浅淡Skyline三维可视化在洪水风险图中的应用

摘 要：目前广泛使用的二维静态洪水风险图在表示洪水演进路线、到达时间、淹没水深、淹没范围等信息存在一定的局限性，表达方式不够直观便捷，特别在时间维度，不能连续展现。通过Skyline三维可视化的运用，能够动态的展示洪水风险图的演进过程，以动画的方式，将洪水演进路线、到达时间、淹没水深、淹没范围等信息直观显示出来，提供必要的决策参考。

關键词：洪水风险图；Skyline；三维可视化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.124

1 洪水风险图

洪水风险图是对可能发生的超标准洪水的洪水演进路线、到达时间、淹没水深、淹没范围及流速大小等过程特征进行预测，以标示洪泛区内各处受洪水灾害的危险程度的一种重要的防洪非工程措施[1]。洪水风险图可以为城镇规划、农业布局、防洪指挥方案、水利设施修建等提供重要的决策参考。

2 技术方法

（1）Skyline三维可视化。三维可视化技术是目前计算机信息技术的一个快速发展研究方向，三维展示符合用户获取复杂信息的处理过程，即首先通过视觉效果来对信息进行直观获取及判断。传统简单的纸质二维洪水风险图已不能完全满足用户的需要，将城市、山地、水库、河流等元素，显示在直观的三维地图场景中，以动画方式，叠加DEM高程模型，让用户获取信息更直观。三维地图能够为政府宏观决策、防汛抗旱、城市规划等提供更精确的决策服务。

Skyline三维套件是基于GIS、RS、GPS以及虚拟现实技术的三维可视化地理信息系统。能够利用数字正射影像图、DEM、矢量数据、瓦片数据、空间模型和属性数据等作为信息源，创建可交互式的三维可视化地图。具备迅速创建、编辑、浏览、处理和分析真实世界中的地形地貌，进行三维地表模拟、建筑物景观呈现等功能，并且支持现有的关系型大型数据库和实时信息通讯，同时提供二次开发接口，能通过C#、JAVA等编译型语言定制用户更为复杂的需求。

（2）遥感技术。遥感影像包含丰富的地形地貌信息，是建设三维洪水风险图系统的主要数据源之一。但在使用前需采用多种影像处理技术，如图像增强、影像纠正、影像配准与影像融合等操作，处理成可供使用的基础图层。

（3）系统集成。三维洪水风险图系统使用大量不同结构、不同格式的数据，包括卫星影像图、DEM数据、矢量格式数据、文本属性数据、洪水数据等，采用了ArcGloble、SkyLine三维套件、SQL Server数据库以及MIKE等专业的洪水演进软件等多种软件平台。为了达到统一的效果，需采用数据适配转换技术，包括数据集成技术和多软件应用集成技术等。

3 三维场景展示

（1）分层展示。三维洪水风险图系统要求展示丰富的基础地理信息以及动态展现洪水演进的过程。为了达到更好的展示效果，需要对这些信息进行分类和分级。将基础地理信息作为底图，在底图上进一步分层叠加水利工程数据、洪水数据，按洪水演进的过程，从溃坝源头开始，逐渐展示，逐级推进。也可以根据不同应用和需求，从局部区域开始，在不同级别之间进行切换展示。

（2）自动切换。根据不同的视野范围、不同的水利工况以及不同比例尺的三维洪水风险图场景，展示的信息及内容不同，系统可根据用户需求及视角体验，自动在不同场景之间进行切换。如从全局场景开始，演进到具体水利工况时，切换到具体场景。

（3）自动飞行。为了便于展示三维场景及洪水演进过程，三维洪水风险图系统还提供了自动飞行功能，可沿洪水演进预定的路线，以适合的角度和高度飞行，并可适时调整俯视角和飞行高度，方便决策者通过各种角度进行查看洪水的演进变化及造成的损失情况。

4 功能概述

三维洪水风险图系统是基于Skyline三维套件进行二次开发的软件，包括对象查看、场景操作、信息查询、动态展示洪水淹没过程、灾情信息显示等功能。

（1）对象查看。系统具备查询和定位对象的功能，方式有两种：

1）屏幕直接定位到所选择的对象上，这种定位方式的优点是迅速快捷、操作方便，缺点是视野转换过快，且不能了解对象在防汛区域的宏观位置；2）从当前位置通过缩放和显示范围的移动将视野平滑移动到所查询的对象，这种定位方式的优点是移动平滑，可以清晰地反应出对象防汛区域内的具体方位，缺点是因带有动画效果，所需时间稍长。

（2）场景操作。“场景操作”包含了操作场景的基本工具。包括 “飞行”、“移动”、“缩放”、“中心定位”、“目标放大”、“视图切换”、“全景图”、“场景切换”、“要素选择”场景操作工具。

（3）动态展示洪水淹没过程。系统可根据预先计算的洪水淹没数据，以三维动画的方式，按时间帧顺序，动态展现淹没动画。同时，通过时间维度，显示出各阶段的演进路线、到达时间、淹没水深、淹没范围。

（4）信息查询。信息查询是三维洪水风险图系统中不可或缺的功能，在任何时刻，均可通过鼠标或键盘查询必要的信息，包括：

高程查询：查询各点的高程和经纬度信息。

点图查询：实现的是对地理对象的查询。如果点中的对象有系统内置的详细信息，会弹出关于对象的介绍信息界面，如果没有系统内制的详细信息，会弹出基本属性信息窗口来显示点中对象在图层属性表中的信息。

（5）灾情信息显示。系统根据洪水淹没情况，洪水演进区域的水深、范围及路线，实时计算所涉及范围内的社会经济信息，判断可能受灾的情况，显示出对应的经济、房屋、农业、人口等要素会受到的伤害程度，使用户能全面清晰地了解各行政单元或者所关心区域的灾害状况，作出必要的决策。

5 对防汛的指导作用

三维洪水风险图可视化的方式能直观地了解灾害发生区域的破坏范围，辅助汛期专家及相关部门进行防灾减灾的宏观决策。

系统可以查询防洪工程相关基础资料，实时水情进行三维可视化分析、评价，为防灾工程调度，为会商决策及区域综合减灾决策提供依据。

参考文献：

[1]lyjmxx.洪水风险图[DB/OL].https：//baike.baidu.com/item/洪水风险图/8203132，2016-03-26/2018-06-22.

作者简介：晏伟（1985-），男，湖北武汉人，本科，助教，研究方向：GIS在洪水预报中的应用。