CN106780731A - 水利三维电子沙盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的水利三维电子沙盘，由依次连接的多源数据整合单元、电子沙盘模型单元以及电子沙盘展示单元构成。本发明水利三维电子沙盘，不仅实现了水利多源数据有效管理，而且具有良好的三维可视化效果。

Description

水利三维电子沙盘
技术领域
本发明属于水利设备技术领域，涉及一种水利三维电子沙盘。
背景技术
水利作为国民经济发展密切相关的重要基础设施，属于数据密集型的传统行业，基础数据和实时产生数据量大。目前，国家和省市层面上围绕防汛抗旱、水资源管理和水资源监控等水利应用领域已经设计并建设了管理信息系统，但仍普遍存在着水利多源数据管理难和三维可视化效果欠佳的问题，尤其是水利多源数据的展示方面，传统基于网页或者二维地理信息系统的方式已不能满足水利管理决策者需求。
沙盘模型古已有之，最早是用于军事领域中的作战实物模型，通过将实物按照一定比例进行缩放，采用泥沙或其他建筑材料制作而成，用于地形和地物的显示。传统实物沙盘模型由于具有良好的直观效果，目前仍被广泛用于军事、博物馆、房地产等领域或行业，然而传统沙盘存在占地面积大而不便于携带且用户与沙盘之间的交互较差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水利三维电子沙盘，不仅实现了水利多源数据有效管理，而且具有良好的三维可视化效果。
本发明所采用的技术方案是，水利三维电子沙盘，由依次连接的多源数据整合单元、电子沙盘模型单元以及电子沙盘展示单元构成。
本发明的特点还在于：
多源数据整合单元由电子沙盘基础数据单元、水利业务数据单元及数据分类单元构成；电子沙盘模型单元由三维模型、水利数据应用单元以及标准化单元构成；电子沙盘展示单元由通过网络连接的电子沙盘接入单元和电子沙盘操作单元构成；多源数据整合单元用于对水利多源数据进行整合，为水利三维电子沙盘提供数据和三维可视化操作环境；电子沙盘模型单元基于多源数据整合单元开展三维电子沙盘建模，在三维模型和标准化单元基础上进行水利数据应用；电子沙盘展示单元在电子沙盘模型单元的基础上，为用户提供电子沙盘的接入和操作方式。
电子沙盘基础数据单元中的所有基础数据用于电子沙盘三维可视化环境的搭建，具体包括有基础地理数据、地形地貌数据、遥感影像数据、实地勘察数据；水利业务数据单元中存储有水利业务数据，具体包括有水利普查数据、水文基础数据、水利工程数据、防汛抗旱数据、水资源管理数据、水资源监控数据、水环境治理数据和水生态文明数据；数据分类单元用于对电子沙盘基础数据单元内的数据和水利业务数据单元内的数据进行分类和整合，根据数据时间性质的不同，分为：历史统计数据、实时监测数据和未来预估数据。
三维模型单元用于搭建三维电子沙盘基础的可视化环境，其内部包括有基础三维组件、空间视域模型、多源数据集成单元和三维视角操作单元；基础三维组件用于水利三维电子沙盘三维可视化环境框架搭建，采用开源三维组件worldwind；空间视域模型和三维视角操作单元用于对水利三维电子沙盘进行三维操作，其操作模式包括有：放大、缩小、旋转、倾斜和定位；多源数据集成单元先将电子沙盘基础数据单元和水利业务数据单元中的多源数据进行整合，再按照标准化单元中的数据库表结构和数据互操作规范对整合的多源数据进行标准化处理和入库；水利数据应用单元用于在水利业务数据单元的基础上提供水利三维电子沙盘应用，包括有普查工情分析单元、水文数据分析单元、水利工程建模单元、旱涝事件分析单元、水资源管理应用单元、水资源监控应用单元、水环境治理应用单元和水生态文明应用单元；标准化单元用于为水利三维电子沙盘的多源数据整合单元提供标准化的数据库表和数据互操作规范，同时为水利三维电子沙盘提供开放应用接口，用于电子沙盘数据和应用扩展，所涉及的数据库表用于水利业务数据的存储。
电子沙盘接入单元能为用户提供水利三维电子沙盘的接入方式，包括有LED显示屏接入和投影幕布接入；电子沙盘操作单元能为用户提供水利三维电子沙盘的操作方式，包括有鼠标控制电脑、触屏平板电脑和移动APP共三种方式。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明水利三维电子沙盘结构设计清晰，从水利多源数据整合到电子沙盘模型，再到水利电子沙盘展示，最后实现水利管理决策者与水利三维电子沙盘交互，能够快速实现水利多源数据的有效管理。
(2)本发明水利三维电子沙盘，通过三维电子沙盘实现水利多源数据的统计分析和三维可视化展示，为水利管理决策者提供便捷的水利多源数据查询、统计分析和三维可视化展示功能；其中，应用服务主要包括：为水利防汛提供预警监视服务，对水利灾害事件进行预测预报，基于三维电子沙盘开展突发性水利事件的应急应对；可视化基础上实现水利应用的可信，具有实时监视，预警预报，提前响应，快速应对等优点；最大化挖掘水利多源数据价值，辅助水利管理决策。
(3)本发明水利三维电子沙盘，通过标准化的水利数据库表结构、多源数据互操作规范和开放应用接口，用户能根据需求对水利业务数据和水利数据应用进行扩展，满足水利行业中的水利普查、防汛抗旱、水资源管理、水资源监控、水环境治理、水生态文明等应用领域，具有较好的应用价值和广泛的推广前景。
总之，本发明水利三维电子沙盘采用计算机技术建设三维电子沙盘，并将其应用到水利行业，实现水利多源数据管理、统计分析和三维可视化展示，为水利管理决策者提供优质的决策支持服务。
附图说明
图1是本发明水利三维电子沙盘的结构示意图；
图2是本发明水利三维电子沙盘应用的示意图。
图中，1.多源数据整合单元，2.电子沙盘模型单元，3.电子沙盘展示单元，4.用户，5.实施例功能单元；
1-1.电子沙盘基础数据单元，1-2.水利业务数据单元，1-3.数据分类单元，2-1.三维模型单元，2-2.水利数据应用单元，2-3.标准化单元，3-1.电子沙盘接入单元，3-2.电子沙盘操作单元，5-1.水资源监控多源数据管理单元，5-2.水资源监控数据统计分析单元，5-3.水资源监控应用三维可视化展示单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明水利三维电子沙盘，如图1所示，由依次连接的多源数据整合单元1、电子沙盘模型单元2以及电子沙盘展示单元3构成。
多源数据整合单元1，如图1所示，由电子沙盘基础数据单元1-1、水利业务数据单元1-2及数据分类单元1-3构成。
电子沙盘模型单元2，如图1所示，由三维模型单元2-1、水利数据应用单元2-2以及标准化单元2-3构成。
电子沙盘展示单元3，如图1所示，由通过网络连接的电子沙盘接入单元3-1和电子沙盘操作单元3-2构成。
多源数据整合单元1用于对水利多源数据进行整合，为水利三维电子沙盘提供数据和三维可视化操作环境；电子沙盘模型单元2基于多源数据整合单元1开展三维电子沙盘建模，在三维模型单元2-1和标准化单元2-3基础上进行水利数据应用；电子沙盘展示单元3在电子沙盘模型单元2的基础上，为用户4提供电子沙盘的接入和操作方式。
在多源数据整合单元1中：
电子沙盘基础数据单元1-1中的所有基础数据用于电子沙盘三维可视化环境的搭建，具体包括有基础地理数据、地形地貌数据、遥感影像数据、实地勘察数据；水利业务数据单元1-2中有存储有水利业务数据，具体包括有水利普查数据、水文基础数据、水利工程数据、防汛抗旱数据、水资源管理数据、水资源监控数据、水环境治理数据和水生态文明数据；数据分类单元1-3用于对沙盘基础数据单元1-1内的数据和水利业务数据单元1-2内的数据进行分类和整合，根据数据时间性质的不同，分为：历史统计数据、实时监测数据和未来预估数据。
在电子沙盘模型单元2中：
三维模型单元2-1用于搭建三维电子沙盘基础的可视化环境，其内部包括有基础三维组件、空间视域模型、多源数据集成单元和三维视角操作单元。其中的基础三维组件用于水利三维电子沙盘三维可视化环境框架搭建，本发明中采用美国国家航空航天局(NASA)开发的开源三维组件worldwind；空间视域模型和三维视角操作用于对水利三维电子沙盘进行三维操作，其操作模式包括有：放大、缩小、旋转、倾斜和定位。多源数据集成单元先将电子沙盘基础数据单元1-1和水利业务数据单元1-2中的多源数据进行整合，再按照标准化单元2-3中的数据库表结构和数据互操作规范对整合的多源数据进行标准化处理和入库。
水利数据应用单元2-2用于在水利业务数据单元1-2的基础上提供水利三维电子沙盘应用，包括有普查工情分析单元、水文数据分析单元、水利工程建模单元、旱涝事件分析单元、水资源管理应用单元、水资源监控应用单元、水环境治理应用单元和水生态文明应用单元。
标准化单元2-3用于为水利三维电子沙盘的多源数据整合单元1提供标准化的数据库表结构和数据互操作规范，同时为水利三维电子沙盘提供开放应用接口，用于电子沙盘数据和应用扩展。其中涉及的数据库表结构用于水利业务数据的存储，这里采用中华人民共和国水利部于2011年4月12日发布、2011年7月12日实施的水利行业标准《实时雨水情数据库表结构与标识符标准》(SL323-2011)。标准化单元2-3内的数据互操作规范用于电子沙盘基础数据单元1-1的处理，这里采用非营利性国际组织开放地理空间信息联盟(OGC)制定的多源数据互操作规范，本发明包括有Web地图服务(WMS)、Web矢量服务(WFS)和Web栅格服务(WCS)；标准化单元2-3内的开放应用接口用于三维模型单元2-1和水利数据应用单元2-2中8个水利数据应用的衔接。
在电子沙盘展示单元3内：
电子沙盘接入单元3-1能为用户提供水利三维电子沙盘的接入方式，包括有发光二极管(LED)显示屏接入和投影幕布接入。
电子沙盘操作单元3-2能为用户提供水利三维电子沙盘的操作方式，包括有鼠标控制电脑、触屏平板电脑和移动APP共三种方式。
实施例
本发明水利三维电子沙盘在水资源监控的实施例，如图2所示，基于图1给出的水利三维电子沙盘结构实现的水资源监控实施例，将用户4与电子沙盘展示单元3内的电子沙盘操作单元3-2连接，将实施例功能单元5与电子沙盘展示单元3内的电子沙盘接入单元3-1连接；
在实施例功能单元5内，包括有水资源监控多源数据管理单元5-1、水资源监控数据统计分析单元5-2和水资源监控应用三维可视化展示单元5-3；其中，水资源监控多源数据管理单元5-1实现对电子沙盘基础数据单元1-1和水利业务数据单元1-2中水资源监控数据的有效管理；水资源监控数据统计分析单元5-2用于对水利业务数据单元1-2中水资源监控数据进行统计分析；水资源监控应用三维可视化展示单元5-3用于实现对电子沙盘基础数据单元1-1、水利业务数据单元1-2中水资源监控数据和水利数据应用单元2-2中水资源监控应用单元的三维可视化展示；
用户4通过电子沙盘操作单元3-2实现对水利电子沙盘的操作，对水资源监控多源数据进行管理、统计分析和三维视角操作，并将水资源监控数据管理、统计分析和水资源监控应用的结果展示到电子沙盘接入单元3-1中，实现水利电子沙盘在LED显示屏或者投影幕布上的三维可视化展示。
以上实施例是本发明水利三维电子沙盘在水资源监控应用的实施方式。
本发明水利三维电子沙盘，不仅实现了水利多源数据有效管理，而且具有良好的三维可视化效果。

Claims (5)

1.水利三维电子沙盘，其特征在于，由依次连接的多源数据整合单元(1)、电子沙盘模型单元(2)以及电子沙盘展示单元(3)构成。
2.根据权利要求1所述的水利三维电子沙盘，其特征在于，所述多源数据整合单元(1)由电子沙盘基础数据单元(1-1)、水利业务数据单元(1-2)及数据分类单元(1-3)构成；
所述电子沙盘模型单元(2)由三维模型(2-1)、水利数据应用单元(2-2)以及标准化单元(2-3)构成；
所述电子沙盘展示单元(3)由通过网络连接的电子沙盘接入单元(3-1)和电子沙盘操作单元(3-2)构成；
所述多源数据整合单元(1)用于对水利多源数据进行整合，为水利三维电子沙盘提供数据和三维可视化操作环境；
所述电子沙盘模型单元(2)基于多源数据整合单元(1)开展三维电子沙盘建模，在三维模型单元(2-1)和标准化单元(2-3)基础上进行水利数据应用；
所述电子沙盘展示单元(3)在电子沙盘模型单元(2)的基础上，为用户(4)提供电子沙盘的接入和操作方式。
3.根据权利要求2所述的水利三维电子沙盘，其特征在于，所述电子沙盘基础数据单元(1-1)中的所有基础数据用于电子沙盘三维可视化环境的搭建，具体包括有基础地理数据、地形地貌数据、遥感影像数据、实地勘察数据；
所述水利业务数据单元(1-2)中存储有水利业务数据，具体包括有水利普查数据、水文基础数据、水利工程数据、防汛抗旱数据、水资源管理数据、水资源监控数据、水环境治理数据和水生态文明数据；
所述数据分类单元(1-3)用于对电子沙盘基础数据单元(1-1)内的数据和水利业务数据单元(1-2)内的数据进行分类和整合，根据数据时间性质的不同，分为：历史统计数据、实时监测数据和未来预估数据。
4.根据权利要求2所述的水利三维电子沙盘，其特征在于，所述三维模型单元(2-1)用于搭建三维电子沙盘基础的可视化环境，其内部包括有基础三维组件、空间视域模型、多源数据集成单元和三维视角操作单元；
所述基础三维组件用于水利三维电子沙盘三维可视化环境框架搭建，采用开源三维组件worldwind；
所述空间视域模型和三维视角操作用于对水利三维电子沙盘进行三维操作，其操作模式包括有：放大、缩小、旋转、倾斜和定位；
所述多源数据集成单元先将电子沙盘基础数据单元(1-1)和水利业务数据单元(1-2)中的多源数据进行整合，再按照标准化单元(2-3)中的数据库表结构和数据互操作规范对整合的多源数据进行标准化处理和入库；
所述水利数据应用单元(2-2)用于在水利业务数据单元(1-2)的基础上提供水利三维电子沙盘应用，包括有普查工情分析单元、水文数据分析单元、水利工程建模单元、旱涝事件分析单元、水资源管理应用单元、水资源监控应用单元、水环境治理应用单元和水生态文明应用单元；
所述标准化单元(2-3)用于为水利三维电子沙盘的多源数据整合单元(1)提供标准化的数据库表和数据互操作规范，同时为水利三维电子沙盘提供开放应用接口，用于电子沙盘数据和应用扩展，所涉及的数据库表用于水利业务数据的存储。
5.根据权利要求2所述的水利三维电子沙盘，其特征在于，所述电子沙盘接入单元(3-1)能为用户提供水利三维电子沙盘的接入方式，包括有LED显示屏接入和投影幕布接入；
所述电子沙盘操作单元(3-2)能为用户提供水利三维电子沙盘的操作方式，包括有鼠标控制电脑、触屏平板电脑和移动APP共三种方式。
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