán)肅枯燥的工程項(xiàng)目，通過意境深遠(yuǎn)的傳統(tǒng)水墨畫來呈現(xiàn)，讓用戶過目不忘、印象深刻。
頁(yè)面初始化加載伴隨雨聲，燕鳴，繪畫出一副山水交錯(cuò)的水墨風(fēng)大壩。
系統(tǒng)分析
HT 三維可視化技術(shù)采用 B/S 架構(gòu)，經(jīng)過模型輕量化處理后，用戶無需再花費(fèi)高價(jià)錢去采購(gòu)高性能的圖形工作站來支撐三維可視化系統(tǒng)。用戶通過 PC、 PAD 或是智能手機(jī)，只要打開瀏覽器可隨時(shí)隨地訪問三維可視化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)查和管控。支持 VR、手持或固定觸控終端等多種控制設(shè)備，輕松對(duì)顯示內(nèi)容集中控制，實(shí)現(xiàn)可視化對(duì)象瀏覽、點(diǎn)選、篩選、圈選、地圖平移放縮等功能。
漫游巡檢
通過 HT 三維引擎對(duì)大壩 360 度全景瀏覽，以場(chǎng)景中鶴的飛行視角實(shí)現(xiàn)虛擬巡檢漫游整個(gè)水利設(shè)備。
安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化
大壩安全監(jiān)測(cè)主要分為滲流、內(nèi)部、環(huán)境量以及變形監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)儀器主要包括位移計(jì)、滲壓計(jì)、應(yīng)力計(jì)等。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分為：不具有方向性的標(biāo)量信息；包括上下游、左右岸以及壩體垂直方向的矢量信息。
監(jiān)控指標(biāo)主要包括變形、應(yīng)力、滲流量等，其中可以依據(jù)水工建筑物手冊(cè)確定大壩安全系數(shù)，擬定應(yīng)力預(yù)警值；再結(jié)合典型大壩滲流分析結(jié)果擬定滲流量的監(jiān)控預(yù)警值。
視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)深度集成
HT 是基于 HTML5 標(biāo)準(zhǔn)的組件庫(kù)，可以無縫結(jié)合 HTML5 各項(xiàng)多媒體功能，支持集成各類視頻資源形成統(tǒng)一的視頻訪問平臺(tái)，可在二三維態(tài)勢(shì)地圖上標(biāo)注攝像頭對(duì)象，并關(guān)聯(lián)其視頻信號(hào)源，可以通過在場(chǎng)景交互來調(diào)取相應(yīng)監(jiān)控視頻。
水情監(jiān)測(cè)可視化
支持集成各類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS），直觀展示自建、報(bào)汛和共享水雨情測(cè)報(bào)站點(diǎn)等要素的分布、覆蓋面積、類型和監(jiān)測(cè)信息，結(jié)合專業(yè)分析預(yù)測(cè)模型，對(duì)流量、流速、降雨（雪）、蒸發(fā)、泥沙、冰凌、墑情、水質(zhì)等水情參數(shù)進(jìn)行多維度分析，對(duì)異常水情進(jìn)行可視化預(yù)警告警，輔助用戶及時(shí)掌握水情動(dòng)態(tài)，提升對(duì)水害事故應(yīng)急相應(yīng)效率。
場(chǎng)景交互切換
通過拖拉場(chǎng)景左側(cè)的截洪控制面板，可控制閘門開度，實(shí)現(xiàn)改變場(chǎng)景中閘口水流流速效果。
通過點(diǎn)擊水工建筑物，可切換視角至大壩不同設(shè)備，更加直觀、具體的展示大壩場(chǎng)景。
通過點(diǎn)擊燕子可控制背景音樂，默認(rèn)播放狀態(tài)下，燕子在面板上方跳舞，點(diǎn)擊暫停背景音樂，燕子也將暫停。
價(jià)值體現(xiàn)
大壩安全監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，通過 HT 可視化，運(yùn)維管理人員可直觀具體的獲取一手資料，分析大壩及基巖的運(yùn)行狀態(tài)，掌握大壩的工作形態(tài)，評(píng)價(jià)大壩安全狀況，發(fā)現(xiàn)大壩異常提供依據(jù)。圖撲軟件的 HT 可視化可幫助用戶清晰、快速的定位監(jiān)測(cè)儀器設(shè)施，及時(shí)獲取相關(guān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)信息。
BIM 建模和模型輕量化
三維大壩實(shí)體建模的主要依據(jù)是大壩設(shè)計(jì)圖紙。由于大壩監(jiān)測(cè)信息三維可視化展示應(yīng)用對(duì)大壩結(jié)構(gòu)建模的要求不高，并且考慮 BIM 模型文件一般較大，不利于直接在瀏覽器中運(yùn)行，Hightopo 的三維可視化都是經(jīng)過設(shè)計(jì)師采用輕量化建模的方式所搭建的場(chǎng)景，模型效果主要以貼圖進(jìn)行呈現(xiàn)，結(jié)合 HT 引擎強(qiáng)大的渲染能力，保證場(chǎng)景在 Web 中高效流暢地加載運(yùn)行并保證場(chǎng)景優(yōu)秀的可視化效果。
除此之外，可采用基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)來獲取大壩及周邊詳細(xì)地理環(huán)境信息，完善有缺失的部分模型，以提高模型的精確度。
若有 BIM 模型的需求，HT 提供了 BIM 模型轉(zhuǎn) HT 圖元的功能，可對(duì) BIM 文件做輕量化處理，確保其加載的流暢度。
HT 與 GIS 的結(jié)合
GIS 通過疊加融合傾斜攝影數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、BIM 數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)，提供了更多的地形、建筑、設(shè)施等信息。GIS 可將現(xiàn)實(shí)世界中對(duì)象的空間位置與相關(guān)屬性有機(jī)結(jié)合起來，從而為空間決策提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)可視化表達(dá)。HT 提供 GIS 整合等相關(guān)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩地形場(chǎng)景數(shù)據(jù)的三維展示，進(jìn)一步助力水利大壩工程的可視化進(jìn)程。
總結(jié)
通過 HT 三維可視化和信息技術(shù)在水利、電力、能源等領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，將為行業(yè)運(yùn)維管理帶來極大的便利，數(shù)字孿生技術(shù)將幫助優(yōu)化管理流程、提升管理質(zhì)量、并形象生動(dòng)的展示數(shù)據(jù)。
