可视化仿真技术及其在水利水电工程中的应用研(2)
2016-07-04 01:04
导读：３．面向对象的图形辅助仿真建模技术 仿真是一种基于模型的活动，建模是仿真过程中十分重要的一个环节。如何能够实现简化而又灵活的建模过程是仿
３．面向对象的图形辅助仿真建模技术
仿真是一种基于模型的活动，建模是仿真过程中十分重要的一个环节。如何能够实现简化而又灵活的建模过程是仿真研究的重要课题。
面向对象方法的应用使建模过程变得自然直观，用户可以把被仿真系统的各种活动都看成对象，并根据这些对象的类属关系和本身特性直接构造仿真模型。这种建模过程十分类似于人类所习惯的对客观世界中事件分类的思维过程，所以使仿真用户感到由物理模型到计算机模型的过渡非常自然。面向对象方法的继承性，使仿真系统十分容易扩充。同时，利用对象类层次结构的合理设计，可以达到最高的代码重用率。
在系统仿真中应用图形技术，能够描述许多用语言难以表达的信息，图形辅助建模就是利用鼠标在计算机屏幕上绘制系统模型或用模型库中已有的系统元件拼合系统模型。
面向对象的图形辅助建模的基础是系统的可分性，即认为系统是由子系统组成的，而子系统又可分解成更原始的子系统。由于这种性质的存在，构造模型的方式是通过连接组成系统模型的成分模型（子模型）来建造总体模型。对于一个复杂的施工系统而言，按施工系统的层次性，可将其分解为相对简单和独立的子系统，而子系统间的相互联系和影响可在子系统模型间设置相应耦合接口而加以协调，这样可将各个子模型拼接起来而构成整体系统模型。施工系统的运行规律通过施工系统模型中各实体的属性与状态的变化来反映和体现。根据上述，便形成了面向对象的图形辅助仿真建模思想。
４．基于ＧＩＳ的较全面的仿真三维动态数字模型构造及其可视化方法
（１）数字地形模型建立
地表数字地形模型（ＤｉｇｉｔａｌＴｅｒｒａｉｎＭｏｄｅｌ煟模裕停┦钦个工程施工三维数字模型的重要组成部分，这里既是所有工程建筑物布置及施工活动的场所，也是施工过程中地形动态填挖的受体。水利水电工程一般均建在地形起伏较大的高原和山区，因此施工区地表ＤＴＭ采用ＴＩＮ模型来实现。建立工程地表ＤＴＭ由地形等高线原始数据按一定的算法生成ＴＩＮ模型。
（科教范文网 fw.nseac.com编辑发布） （２）动态实体参数化数字建模
按照实体对象的属性，可将其分别用点、线、面、体等四类图形数据结构来表达。动态实体的数字模型尚需反映其属性信息，几何图形与其属性的一一对应关系建立可利用ＧＩＳ的空间数据组织结构来实现。同时为反映工程施工的动态过程，在其数据结构中除了描述几何特征及属性外，还体现时间特征。
实体建模若采用参数化建模方法，可大大简化建模过程。参数化实体建模是一种通过相关几何关系组合一系列用参数控制的特征部件而构造整个几何结构模型的技术。整个建模过程可描述成一组特征部件的组装过程，而每个部件都由一些关键的参数来定义。
（３）地形动态填挖
地形填挖表现为ＤＴＭ模型的修改，实质上是对地形ＴＩＮ模型进行操作。即用足够大的开挖（填筑）初始形体面转化的ＴＩＮ模型，与地形ＴＩＮ两者生成相交边界，再从地形ＴＩＮ上沿相交线切去填挖初始形体面所包含的地形区域，同时从填挖形体ＴＩＮ模型中以相交线为边界切去多余的开挖（填筑）边坡区域，最后把两个修正后的ＴＩＮ合并构成一个经填挖后的地形ＤＴＭ。在填挖计算过程中可同时得到填挖区域表面积与填挖体的工程量。
５．基于ＧＩＳ的三维动态演示方法
基于ＧＩＳ的三维动态演示是对任意时刻系统仿真面貌的再现，它反映了仿真系统内部数据场的动态变化过程。利用仿真模块得到工程系统的动态信息，包括时间、建筑物几何形状及其属性等，生成工程施工系统各环节某一动态变化单元ｉ对应的图元（施工、水位单元等）任意时刻ｔ的面貌Ｖｉ（ｔ），则ｔ时刻的工程整体面貌可表示为Ｖ（ｔ）＝Σｖｉ（ｔ），ｎ为总的图元数。其中，ｖｉ（ｔ）＝ｆｉ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｘｉ，ｔ），表示在动态施工过程中，包含时间信息的图元的几何形状，它随时间的变化而变化。把工程施工任意时刻的整体面貌贮存在图形库中，并与其一一对应的属性数据建立联系，从而在动画演示时，按时间顺序读取图形库中的形体数据及相对应的属性信息，不断更新绘图变量和属性变量赋值，同时不断刷新屏幕显示。这样就实现了整体工程施工过程的三维面貌及相应信息的动态显示。
