CN112396678A - 一种基于三维建模技术的缆道测流监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三维建模技术的缆道测流监控方法，属于水文测控技术领域。本发明包括：对于水文缆道测流的测验过程，需要进行实时监控，运用三维建模技术，把实时监控的监控画面由二维动画方式重构为三维动画方式；所述三维建模的过程包括：根据断面信息、实时水位信息，创建缆道测流测验过程的多个监控剖面，然后利用这些监控剖面，按照三维动画建模的技术原理，重构出三维测流监控画面。本发明将基于铅鱼装置的河道测流测验过程监控画面由二维动画方式重构为三维动画，相比较于传统监控画面，该监控画面是三维动态的，可以更加准确地展示测流测验过程中铅鱼的行进过程，使测流过程更加清晰，便于技术人员准确观测测验过程。

Description

一种基于三维建模技术的缆道测流监控方法

技术领域

本发明涉及一种基于三维建模技术的缆道测流监控方法，属于水文测控技术领域。

背景技术

水文站对河道流量检测和监控，对保障正常生产生活、防灾防险具有重要作用，为了防止在测流测验过程中出现突发情况，测流技术人员在需要对整个测验过程进行实时监控；传统的2D监控测流对比于3D监控测流方法来说，2D监测技术较为成熟，在自动化领域和产品质量控制过程中被广泛使用，但是2D视觉无法获得物体的空间信息，当铅鱼所处环境越来越复杂时，使用2D监测技术的缺陷也愈发突出。

在目前公开或授权的相关专利文献中，专利《一种基于OpenGL的实时洪水灾害可视化仿真方法》(CN110400366A)中描述了面向计算机动画与可视化仿真的应用，可以模拟出较好效果，该专利不是用于解决测流测验过程中的监控问题。专利《基于3D打印技术的流域水文模拟方法》(CN103473809A)根据卫星收集的DEM数据，利用3D打印技术获得流域实体模型，该专利也不是用于解决测流测验过程中的监控问题。目前，现有专利中还未检索到与三维缆道测流类似的发明专利。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种基于三维建模技术的缆道测流监控方法用于解决传统2D监控测流技术在测流过程中不能产生河道、河床、河面、铅鱼、水位、断面等的三维形状信息，将河道的横截剖面图利用三维建模技术转化为立体模型，运用三维建模技术，把监控画面由二维动画方式重构为三维动画方式，便于技术人员更好地观测完整的测验过程。

本发明技术方案是：一种基于三维建模技术的缆道测流监控方法，对于水文缆道测流的测验过程，需要进行实时监控，运用三维建模技术，把实时监控的监控画面由二维动画方式重构为三维动画方式。

进一步地，所述监控画面为三维动画建模而成，画面中能清楚地标识了铅鱼在测流过程中所处的位置，所述监控画面是动态的，用于更加准确地展示铅鱼的测流过程。本发明在缆道测流过程中，将传统的测流测验过程中的二维监控画面重构为三维动画方式；上述描述本发明监控画面中出现的动画效果的具体体现，即铅鱼在实时测流过程中所处的位置；

进一步地，所述监控画面中，测流过程的信息包括垂线位置、水面位置、实时水位、断面信息、水下信号，且上述信息同时叠加在三维监控画面中用于使测流过程更加清晰。上述描述在动态更新监控画面时，需要关联的测流信息，将关键信息叠加在三维监控画面中显示，让测流过程更加清晰。

进一步地，所述三维建模的过程包括：根据断面信息、实时水位信息，创建缆道测流测验过程的多个监控剖面，然后利用这些监控剖面，按照三维动画建模的技术原理，重构出三维测流监控画面。上述描述利用三维动画建模工具实现监控画面的重构，展示完整的测流过程。

进一步地，所述运用三维建模技术，把实时监控的监控画面由二维动画方式重构为三维动画方式的具体步骤包括：

步骤一、搭建河道三维模型；

步骤二、生成三维模型使用建模软件时，依照比例建立河道横截平面模型和铅鱼3DS模型，当模型生成完毕，将河道横截平面模型和铅鱼模型文件导入OpenGL；

步骤三、在创建好的河道横截平面模型中导入铅鱼模型，调整二者坐标相重合，接下来进行数据实时更新；

步骤四、步骤四、设置铅鱼单位矩阵，将铅鱼模型自身坐标系与三维地形的世界坐标系重合，将铅鱼的运动方向设计为在竖直平面YOZ内运动，铅鱼可沿坐标Y轴与Z轴方向进行移动；

步骤五、设置观察角度用于对重合的三维地形的世界坐标系进行观察；

步骤六、需要利用铅鱼收集测流过程中的关键信息，利用铅鱼测流信息、重合的三维地形的世界坐标系，按照OpenGL三维动画建模的技术原理重构出实时三维测流监控画面，在实际的测流过程中，铅鱼将缆道测流过程中收集到的数据包括铅鱼位置数据、垂线位置数据、水面位置数据、实时水位数据、断面信息数据、水下信号数据传输给数据库进行保存，之后OpenGL应用程序从数据库中获得这些数据，需要注意的是，在三维图形上，能够产生动画效果的数据只有铅鱼位置数据与水位信息；

步骤七、利用铅鱼携带的传感器收集自身的位置信息、河道的水位信息，位置信息即Y轴与Z轴的坐标信息，利用位置信息与河道的水位信息产生动态效果信息，在铅鱼揽道测流过程中产生静态效果信息，将动态效果信息和静态效果信息返回给河道横截平面模型和铅鱼模型；然后，实现铅鱼收集到的数据对铅鱼三维模型的驱动；

步骤八、OpenGL引入双缓存技术，程序将帧存看成是两个视频的缓存，在任一时刻只有两者中的一个内容能被显示出来，实现平滑的计算机动画，在双缓存系统中，对于所创建出的动画实际能获得2中存储区域：

一个A存储区域用来放置屏幕上所绘制的动态的铅鱼模型和河道水位高度；

另一个B存储区域在缓存中绘制动态的铅鱼模型图像和河道水位高度图像；

A存储区域将所绘制图像放置在屏幕上，显示这个缓存内容，不使用绘制命令修改缓存内容；B存储区域在缓存中绘制图像，但是图像并不在屏幕上进行显示，当B存储区域的图像在指定条件下绘制完毕之后，再交换缓存，将B存储区域图像导入A存储区域进行呈现。

进一步地，所述步骤一中，在搭建河道三维模型时，预先采集缆道测流测验过程的多个点的监控剖面信息，利用收集到的图片信息制作河道三维模型，导出为3DS格式文件，再将制作好的文件导入编程软件，得到可以被OpenGL理解的图源信息，利用OpenGL工具生成三维实例模型，初始化地形仿真完成。

进一步地，所述步骤二中，3DS模型由块元素组成，每个块元素含有头和主体，块与块之间相互嵌套，一个元素块会包含下面的子块作为数据，读取模型文件时采用递归方式读写，接下来描述几类主要的块元素：

(1)主编辑块：存储当前编辑场景的状况和窗口配置数据；

(2)材质块：定义文件材质库中的信息；

(3)物体块：包括物体网格和物体材质块；

读取三维地形文件时，使用OpenGL自带的API函数读取单个块元素并分配空间，完成读入后将当前块元素向后推移，将读取过程进行遍历操作，判断是否读取所有块元素，直到所有块元素被分配进入内存，之后将块元素内容导入对应的模型框架中，最终显示出模型实体；

进一步地，所述步骤三中，在创建好的河道横截平面模型中，能在其中移动的两个元素为：

(1)铅鱼位置，对应铅鱼坐标；

(2)河道水位，对应铅鱼收集到的水位信息；

其它的信息不会有与之配套的动画内容，如上所述，进行铅鱼模型导入之前，使用OpenGL自带的API函数进行颜色清除与深度缓冲。

进一步地，所述步骤七中，对铅鱼三维模型的驱动中需要使用OpenGL中的动画刷新模块，包括三个部分，定时器模块、执行器模块、结束器模块：

(1)定时器模块：它的作用是预先建立一个定时器，需要自定义了定时器ID、以毫秒为单位的刷新间隔，一般地，定时器模块内回调函数为空，具体的函数功能由执行模块实现。

(2)执行器模块：它的作用是接收定时器的定时信号，在内定义计时器所执行的代码，每间断x毫秒后，执行自身代码块；

(3)结束器模块：测流过程结束，释放定时器。

利用上述三个模块更新模型参数，缆道测流三维监控画面建模流程如图6所示。需要通过定时模块发出信号，在执行模块内触发，执行代码块内容，进行三维模型的实时更新，使用条件进行判断，是否需要释放定时器，若判断为真，则结束三维模型的更新。

进一步地，所述步骤八中，铅鱼模型的控制，具体做法为：

(1)程序初始化时需要让屏幕中心为原点的世界坐标与当前的绘图坐标相重合；

(2)将铅鱼收集到的测流数据信息储存在中间文件数据库中；

(3)配置数据库，添加文件路径，声明头文件以及使用库；

(4)连接数据库，需要配置项为：数据库的地址、用户名、密码、端口、数据库名称，验证是否连接成功；

(5)连接成功之后，铅鱼进入测流状态时，动画更新模块接收到定时器模块发出的更新命令，在执行模块内从数据库中获取铅鱼信息；

(6)在执行模块内使用查询函数获取查询结果，将查询结果返回，然后这个函数会划向下一行数据，继续等待定时器模块发出的更新命令；

(7)动态更新铅鱼位置与水面高度；

(8)通常，三维共建的坐标系变换使用矩阵的堆栈操作，所以将返回参数传入反射变换中作为矩阵的可变参数，传递给OpenGL，使用平移仿射变换函数，在执行模块更新铅鱼位置；

(9)使用输出函数，将垂线位置、水面位置、断面信息、水下信号数据静态信息在OpenGL窗口中实时更新。

本发明预先采集河道测流的剖面图片信息，使用建模软件依照已采集的图片建立三维模型，将模型导出为3DS模型文件；其次，依照铅鱼实体建立铅鱼三维模型并导出为3DS模型文件，此时河道与铅鱼的三维模型文件制作完成，最后，利用上述生成的3DS模型文件，生成三维坐标值，创建三维数组用以储存地形数据的三维坐标值，重构三维监控画面。

如图4所示为建立好的河道横截平面视图，利用动画制作工具预先加载模型文件，文件包括：河道横截面的二维监控画面、河道3DS模型文件、铅鱼3DS模型文件，将三个模型文件在监控画面中组合叠加，监控画面中清楚地标识了铅鱼在测流过程中所处的位置，结合生成的动画效果展示完整测流过程。

测流过程中涉及使用的环境数据包括，河道断面地形数据、测流数据、设备数据等，结合环境数据进行河道3D动画建模，监测系统能够更加清晰与直观的展示整个测流过程。将测流过程中包含的关键信息叠加在三维监控画面中，其中需要叠加的关键信息有：垂线位置、水面位置、实时水位、断面信息、水下信号、铅鱼位置等。

执行测流过程时，铅鱼上的检测装置与监测系统建立连接，在规定位置执行测流任务，测流过程中收集的关键信息存储到测流信息数据库中，在提取测流关键中设定接口模型，接收测流信息数据库的数据，将铅鱼位置信息、实时水位信息从测流信息数据库中提取出来并展示在监控画面上，其它静态信息可作为文本直接输出在监控画面上，再进行测流实时数据的更新，测流信息获取流程图如图3所示。

按照三维动画建模的技术原理，重构出三维测流监控画面，实现监控画面的动画效果，将铅鱼收集到的测流数据存储到中间文件数据库中，利用动画建模工具中的定时器模块、执行模块和结束模块构建动画效果，需要控制监控画面的要素有：

(1)控制铅鱼与河面动画效果可变参数获取；

(2)画面更新的时间间隔；

(3)判断是否测流结束，释放定时器模块；

引入添加图片缓存技术，实现平滑的计算机动画效果，对于创建出的动画区别为两种存储区域：

(1)存储用来放置屏幕上所绘制的图形；

(2)存储区域在缓存中绘制的图像；

(3)存储区域随着时间不断进行更新和交换，创建出三维动画监控效果。

本发明的有益效果是：

(1)本发明使缆道测流测验的过程在三维监控画面上更加直观。减少这类测流操作的复杂度；

(2)本发明对比现有二维监测技术，三维动画建模可以更加准确地展示铅鱼的行进过程，实时掌握铅鱼三维姿态有利于安全测流，有利于确保设备和相关人员安全；

(3)便于技术人员更好地观测完整的基于铅鱼载体的测流测验过程；有利获得根据准确的测流数据。

附图说明

图1是本发明结构框架示意图；

图2是本发明实现流程图；

图3是本发明测流信息获取流程图；

图4是本发明河道横截面示意图；

图5是本发明三维模型实例示意图；

图6是本发明三维监控画面建模流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1-6所示，一种基于三维建模技术的缆道测流监控方法，包括：对于水文缆道测流的测验过程，需要进行实时监控，运用三维建模技术，把实时监控的监控画面由二维动画方式重构为三维动画方式。

进一步地，所述监控画面为三维动画建模而成，画面中能清楚地标识了铅鱼在测流过程中所处的位置，所述监控画面是动态的，用于更加准确地展示铅鱼的测流过程。本发明在缆道测流过程中，将传统的测流测验过程中的二维监控画面重构为三维动画方式；上述描述本发明监控画面中出现的动画效果的具体体现，即铅鱼在实时测流过程中所处的位置；

进一步地，所述监控画面中，测流过程的信息包括垂线位置、水面位置、实时水位、断面信息、水下信号，且上述信息同时叠加在三维监控画面中用于使测流过程更加清晰。上述描述在动态更新监控画面时，需要关联的测流信息，将关键信息叠加在三维监控画面中显示，让测流过程更加清晰。

进一步地，所述三维建模的过程包括：根据断面信息、实时水位信息，创建缆道测流测验过程的多个监控剖面，然后利用这些监控剖面，按照三维动画建模的技术原理，重构出三维测流监控画面。上述描述了三维监控画面的具体实现方式，预先收集河道的地形信息，制作3D模型，利用OpenGL工具重构出三维测流的监控画面,最终使测流过程更加清晰，便于技术人员更好地观测完整的测流过程。

本发明是一种基于三维建模技术的缆道测流方法，由于OpenGL工具在开发时可移植性好，开发方便，对于硬件要求不高，本发明可以使用动画制作工具OpenGL进行实现。

本发明将传统二维监测画面重构为三维监测画面，本发明的整体框架如图1所示，包括预先收集环境数据、模型加载、附加平面关键信息、动画效果实现、视点模块搭建5部分，组成本发明的基本框架，具体实施过程分为八个步骤，逐步实现本发明。

步骤一、搭建河道三维模型；在搭建河道三维模型时，预先采集缆道测流测验过程的多个点的监控剖面信息，由于OpenGL只提供了最基本的图元绘制方法，所以在绘制地形类无规则的复杂模型时往往得到的效果不佳，需要利用收集到的图片信息制作河道三维模型，导出为3DS格式文件，再将制作好的文件导入编程软件，得到可以被OpenGL理解的图源信息，如图5所示，利用OpenGL工具生成三维实例模型，初始化地形仿真完成；

步骤二、生成三维模型使用建模软件时，依照比例建立河道横截平面模型和铅鱼3DS模型，当模型生成完毕，将河道横截平面模型和铅鱼模型文件导入OpenGL，3DS模型由块元素组成，每个块元素含有头和主体，块与块之间相互嵌套，一个元素块会包含下面的子块作为数据，读取模型文件时采用递归方式读写，接下来描述几类主要的块元素：

(1)主编辑块：存储当前编辑场景的状况和窗口配置数据；

(2)材质块：定义文件材质库中的信息；

(3)物体块：包括物体网格和物体材质块；

读取三维地形文件时，使用OpenGL自带的API函数读取单个块元素并分配空间，完成读入后将当前块元素向后推移，将读取过程进行遍历操作，判断是否读取所有块元素，直到所有块元素被分配进入内存，之后将块元素内容导入对应的模型框架中，最终显示出模型实体；

步骤三、本发明的实现流程图如图2所示，在创建好的河道横截平面模型中导入铅鱼模型，调整二者坐标相重合，接下来进行数据实时更新；在创建好的河道横截平面模型中，能在其中移动的两个元素为：

(1)铅鱼位置，对应铅鱼坐标；

(2)河道水位，对应铅鱼收集到的水位信息；

其它的信息不会有与之配套的动画内容，如上所述，进行铅鱼模型导入之前，使用OpenGL自带的API函数进行颜色清除与深度缓冲；

步骤四、设置铅鱼单位矩阵，将铅鱼模型自身坐标系与三维地形的世界坐标系重合，将铅鱼的运动方向设计为在竖直平面YOZ内运动，铅鱼可沿坐标Y轴与Z轴方向进行移动；

步骤五、设置观察角度用于对重合的三维地形的世界坐标系进行观察；

步骤六、需要利用铅鱼收集测流过程中的关键信息，利用铅鱼测流信息、重合的三维地形的世界坐标系，按照OpenGL三维动画建模的技术原理重构出实时三维测流监控画面，在实际的测流过程中，铅鱼将缆道测流过程中收集到的数据(铅鱼位置数据、垂线位置数据、水面位置数据、实时水位数据、断面信息数据、水下信号数据)传输给数据库进行保存，之后OpenGL应用程序从数据库中获得这些数据，测流信息获取流程如图3所示，需要注意的是，在三维图形上，能够产生动画效果的数据只有铅鱼位置数据与水位信息。

步骤七、利用铅鱼携带的传感器收集自身的位置信息(即Y轴与Z轴的坐标信息)、河道的水位信息，利用位置信息与河道的水位信息产生动态效果信息，在铅鱼揽道测流过程中产生静态效果信息，将动态效果信息和静态效果信息返回给河道横截平面模型和铅鱼模型；然后，实现铅鱼收集到的数据对铅鱼三维模型的驱动；对铅鱼三维模型的驱动中需要使用OpenGL中的动画刷新模块，包括三个部分，定时器模块、执行器模块、结束器模块：

(1)定时器模块：它的作用是预先建立一个定时器，需要自定义了定时器ID、以毫秒为单位的刷新间隔，一般地，定时器模块内回调函数为空，具体的函数功能由执行模块实现。

(2)执行器模块：它的作用是接收定时器的定时信号，在内定义计时器所执行的代码，每间断x毫秒后，执行自身代码块；

(3)结束器模块：测流过程结束，释放定时器。

利用上述三个模块更新模型参数，三维监控画面建模流程如图6所示。需要通过定时模块发出信号，在执行模块内触发，执行代码块内容，进行三维模型的实时更新，使用条件进行判断，是否需要释放定时器，若判断为真，则结束三维模型的更新。

步骤八、OpenGL引入双缓存技术，程序将帧存看成是两个视频的缓存，在任一时刻只有两者中的一个内容能被显示出来，实现平滑的计算机动画，在双缓存系统中，对于所创建出的动画实际可以获得2中存储区域：

一个存储区域用来放置屏幕上所绘制的动态的铅鱼模型和河道水位高度；

另一个存储区域在缓存中绘制动态的铅鱼模型图像和河道水位高度图像；

A区域将所绘制图像放置在屏幕上，显示这个缓存内容，不使用绘制命令修改缓存内容；B区域在缓存中绘制图像，但是图像并不在屏幕上进行显示。当B区域的图像在指定条件下绘制完毕之后，再交换缓存，将B区域图像导入A区域进行呈现。

进一步地，所述步骤八中，铅鱼模型的控制，具体做法为：

(1)程序初始化时需要让屏幕中心为原点的世界坐标与当前的绘图坐标相重合；

(2)将铅鱼收集到的测流数据信息储存在中间文件数据库中；

(3)配置数据库，添加文件路径，声明头文件以及使用库；

(4)连接数据库，需要配置项为：数据库的地址、用户名、密码、端口、数据库名称，验证是否连接成功；

(5)连接成功之后，铅鱼进入测流状态时，动画更新模块接收到定时器模块发出的更新命令，在执行模块内从数据库中获取铅鱼信息；

(6)在执行模块内使用查询函数获取查询结果，将查询结果返回，然后这个函数会划向下一行数据，继续等待定时器模块发出的更新命令；

(7)动态更新铅鱼位置与水面高度；

(8)通常，三维共建的坐标系变换使用矩阵的堆栈操作，所以将返回参数传入反射变换中作为矩阵的可变参数，传递给OpenGL，使用平移仿射变换函数，在执行模块更新铅鱼位置；

(9)使用输出函数，将垂线位置、水面位置、断面信息、水下信号数据静态信息在OpenGL窗口中实时更新。

本发明提出一种基于三维建模技术的缆道测流方法，在操作上具有可行性，在观测时具有便利性，方便技术人员理解整个测流过程，由于对监测精度要求的提高，3D技术测量更为可靠，它能够收集并产生2D系统不能产生的形状信息，三维建模技术能够帮助水文站的技术人员更加直观且快速的理解实时的水文信息，3D监测技术在精度、灵活度、与速度方面取得了突破，虽然3D技术在建筑行业、视频特效制作领域有相当成熟的案例与经验，但在河流缆道测流的这类动态水文测验过程中由于涉及水下处理和断面重构等关键技术,实现上有其复杂性，通过相关检索目前未见报道,而这类复杂3D重构监控技术的应用让监测测量更为高效，使用三维建模技术在水文测控领域可以使技术人员更好地观测完整的测验过程。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于，包括：对于水文缆道测流的测验过程，需要进行实时监控，运用三维建模技术，把实时监控的监控画面由二维动画方式重构为三维动画方式。

2.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于：所述监控画面为三维动画建模而成，画面中能清楚地标识了铅鱼在测流过程中所处的位置，所述监控画面是动态的，用于更加准确地展示铅鱼的测流过程。

3.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于：所述监控画面中，测流过程的信息包括垂线位置、水面位置、实时水位、断面信息、水下信号，且上述信息同时叠加在三维监控画面中用于使测流过程更加清晰。

4.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于：所述三维建模的过程包括：根据断面信息、实时水位信息，创建缆道测流测验过程的多个监控剖面，然后利用这些监控剖面，按照三维动画建模的技术原理，重构出三维测流监控画面。

5.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于：所述运用三维建模技术，把实时监控的监控画面由二维动画方式重构为三维动画方式的具体步骤包括：

步骤一、搭建河道三维模型；

步骤二、生成三维模型使用建模软件时，依照比例建立河道横截平面模型和铅鱼3DS模型，当模型生成完毕，将河道横截平面模型和铅鱼模型文件导入OpenGL；

步骤三、在创建好的河道横截平面模型中导入铅鱼模型，调整二者坐标相重合，接下来进行数据实时更新；

步骤四、步骤四、设置铅鱼单位矩阵，将铅鱼模型自身坐标系与三维地形的世界坐标系重合，将铅鱼的运动方向设计为在竖直平面YOZ内运动，铅鱼可沿坐标Y轴与Z轴方向进行移动；

步骤五、设置观察角度用于对重合的三维地形的世界坐标系进行观察；

步骤六、需要利用铅鱼收集测流过程中的关键信息，利用铅鱼测流信息、重合的三维地形的世界坐标系，按照OpenGL三维动画建模的技术原理重构出实时三维测流监控画面，在实际的测流过程中，铅鱼将缆道测流过程中收集到的数据包括铅鱼位置数据、垂线位置数据、水面位置数据、实时水位数据、断面信息数据、水下信号数据传输给数据库进行保存，之后OpenGL应用程序从数据库中获得这些数据，需要注意的是，在三维图形上，能够产生动画效果的数据只有铅鱼位置数据与水位信息；

步骤七、利用铅鱼携带的传感器收集自身的位置信息、河道的水位信息，位置信息即Y轴与Z轴的坐标信息，利用位置信息与河道的水位信息产生动态效果信息，在铅鱼揽道测流过程中产生静态效果信息，将动态效果信息和静态效果信息返回给河道横截平面模型和铅鱼模型；然后，实现铅鱼收集到的数据对铅鱼三维模型的驱动；

步骤八、OpenGL引入双缓存技术，程序将帧存看成是两个视频的缓存，在任一时刻只有两者中的一个内容能被显示出来，实现平滑的计算机动画，在双缓存系统中，对于所创建出的动画实际能获得2中存储区域：

一个A存储区域用来放置屏幕上所绘制的动态的铅鱼模型和河道水位高度；

另一个B存储区域在缓存中绘制动态的铅鱼模型图像和河道水位高度图像；

A存储区域将所绘制图像放置在屏幕上，显示这个缓存内容，不使用绘制命令修改缓存内容；B存储区域在缓存中绘制图像，但是图像并不在屏幕上进行显示，当B存储区域的图像在指定条件下绘制完毕之后，再交换缓存，将B存储区域图像导入A存储区域进行呈现。

6.根据权利要求5所述的基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于：所述步骤一中，在搭建河道三维模型时，预先采集缆道测流测验过程的多个点的监控剖面信息，利用收集到的图片信息制作河道三维模型，导出为3DS格式文件，再将制作好的文件导入编程软件，得到可以被OpenGL理解的图源信息，利用OpenGL工具生成三维实例模型，初始化地形仿真完成。

7.根据权利要求5所述的基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于：所述步骤二中，3DS模型由块元素组成，每个块元素含有头和主体，块与块之间相互嵌套，一个元素块会包含下面的子块作为数据，读取模型文件时采用递归方式读写，接下来描述几类主要的块元素：

(1)主编辑块：存储当前编辑场景的状况和窗口配置数据；

(2)材质块：定义文件材质库中的信息；

(3)物体块：包括物体网格和物体材质块；

读取三维地形文件时，使用OpenGL自带的API函数读取单个块元素并分配空间，完成读入后将当前块元素向后推移，将读取过程进行遍历操作，判断是否读取所有块元素，直到所有块元素被分配进入内存，之后将块元素内容导入对应的模型框架中，最终显示出模型实体。

8.根据权利要求5所述的基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于：所述步骤三中，在创建好的河道横截平面模型中，能在其中移动的两个元素为：

(1)铅鱼位置，对应铅鱼坐标；

(2)河道水位，对应铅鱼收集到的水位信息；

其它的信息不会有与之配套的动画内容，如上所述，进行铅鱼模型导入之前，使用OpenGL自带的API函数进行颜色清除与深度缓冲。

9.根据权利要求5所述的基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于：所述步骤七中，对铅鱼三维模型的驱动中需要使用OpenGL中的动画刷新模块，包括三个部分，定时器模块、执行器模块、结束器模块：

(1)定时器模块：它的作用是预先建立一个定时器，需要自定义了定时器ID、以毫秒为单位的刷新间隔，一般地，定时器模块内回调函数为空，具体的函数功能由执行模块实现。

(2)执行器模块：它的作用是接收定时器的定时信号，在内定义计时器所执行的代码，每间断x毫秒后，执行自身代码块；

(3)结束器模块：测流过程结束，释放定时器。

利用上述三个模块更新模型参数，缆道测流三维监控画面建模流程如图6所示。需要通过定时模块发出信号，在执行模块内触发，执行代码块内容，进行三维模型的实时更新，使用条件进行判断，是否需要释放定时器，若判断为真，则结束三维模型的更新。

10.根据权利要求5所述的基于三维建模技术的缆道测流监控方法，其特征在于：所述步骤八中，铅鱼模型的控制，具体做法为：

(1)程序初始化时需要让屏幕中心为原点的世界坐标与当前的绘图坐标相重合；

(2)将铅鱼收集到的测流数据信息储存在中间文件数据库中；

(3)配置数据库，添加文件路径，声明头文件以及使用库；

(4)连接数据库，需要配置项为：数据库的地址、用户名、密码、端口、数据库名称，验证是否连接成功；

(5)连接成功之后，铅鱼进入测流状态时，动画更新模块接收到定时器模块发出的更新命令，在执行模块内从数据库中获取铅鱼信息；

(6)在执行模块内使用查询函数获取查询结果，将查询结果返回，然后这个函数会划向下一行数据，继续等待定时器模块发出的更新命令；

(7)动态更新铅鱼位置与水面高度；

(8)通常，三维共建的坐标系变换使用矩阵的堆栈操作，所以将返回参数传入反射变换中作为矩阵的可变参数，传递给OpenGL，使用平移仿射变换函数，在执行模块更新铅鱼位置；

(9)使用输出函数，将垂线位置、水面位置、断面信息、水下信号数据静态信息在OpenGL窗口中实时更新。

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