水利興，五谷豐。水利作為國民經(jīng)濟穩(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、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、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)品搭建出一個水墨風(fēng)的山水大壩 3D 可視化場景。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、發(fā)電機組、閘門泄水建筑物等重點管理對象的運行態(tài)勢，實現(xiàn)水利管理綜合運營態(tài)勢一屏掌握。

　　效果展示

　　不同于以往的科幻風(fēng)格的數(shù)字孿生作品，本次大壩可視化項目采用水墨畫加古典音樂的詩畫風(fēng)格，將嚴(yán)肅枯燥的工程項目，通過意境深遠的傳統(tǒng)水墨畫來呈現(xiàn)，讓用戶過目不忘、印象深刻。

　　頁面初始化加載伴隨雨聲，燕鳴，繪畫出一副山水交錯的水墨風(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，用戶無需再花費高價錢去采購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，只要打開瀏覽器可隨時隨地訪問三維可視化系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(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，輕松對顯示內(nèi)容集中控制，實現(xiàn)可視化對象瀏覽、點選、篩選、圈選、地圖平移放縮等功能。

　　漫游巡檢

　　通過 HT 三維引擎對大壩 360 度全景瀏覽，以場景中鶴的飛行視角實現(xiàn)虛擬巡檢漫游整個水利設(shè)備。

　　安全監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化

　　大壩安全監(jiān)測主要分為滲流、內(nèi)部、環(huán)境量以及變形監(jiān)測。監(jiān)測儀器主要包括位移計、滲壓計、應(yīng)力計等。監(jiān)測數(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)控數(shù)據(jù)深度集成

　　HT 是基于 HTML5 標(biāo)準(zhǔn)的組件庫，可以無縫結(jié)合 HTML5 各項多媒體功能，支持集成各類視頻資源形成統(tǒng)一的視頻訪問平臺，可在二三維態(tài)勢地圖上標(biāo)注攝像頭對象，并關(guān)聯(lián)其視頻信號源，可以通過在場景交互來調(diào)取相應(yīng)監(jiān)控視頻。

　　水情監(jiān)測可視化

　　支持集成各類監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS），直觀展示自建、報汛和共享水雨情測報站點等要素的分布、覆蓋面積、類型和監(jiān)測信息，結(jié)合專業(yè)分析預(yù)測模型，對流量、流速、降雨（雪）、蒸發(fā)、泥沙、冰凌、墑情、水質(zhì)等水情參數(shù)進行多維度分析，對異常水情進行可視化預(yù)警告警，輔助用戶及時掌握水情動態(tài)，提升對水害事故應(yīng)急相應(yīng)效率。

　　場景交互切換

　　通過拖拉場景左側(cè)的截洪控制面板，可控制閘門開度，實現(xiàn)改變場景中閘口水流流速效果。

　　通過點擊水工建筑物，可切換視角至大壩不同設(shè)備，更加直觀、具體的展示大壩場景。

　　通過點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，點擊暫停背景音樂，燕子也將暫停。

　　價值體現(xiàn)

　　大壩安全監(jiān)測至關(guān)重要，通過 HT 可視化，運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行狀態(tài)，掌握大壩的工作形態(tài)，評價大壩安全狀況，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)測儀器設(shè)施，及時獲取相關(guān)測點的監(jiān)測基礎(chǔ)信息。

　　BIM 建模和模型輕量化

　　三維大壩實體建模的主要依據(jù)是大壩設(shè)計圖紙。由于大壩監(jiān)測信息三維可視化展示應(yīng)用對大壩結(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行，Hightopo 的三維可視化都是經(jīng)過設(shè)計師采用輕量化建模的方式所搭建的場景，模型效果主要以貼圖進行呈現(xiàn)，結(jié)合 HT 引擎強大的渲染能力，保證場景在 Web 中高效流暢地加載運行并保證場景優(yōu)秀的可視化效果。

　　除此之外，可采用基于點云數(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 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)實世界中對象的空間位置與相關(guān)屬性有機結(jié)合起來，從而為空間決策提供技術(shù)支持，實現(xiàn)可視化表達。HT 提供 GIS 整合等相關(guān)服務(wù)，實現(xiàn)對大壩地形場景數(shù)據(jù)的三維展示，進一步助力水利大壩工程的可視化進程。

　　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、并形象生動的展示數(shù)據(jù)。