Page 129 - 水利工程技术发展与实践探究

第四章 水利工程创新技术的应用

（3）虚拟仿真技术原理
水利工程中可以运用三维虚拟仿真技术捕获物体运动特性的改变，例如位置
变化、对象捕获、物体相互作用及碰撞、物体表面变形等，针对这些运动特征均

给予一个对应坐标，统称为坐标系统，然后在建立的水利工程三维虚拟模型中通
过改变相应坐标值来改变相应物体位置。在进行水利工程运行管理时运用虚拟仿
真技术能实时控制管理水利工程，例如水利工程水轮机组的转动、船闸的启闭、
泄洪闸门的旋转，还能实时掌握水位的变化、开闸泄水时水的流速动态等，这些

动态变化可以通过水利工程三维虚拟模型的坐标系统进行相应物体的位置坐标设
定和控制，实现水利工程三维虚拟模型的动作模拟。依据某一水利工程建立的水
利工程三维虚拟模型和实际水利工程存在唯一 ID 的一一对应关系，水利工程三

维虚拟模型和水利工程的实时监控系统相联系，从而获取水利工程的相应数据信
息，并将这些信息反馈到水利工程三维虚拟模型中，实时更新三维模型的运动状
态，还可以对水利工程三维虚拟模型进行相关设定，例如水质监测变化、渗流监
测变化、建筑物变形监测等运用不同的颜色、不同方式进行模型展示，方便水利
工程运行管理人员进行识别和管理。

（4）水利工程虚拟仿真关键技术
动态建模技术。动态建模技术是虚拟仿真的核心技术，水利工程可以利用动
态建模技术获取水利工程的实时监测数据，然后将这些数据信息转化成三维立体

数据，并结合工程特点利用获取的三维立体数据建立三维虚拟环境模型。
三维图像快速生成技术。为了使建立的水利工程三维虚拟模型可视化程度较
高，这就要求建立的模型图像刷新频率要大于 15 帧 /s，对于一些复杂的水利工
程图像刷新频率要大于 30 帧 /s，所以在建立水利工程三维虚拟模型时需要利用
三维图像快速生成技术，利用水利工程二维 CAD 图纸和相关建筑数据形成三维

水利工程虚拟环境，提高模型的可视化程度。
立体显示和传感器技术。立体显示是虚拟仿真技术的重要实现方式，是可以
创建虚拟环境的一种计算机系统，通过立体显示实现人与虚拟环境的视觉交流。

立体显示主要利用主动立体显示、双色眼镜、被动同步的立体投影设备、真三维
立体显示、立体显示器等这几种设备或方式进行虚拟现实的展示。传感器技术是
利用传感器设备获取水利工程的各个数据信息，它主要利用被测物体之间的物理、
生物、化学效应差异，将被测物体的物理、生物、化学效应转化成电信号在传感

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