CN115690344A - 海绵城市沙盘及天气模拟系统 - Google Patents
海绵城市沙盘及天气模拟系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115690344A CN115690344A CN202211331497.6A CN202211331497A CN115690344A CN 115690344 A CN115690344 A CN 115690344A CN 202211331497 A CN202211331497 A CN 202211331497A CN 115690344 A CN115690344 A CN 115690344A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sand table
- city
- cloud
- data
- particle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004576 sand Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 106
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 9
- 241000533950 Leucojum Species 0.000 claims description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 5
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明提出的海绵城市沙盘及天气模拟系统，包括：三维地形模型生成模块，用于确定所述沙盘数据的经纬度范围，生成基础的三维地形模型，基于所述三维地形模型生成模块，配置气象数据类型对应的地址，配置所述气象数据类型对应的绘制风格；气象数据生成模块，根据所述气象数据类型对应的气象数据，将气象数据保存到对应的气象数据类型中；气象模拟模块，根据气象数据生成模块，利用天空颜色生成算法对天空进行模拟，采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟，利用粒子系统对降雨和降雪过程建模；可以帮助人们很清楚的了解某一区域建筑群的外形特征与真实天气的体验。
Description
技术领域
本发明涉及沙盘技术领域，尤其涉及海绵城市沙盘及天气模拟系统。
背景技术
海绵城市是新一代城市雨洪管理的新概念，其建设与发展离不开规划，而在规划建设时，需要将载有城市内的建筑分布以及地貌特征的沙盘向客户以及相关人员进行展示，使人们能很清楚的了解某一区域或建筑物、建筑群的外形特征，以方便对城市做出相应的规划，同时可以在沙盘中实现天气模拟的气象数据，其中气象数据是指用于显示气象行业的特定数据，包括降雨、降雪等数据类型，如果能够实现对于这些数据的可视化绘制，则可以有效的模拟气象状态，对于进行气象预测和研究有很重要意义。
现有的沙盘一般为实体沙盘或电子沙盘，实体沙盘由实体模型组成，例如：申请号为CN112785907A的发明专利公开了一种用于企业形象展示的沙盘，通过实体模型展示企业的整体风貌，并且在沙盘内设置照度传感器以及可以显示放大图的显示屏，人们可以根据自己的需求实现各个地方的放大显示。电子沙盘是一种数字虚拟沙盘，是全息3D智能立体交互系统应用于数字虚拟沙盘的一种产品形态，通过无线操控手柄和全息3D场景内容实时操控，将3D显示载体以水平显示屏的形式观看呈现，例如：授权公告号为CN214587809U的实用新型专利公开了一种数字虚拟沙盘，数字虚拟沙盘包括框架、屏架以及LED屏，通过投影技术以及显示技术来进行展现。
但是实体沙盘只能展示固定的模型，灵活性差，在对沙盘进行改动时也很麻烦；电子沙盘是基于投影显示的效果，整体的实体感较差，且不具有对天气的真实模拟，因此提出海绵城市沙盘及天气模拟系统。
发明内容
为了解决上述现有的实体沙盘和电子沙盘体验效果差的问题，本发明提出海绵城市沙盘及天气模拟系统。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提出海绵城市沙盘及天气模拟系统，包括：
三维地形模型生成模块：用于确定所述沙盘数据的经纬度范围，生成基础的三维地形模型，基于所述三维地形模型生成模块，配置气象数据类型对应的地址，配置所述气象数据类型对应的绘制风格；
气象数据生成模块：根据所述气象数据类型对应的气象数据，将气象数据保存到对应的气象数据类型中；
气象模拟模块：根据气象数据生成模块，利用天空颜色生成算法对天空进行模拟，采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟，利用粒子系统对降雨和降雪过程建模；
显示模块：用于从云端服务器获取海绵城市虚拟沙盘的沙盘数据，基于所述沙盘数据，在第一AR设备的显示屏幕中，显示所述海绵城市虚拟沙盘，所述沙盘数据包括：构成城市的至少一个第一城市系统分别对应的子数据，以及构成所述城市的至少一个第二城市系统分别对应的子数据；
确定模块：接收云端服务器的第一模型控制指令后，从至少一个第一城市系统中确定第一目标城市系统；接收云端服务器的第二模型控制指令后，从至少一个第二城市系统中确定第二目标城市系统；
控制模块：基于所述第一目标城市系统对应的子数据，在显示的所述海绵城市虚拟沙盘中，将所述第一目标城市系统突出显示；基于所述第二目标城市系统对应的子数据，将所述第二目标城市系统对应的虚拟沙盘、与所述海绵城市虚拟沙盘融合显示。
进一步的，所述确定所述沙盘数据的经纬度范围，生成基础的三维地形模型包括：确定经度范围和维度范围的经纬范围数据，根据经纬范围数据确定地形高程数据，将所述地形高程数据在三维引擎中转化为三维模型。
进一步的，所述天空颜色生成算法包括：颜色随高度变化的特征函数和亮度随角度变化的特征函数。
进一步的，颜色随高度变化的特征函数为采用对天空上预设位置的法向量y通道开根方：
其中，vertex表示预设位置的顶点，normal.y正常位置的法向量，这里选择5，根指数越高，天顶变化越慢，地平线变化越快。
进一步的，所述采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟包括：高层建模使用立方体控制云的基本形态，底层建模结合随机数把每个立方体细化成粒子，通过生成随机数和相应的参数控制每个粒子的大小和浓度，把生成的云的基本粒子数据写入文件，完成云建模过程。
进一步的，所述采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟还包括：散射模型模拟，所述散射模型模拟的是光与介质的相互作用。
进一步的，所述散射模型模拟分为两个过程：
对云粒子应用简化的多散射模型，得到云粒子经过光散射作用后的基本颜色；
对云粒子应用观察方向的单散射模型，得到人眼看到的云粒子的绘制颜色；
所述多散射模型的公式为：
其中，I为计算方向，P为光在的任意位置，I0(W)表示从云的外面来自w方向的入射光，v(t)表示云在深度t的消光系数，Dp表示沿着光传播方向P的的深度，g表示其他方向的光在P散射到w方向的光；
所述单散射模型的公式为：
Ek＝Sk+Tk·Ek-1，1≤k≤N
这个公式表示，任意云粒子Pk的出射光Ek等于入射到Pk但没有吸收的光Tk·Ek-1加上它散射的光Sk。
进一步的，所述利用粒子系统对降雨和降雪过程建模包括：
雨滴粒子系统：雨滴落到地面前的粒子模块和雨滴落到地面后发生飞溅的粒子模块；
雪花模型系统：雪花各属性的确定，雪花属性的更新，雪花的控制。
进一步的，所述第一城市系统包括但不限于：建筑系统、交通系统、水体系统、绿化系统、电力系统。
进一步的，所述第二城市系统包括但不限于：生态本底、空间管辖分区、海绵城市空间格局、生态空间结构。
本发明的有益效果：
本发明提出的海绵城市沙盘及天气模拟系统，通过三维地形生成模块可以生成三维地形模型，配置气象数据类型，让用户对海绵城市的沙盘更加清晰的了解，气象模拟模块会根据气象生成模块确定其对应的气象数据，让海绵城市沙盘的展现更加真实和人性化。
附图说明
图1为本发明的海绵城市沙盘及天气模拟系统的结构示意图；
图2为本发明的海绵城市沙盘及天气模拟系统的示意图。
具体实施方式
为了更加清楚完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参考图1，本发明提出海绵城市沙盘及天气模拟系统。
在本实施方式中，海绵城市沙盘及天气模拟系统，包括：
三维地形模型生成模块：用于确定沙盘数据的经纬度范围，生成基础的三维地形模型，基于三维地形模型生成模块，配置气象数据类型对应的地址，配置气象数据类型对应的绘制风格；
气象数据生成模块：根据气象数据类型对应的气象数据，将气象数据保存到对应的气象数据类型中；
气象模拟模块：根据气象数据生成模块，利用天空颜色生成算法对天空进行模拟，采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟，利用粒子系统对降雨和降雪过程建模；
显示模块：用于从云端服务器获取海绵城市虚拟沙盘的沙盘数据，基于沙盘数据，在第一AR设备的显示屏幕中，显示海绵城市虚拟沙盘，沙盘数据包括：构成城市的至少一个第一城市系统分别对应的子数据，以及构成城市的至少一个第二城市系统分别对应的子数据；
确定模块：接收云端服务器的第一模型控制指令后，从至少一个第一城市系统中确定第一目标城市系统；接收云端服务器的第二模型控制指令后，从至少一个第二城市系统中确定第二目标城市系统；
控制模块：基于第一目标城市系统对应的子数据，在显示的海绵城市虚拟沙盘中，将第一目标城市系统突出显示；基于第二目标城市系统对应的子数据，将第二目标城市系统对应的虚拟沙盘、与海绵城市虚拟沙盘融合显示。
首先由三维地形生成模块确定沙盘数据的经纬度范围，由此生成基础的三维地形模型，再基于三维地形模型生成模块配置气象数据类型对应的地址，例如某三维地形模型的A地的天气为晴天，则配置的气象数据类型为晴天，实现对晴天的天气中云和光的模拟，并配置气象数据类型对应的绘制风格，由气象数据生成模块根据气象数据类型对应的气象数据，并保存到对应的气象数据类型中，以此来实现每一个气象类型都有对应的气象数据；气象模拟模块，是基于气象数据生成模块，利用天空颜色生成算法对天空进行模拟，天空的基本颜色和基本亮度与时间有关；采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟，可以对云的光散射作用模型以模拟真实感，加快云的实时绘制速度以满足三维交互式系统的需求；显示模块是用于从云端服务器获取海绵城市虚拟沙盘的沙盘数据，之后在第一AR设备的显示屏幕中，显示海绵城市虚拟沙盘，其中沙盘数据包括：构成城市的至少一个第一城市系统分别对应的子数据，以及构成城市的至少一个第二城市系统分别对应的子数据，假设在整个三维场景中共有100000朵云要绘制，需要采用三维空间八分树索引技术和视景体裁剪技术结合的机制；确定模块，接收云端服务器的第一模型控制指令后，从至少一个第一城市系统中确定第一目标城市系统，接收云端服务器的第二模型控制指令后，从至少一个第二城市系统中确定第二目标城市系统；控制模块，基于第一目标城市系统对应的子数据，在显示的海绵城市虚拟沙盘中，将第一目标城市系统突出显示，基于第二目标城市系统对应的子数据，将第二目标城市系统对应的虚拟沙盘、与海绵城市虚拟沙盘融合显示，第二目标城市系统对应的虚拟沙盘的尺寸与城市虚拟沙盘的尺寸可以相同，第二模型控制指令中还可以携带有第二目标城市系统对应的虚拟沙盘的展示位置，在将第二目标城市系统对应的虚拟沙盘与城市虚拟沙盘进行融合时，可以按照该第二目标城市系统对应的虚拟沙盘的展示位置进行融合，例如可以将第二目标城市系统对应的虚拟沙盘展示在城市虚拟沙盘的正上方等。
在一实施例中，确定沙盘数据的经纬度范围，生成基础的三维地形模型包括：确定经度范围和维度范围的经纬范围数据，根据经纬范围数据确定地形高程数据，将地形高程数据在三维引擎中转化为三维模型；具体采用视景体和八分树完成，视景体指的是由前后平面切割后的可视范围，完成视景体裁剪的步骤为：OpenGL接口得到视图-投影矩阵，视图矩阵和投影矩阵相乘，从相乘结果中抽取出视景体的平面方程，平面方程规格化，根据立体几何知识判断某空间位置是否在视景体内，实现视景体裁剪；八分树索引技术，八分树是一种广泛应用于计算机图形学中的三维空间分级数据结构，这种数据结构可以看作是四叉树结构的三维空间扩展，八分树主要作为一种组织空间数据的编码工具应用于三维空间可视化，初始状态时八分树只有一个根节点，这个根节点就是包围了整个场景的立方体。
在一实施例中，天空颜色生成算法包括：颜色随高度变化的特征函数和亮度随角度变化的特征函数，由观察得到的变化规律可知，与太阳成90度角的天空位置最暗，这是瑞利散射的结果，这种变化不是简单的线性变化，通过观察和实验，提出符合这一规律的特征函数，采用对太阳视线夹角θ的余弦值求指数的公式f＝cos2θ，这里选择指数为2，颜色随高度变化的特征函数为采用对天空上预设位置的法向量y通道开根方：
其中，vertex表示预设位置的顶点，normal.y正常位置的法向量，这里选择5，根指数越高，天顶变化越慢，地平线变化越快；根据时间预先确定几个采样值，例如：黎明和黄昏的时候，呈现暖色，时间一定的情况下，天空颜色的变化主要和被观察位置的高度有关，可以采用在天顶颜色和地平线颜色之间按照一定的变化规律作插值，得到某个高度的天空颜色，时间一定的情况下，天空高度的变化主要和太阳视线角度有关，可以采用在角度为0和90之间按照一定的变化规律作插值，得到某个角度位置的天空背景的亮度，由这些规律可知，关键是要找到符合这些变化规律的特征函数，特征函数为颜色随高度变化的特征函数和亮度随角度变化的特征函数，具体为，根据时间判断当前时刻所处时间段，既判断是黑夜、白天、黄昏还是黎明，如果是黑夜和白天，那么把常量寄存器中的相应值赋值给相应的基本颜色和基本亮度变量，如果是黎明或者黄昏，则根据常量寄存器中的内容作线性插值，把插值结果赋值给相应的基本颜色和亮度变量，基本颜色和基本亮度变量再将分别用于天空某具体位置的颜色亮度计算。
在一实施例中，采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟包括：高层建模使用立方体控制云的基本形态，底层建模结合随机数把每个立方体细化成粒子，通过生成随机数和相应的参数控制每个粒子的大小和浓度，把生成的云的基本粒子数据写入文件，完成云建模过程；云建模要解决的问题是，如何用计算机表示云，如何生成和组织表示云的数据，在场景绘制前的预处理过程，帧缓冲区设为白色，表明在云的边。界处光线没有衰减，云粒子沿着光的传播方向排序，每绘制一个粒子到帧缓冲区中，粒子的透明度改变了该粒子覆盖的帧缓冲区2对应的像素点的颜色，完成了一定量的前向散射，在绘制该粒子前，来自球面角γ的Pk的入射光通过读取以Pk在屏幕上投影点为中心的小范围的像素点的颜色得到，场景绘制中，云粒子沿实时变化的观察排序，不回读缓冲区像素点，预处理计算得到的在绘制过程中用于计算观察方向的散射光；利用粒子系统对降雨和降雪过程进行建模，粒子系统是具有一致特性的粒子的集合，某一个粒子系统中的所有粒子必须具有相同的属性，并在相同力的作用下，粒子系统是一种动态的结构，每个粒子的运动彼此相对独立，最重要的属性就是在力的作用下作相应的运动，在粒子系统的绘制上，不同的粒子系统绘制方法不一样，即使是同一个粒子系统其中每个粒子的绘制方法也可能有所不同，例如：雪粒子与雨粒子的绘制方法就不同，每个雪粒子是一个映射到正方形上的小纹理，雨粒子是一个映射到长方形上的小纹理，处于不同状态的雨粒子绘制方法也不同，降落过程的雨粒子是一个实时垂直于视线的小纹理，与地面发生碰撞后要考虑碰撞后的运动方向因素。
在一实施例中，散射模型模拟分为两个过程：
对云粒子应用简化的多散射模型，得到云粒子经过光散射作用后的基本颜色；
对云粒子应用观察方向的单散射模型，得到人眼看到的云粒子的绘制颜色；
多散射模型的公式为：
其中，I为计算方向，P为光在的任意位置，I0(W)表示从云的外面来自w方向的入射光，v(t)表示云在深度t的消光系数，Dp表示沿着光传播方向P的的深度，g表示其他方向的光在P散射到w方向的光，计算方向I的光在任意位置P的入射光，该入射光由两部分组成：一部分是没有与其他粒子发生作用而直接传输到P的光，另一部分是从其他粒子散射到P的光。
单散射模型的公式为：
Ek＝Sk+Tk·Ek-1，1≤k≤N
这个公式表示，任意云粒子Pk的出射光Ek等于入射到Pk但没有吸收的光Tk·Ek-1加上它散射的光Sk。
在一实施例中，利用粒子系统对降雨和降雪过程建模包括：
雨滴粒子系统：雨滴落到地面前的粒子模块和雨滴落到地面后发生飞溅的粒子模块，雨滴状态属性包括降落、碰撞和飞溅，碰撞检测的复杂度和地面状况有关，粒子的运动是以每个时间步长计算出来的，在碰撞发生前的时刻，粒子可能没有和地面发生碰撞，而在下一个时刻，计算出粒子的位置可能在地面以下了，雨滴是不应该穿透地面的，但是时间步长的选择是在视觉误差范围内，碰撞检测实质上是一个空间几何问题，把地面看作是把空间分割成两个部分的曲面，地面以上的空间是授权的空间，地面以下的空间是无效的空间；雨滴和地面发生碰撞发生飞溅现象，假设发生完全弹性碰撞，雨滴碰撞前和碰撞后的速度方向与平面法向量对称，速度的大小不变；
雪花模型系统：雪花各属性的确定，雪花属性的更新，雪花的控制；雪花各属性的确定为旋转方向、旋转半径、旋转运动步长、初始旋转角及生命周期，雪花属性的更新是因为在雪花粒子生成后，粒子的位置和旋转角在不断的变化，绕y轴方向作向下旋转运动，单个雪花粒子的绘制采用billboard技术，绘制的四边形边长是雪花的大小。
一个粒子就是一个包含某些属性的记录，粒子的属性是某个粒子独有的，例如：每个粒子的位置属性值各不相同，确定某个属性对应粒子还是所有粒子共享涉及到粒子系统的效率和灵活性，比如粒子大小这个属性，共享该属性，可节省内存提高效率，但是不能对每个粒子设置不同的大小，降低了灵活性；粒子系统最基本的要包含一个粒子集合，此外，需要一个系统类型标识，这是因为应用程序可能需要检测某一类型的粒子系统，比如要移除所有烟雾系统，就需要根据系统类型判断某个给定的粒子系统是否是烟雾系统，粒子系统构造的函数，每种粒子系统可能需要自己的构造函数，创建虚拟的构造函数和析构函数，构造函数中需要：粒子系统初始状态粒子的数目，粒子系统本身的位置，粒子系统使用的纹理及粒子系统类型，每种类型的粒子系统都以不同的方式更新粒子属性，因此需要一个虚拟的更新方法Update，更新所有粒子位置及其他属性，更新粒子系统的范围，计算激活的粒子数目；粒子系统的实现是选择OpenGL提供的三维图形库，将2D或3D的对象绘入一个缓冲区中，OpenGL有大量功能强大的图像函数组成，集成了所有曲面造型、图形变换、光照、材质、纹理、像素操作、融合、反选择等复杂的计算机图形学算法，建立交互的3D景观。
在一实施例中，第一城市系统包括但不限于：建筑系统、交通系统、水体系统、绿化系统、电力系统，第二城市系统包括但不限于：生态本底、空间管辖分区、海绵城市空间格局、生态空间结构；对每一种第一城市系统可以预先设置一种对应的颜色，例如建筑系统对应的颜色为白色，交通系统对应的颜色为红色，绿化系统对应的颜色为绿色，电力系统对应的颜色为蓝色等，第一城市系统对应的颜色与城市虚拟沙盘进行展示时的默认颜色不同。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
Claims (10)
1.海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，包括：
三维地形模型生成模块：用于确定所述沙盘数据的经纬度范围，生成基础的三维地形模型，基于所述三维地形模型生成模块，配置气象数据类型对应的地址，配置所述气象数据类型对应的绘制风格；
气象数据生成模块：根据所述气象数据类型对应的气象数据，将气象数据保存到对应的气象数据类型中；
气象模拟模块：根据气象数据生成模块，利用天空颜色生成算法对天空进行模拟，采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟，利用粒子系统对降雨和降雪过程建模；
显示模块：用于从云端服务器获取海绵城市虚拟沙盘的沙盘数据，基于所述沙盘数据，在第一AR设备的显示屏幕中，显示所述海绵城市虚拟沙盘，所述沙盘数据包括：构成城市的至少一个第一城市系统分别对应的子数据，以及构成所述城市的至少一个第二城市系统分别对应的子数据；
确定模块：接收云端服务器的第一模型控制指令后，从至少一个第一城市系统中确定第一目标城市系统；接收云端服务器的第二模型控制指令后，从至少一个第二城市系统中确定第二目标城市系统；
控制模块：基于所述第一目标城市系统对应的子数据，在显示的所述海绵城市虚拟沙盘中，将所述第一目标城市系统突出显示；基于所述第二目标城市系统对应的子数据，将所述第二目标城市系统对应的虚拟沙盘、与所述海绵城市虚拟沙盘融合显示。
2.根据权利要求1所述的海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，所述确定所述沙盘数据的经纬度范围，生成基础的三维地形模型包括：确定经度范围和维度范围的经纬范围数据，根据经纬范围数据确定地形高程数据，将所述地形高程数据在三维引擎中转化为三维模型。
3.根据权利要求1所述的海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，所述天空颜色生成算法包括：颜色随高度变化的特征函数和亮度随角度变化的特征函数。
4.根据权利要求3所述的海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，所述颜色随高度变化的特征函数为采用对天空上预设位置的法向量y通道开根方：
其中，vertex表示预设位置的顶点，normal.y正常位置的法向量，这里选择5，根指数越高，天顶变化越慢，地平线变化越快。
5.根据权利要求1所述的海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，所述采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟包括：高层建模使用立方体控制云的基本形态，底层建模结合随机数把每个立方体细化成粒子，通过生成随机数和相应的参数控制每个粒子的大小和浓度，把生成的云的基本粒子数据写入文件，完成云建模过程。
6.根据权利要求1所述的海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，所述采用两个层次的粒子云建模对云进行模拟还包括：散射模型模拟，所述散射模型模拟的是光与介质的相互作用。
7.根据权利要求6所述的海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，所述散射模型模拟分为两个过程：
对云粒子应用简化的多散射模型，得到云粒子经过光散射作用后的基本颜色；
对云粒子应用观察方向的单散射模型，得到人眼看到的云粒子的绘制颜色；
所述多散射模型的公式为：
其中，I为计算方向，P为光在的任意位置，I0(W)表示从云的外面来自w方向的入射光，v(t)表示云在深度t的消光系数，Dp表示沿着光传播方向P的的深度，g表示其他方向的光在P散射到w方向的光；
所述单散射模型的公式为：
Ek＝Sk+Tk·Ek-1，1≤k≤N
这个公式表示，任意云粒子Pk的出射光Ek等于入射到Pk但没有吸收的光Tk·Ek-1加上它散射的光Sk。
8.根据权利要求1所述的海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，所述利用粒子系统对降雨和降雪过程建模包括：
雨滴粒子系统：雨滴落到地面前的粒子模块和雨滴落到地面后发生飞溅的粒子模块；
雪花模型系统：雪花各属性的确定，雪花属性的更新，雪花的控制。
9.根据权利要求1-8任一项所述的海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，所述第一城市系统包括但不限于：建筑系统、交通系统、水体系统、绿化系统、电力系统。
10.根据权利要求1-8任一项所述的海绵城市沙盘及天气模拟系统，其特征在于，所述第二城市系统包括但不限于：生态本底、空间管辖分区、海绵城市空间格局、生态空间结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211331497.6A CN115690344A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 海绵城市沙盘及天气模拟系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211331497.6A CN115690344A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 海绵城市沙盘及天气模拟系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115690344A true CN115690344A (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=85046026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211331497.6A Pending CN115690344A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 海绵城市沙盘及天气模拟系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115690344A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116338651A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-27 | 吉林大学 | 一种模拟雪天激光雷达点云雪噪点的方法和相关装置 |
| CN117744189A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-03-22 | 烟台市勘察设计审查服务中心有限责任公司 | 海绵城市效果模拟方法及系统 |
-
2022
- 2022-10-28 CN CN202211331497.6A patent/CN115690344A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116338651A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-27 | 吉林大学 | 一种模拟雪天激光雷达点云雪噪点的方法和相关装置 |
| CN116338651B (zh) * | 2023-03-03 | 2023-11-14 | 吉林大学 | 一种模拟雪天激光雷达点云雪噪点的方法和相关装置 |
| CN117744189A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-03-22 | 烟台市勘察设计审查服务中心有限责任公司 | 海绵城市效果模拟方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115690344A (zh) | 海绵城市沙盘及天气模拟系统 | |
| CN108537869B (zh) | 一种基于级联纹理的圆锥追踪动态全局光照方法 | |
| US20090273601A1 (en) | Image Presentation Method and Apparatus for 3D Navigation and Mobile Device Including the Apparatus | |
| CN111784833A (zh) | 基于WebGL的洪水演进态势三维动态可视化展示方法 | |
| US9582929B2 (en) | Dynamic skydome system | |
| CN106570926B (zh) | 一种飞行视景仿真中高效的粒子云层绘制方法 | |
| Li et al. | Three-dimensional dynamic simulation system for forest surface fire spreading prediction | |
| CN110400366B (zh) | 一种基于OpenGL的实时洪水灾害可视化仿真方法 | |
| CN117011492B (zh) | 图像渲染方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| Bergen et al. | Data-driven simulation, dimensional accuracy and realism in a landscape visualization tool | |
| CN104299262A (zh) | 一种基于速度场流线的三维云模拟方法 | |
| JP3483967B2 (ja) | 雲状現象可視化装置 | |
| CN110232846A (zh) | 一种冲锋舟模拟驾驶方法、系统及相关装置 | |
| Zhang et al. | Simulation of snow effects in visual simulation of virtual campus based on OSG | |
| Catanese et al. | Rendering of 3d dynamic virtual environments | |
| Nilsson | 3D Cloud Visualization In Real-Time | |
| JP2548742B2 (ja) | ３次元シーン表示装置 | |
| Xu et al. | Accurate Design and Layout of Landscape Elements Based on Improved Particle Swarm Optimization | |
| Ding et al. | Real-time rain and snow rendering | |
| CN117351130B (zh) | 一种面向智能车间三维场景的真实感实时渲染方法 | |
| CN115423917B (zh) | 一种全球三维风场实时绘制方法及系统 | |
| Chen et al. | Terrain Visual Simulation Modeling Technology Base on Agricultural Machinery Simulation | |
| Mantler et al. | GEARViewer: A state of the art real-time geospatial visualization framework | |
| CN118644597A (zh) | 还原复杂天气的渲染方法及系统 | |
| Lankes | Increasing the Quality of Real-Time Rendering in Driving Simulation by Means of Programmable Graphics Hardware |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |