CN116342351A - 一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术 - Google Patents
一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，运用于智能推演技术领域，其方法包括：根据用户的需求创建不同类型的地图图像进行分组，每个分组可以导入至少一张地图图像；根据地图图像进行场景动态建模，结合所述地图图像的地形数据构建地形表面三角网模型；创建不同场景的预案，根据所述场景动态建模将对应预案进行分类，将预设预案进行可视化输出；采用微软WPF框架中的多媒体播放组件对导入到预案的音视频进行播放控制，用图像组件展示静态图片；建立了灾害动态场景的融合建模方法，实现了各场景的融合与展示。
Description
技术领域
本申请涉及智能推演技术领域，特别涉及一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术。
背景技术
突发性灾害事件不仅影响人身安全，还将对政治、经济、社会、文化和生态环境等带来严重破坏。面对突发事件的复杂性、系统性、破坏性、不确定性，各国政府制定了大量各级各类应急预案，并通过桌面推演、实战演练等演练方式对应急预案内容进行修订和完善，不断提升管理人员应急处置能力。桌面推演通常采用文字、图片、地图、沙盘、流程图、计算机模拟、视频资料等方式描述突发事件场景，根据不同场景借助不同的地图元素和表现技术以增强推演效果，但在现有的桌面预案演练中存在以下问题：
(1)当前大部分应急预案采用“文字+图片”的传统文本形式对其进行描述，预案中包含的信息量少，表现力扁平，无法充分描述事件发生的复杂环境和事件处置流程，很难开展有效的模拟演练；
(2)应急元素采用表格或者图片的形式进行展示，在模拟演练指挥时，无法动态地显示应急数据的变化情况，且无法灵活应对复杂的实际情况，影响了应急指挥的及时性和准确性。
参考专利申请号CN105096685A公开了一种石化火灾场景多感知应急训练系统，具体内容为：通过采用一种石化火灾场景多感知应急训练系统，提供基于B/S架构的石化火灾场景多感知应急训练系统，包括3D驱动引擎、热通量感知仪模块、装备操作模块、基础知识数据库模块、场景数据库模块、桌面推演考核评估模块、服务器及客户端电脑。
此现有技术是基于硬件交互的多感知三维虚拟培训系统，只能按某一个预案脚本演练的方式为主，不能对多个预案配置和多个预案桌面推演中共享，且对用户的计算机基础技能也有较高的要求，因此先提出一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，通过研究桌面推演体系结构，实现不同类型数字预案的桌面推演方式以一个平台呈现。
发明内容
本申请的目的是提供一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，旨在解决多个预案桌面推演各自为战的问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
本申请提供一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，包括：
S1：根据用户的需求创建不同类型的地图图像进行分组，每个分组可以导入至少一张地图图像；
S2：根据地图图像进行场景动态建模，结合所述地图图像的地形数据构建地形表面三角网模型，所述地形数据包括格网单元坐标，格网单元坐标的计算公式为：
其中x′,y′分别为地形起始点的坐标，gridsize为格网大小，col,row分别为格网的列号和序号，TotalRows表示总行数；
S3：创建不同场景的预案，根据所述场景动态建模将对应预案进行分类，设预案库为CB＝(X1，X2，...，Xm),i∈[1,m]，预设Xi为其中一个预案，目标预案Y与Xi的相似度为εi∈[0，1]，η为阈值，具体为：当预设预案与预案库中不匹配时表示为：
并将预设预案加入到预案库；当预设预案与预案库中匹配时表示为：/>
当预设预案的相似度小于阈值η时表示为：/>
当预设预案的相似度大于阈值η时表示为：/>
此时将预案库中与预设预案的最大相似度Max(εi)的预案输出。
S4：将预设预案进行可视化输出，具体为物资分布可视化、救灾力量可视化、救灾路线可视化、物资调配路线可视化、人员疏散路线可视化和标绘管理定制；
S5：采用微软WPF框架中的多媒体播放组件对导入到预案的音视频进行播放控制，用图像组件展示静态图片。
进一步的，所述S2还包括：
对地物场景进行构建，具体为：通过获取信息数据输入三维建模模块中，生成三维建筑物模型并导入地形场景，所述地物场景包括组件模型、数据标绘和标记点；采用微软WPF框架中的变换组件对地图图像进行缩放、旋转和平移；采用微软WPF框架中的故事板组件和时间线组件来进行地形场景的动态缩放、透明度的变化、色调的变化、沿指定路径移动以及旋转的动态效果，其中不同的地形场景根据预案需求对应不同的动画效果；支持用户导入数据标绘，包括位图和矢量图两种格式。
进一步的，所述场景动态建模包括场景融合建模约束规则和场景融合建模操作方法，其中场景融合建模约束规则为空间位置约束、属性信息约束、语义关系约束和尺度约束。
进一步的，所述S3中还包括：利用相似度函数评估预设预案与预案库中的相似度，其中相似度函数的表达式为：
Weight(Oi)＝Weight(Si)
其中O为问题对象域，S为解决问题的预案，Oi,Si分别为复合属性中第i个子属性。
进一步的，所述物资分布可视化展示救灾物资分布情况，用户可使用不同条件查询得到当前灾区的救援物资分布情况，查询出预设地点的救灾减灾物资的储备地点、物资种类、数量级别分布状况以及输出本次查询的内容；所述救灾力量可视化应用文字标注图片，用户使用不同条件查询得到当前灾区的救援力量分布境况；救灾路线可视化则是使用文字标注、图片标注路径标注展示救灾线路，用户使用不同条件查询得到当前灾区的救援路线分布境况；所述物资调配路线可视化通过使用文字标注、图片标注路径标注和面状标注展示物资调配路线，通过物资调配路线可视化查询功能，选择救灾物资所在地和受灾地区名称查询出救灾物资调配路线的最优路线的可视化信息；所述人员疏散路线可视化通过文字标注、图片标注、路径标注和面状标注展示人员疏散路线；所述标绘管理定制是用户自定义选择图标进行上传，对不同级别的标绘进行分类管理，包括标绘管理添加、修改和删除，标绘定制选择和修改，将标绘进行拖拽式的展示和应用于预设预案中。
进一步的，所述俯视鸟瞰是以俯视的角度，从高空中固定的位置和视角对灾害场景进行预览，获取坐标点位、旋转姿态角和缩放比例参数，结合VR设备对获取的参数进行动态计算，将得到的数据进行实时传输与转换；所述自动漫游是以多角度的方式在半空中对灾害场景进行动态预览与交互；所述移动行走是从地面和局部的角度对场景进行预览。
进一步的，所述标绘管理定制采用动态元素即微软WPF框架中的故事板组件时间线组件，对所述标绘进行动态缩放、透明度的变化、色调的变化、沿指定路径移动以及旋转的动态效果；针对不同的标绘按预案分类展示不同的动态。
本申请提供了一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，具有以下有益效果：
(1)本申请通过桌面推演体系结构，实现不同类型数字预案以桌面推演方式呈现，促进相关人员掌握应急预案中所规定的职责和程序，提高应急处置能力、指挥决策能力和协同配合能力，解决了多个预案桌面推演各自为战的困境；实现了多种预案桌面推演共享一个平台技术架构；
(2)创建不同场景的预案和场景建模进行模拟，实现不同数字预案的推演应急决策及现场处置的过程，为各种不同类型数字预案管理、桌面推演和实战演练呈现等提供关键技术和实现框架；
(3)通过对预案的处理，多种预案桌面推演在统一框架下制作和管理实现对多个预案桌面推演统一管理和场景共享，可以组态式的构建不同智能化的推演场景，针对不同的应急处置任务，通过接入仿真和实时数据支撑，动态构建各种不同可视化数字预案桌面推演，不同可视化数字预案推演场景可以共享；
(4)设置了以空间位置、语义信息、属性信息和尺度信息等约束条件的融合建模规则，建立了灾害动态场景的融合建模方法，实现了各场景的融合与展示。
附图说明
图1为本申请一实施例的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术的流程示意图；
本申请为目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参考附图1，为本申请提出的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术的流程示意图；
本申请所提供的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，步骤包括：
S1：根据用户的需求创建不同类型的地图图像进行分组，每个分组可以导入至少一张地图图像；
在此步骤中，用户可以创建不同的地图分组，每个分组可以导入多张地图，每个预案在编辑之前都需要从地图库里关联一张或多张地图，预案编辑时在这些关联的地图上进行元素编排。
S2：根据地图图像进行场景动态建模，结合所述地图图像的地形数据构建地形表面三角网模型，所述地形数据包括格网单元坐标，格网单元坐标的计算公式为：
其中x′,y′分别为地形起始点的坐标，gridsize为格网大小，col,row分别为格网的列号和序号，TotalRows表示总行数；所述场景动态建模包括场景融合建模约束规则和场景融合建模操作方法，其中场景融合建模约束规则为空间位置约束、属性信息约束、语义关系约束和尺度约束。
在此步骤中，以DEM为基础数据，构建地形表面三角网模型并结合影像纹理坐标的获取和映射，建立灾害地形场景，由于地形数据包括格网单元坐标，为了能够清楚的对地形三维场景进行可视化展示，需要对每一个地形格网构建规则三角网，在地形表面的三角网模型中，点、线和面之间存在一定的拓扑关系；通过获取三角形的坐标即可对上述点线面之间的拓扑关系进行完整表达，以逆时针对每个三角形的顶点进行遍历，并且存储三角形顶点的索引编号，通过保存三角形顶点坐标和顶点索引，实现对整个地形三角网模型中点、线和面之间拓扑关系的描述与存储，通过上述方法对地形数据表面构建三角网，并且对顶点数据以及对应的索引号进行保存，得到地形标索引数据结构，通过对地形坐标索引数据的实时接入和读取，快速构建地形场景。
空间位置约束通过绝对位置、空间关系和坐标匹配等约束规则处理不同灾害要素之间的地理位置配准；属性信息约束规则通过纹理映射和空间化处理来实现纹理与模型的融合、非空间数据与模型融合；语义关系约束规则通过空间姿态、空间拓扑和空间布局来处理各类灾害信息之间的空间格局，使其得到正确的表达；尺度约束通过比例缩放和地形调度来处理不同尺度的灾害信息和场景对象。通过对上述融合建模约束规则的映射与监控，实现泥石流场景中灾害信息的快速操作和模拟分析数据的动态融合表达，地物模型的操作通过空间位置、语义关系、尺度来分别实现对灾情信息模型数据的定位与剔除、匹配、加载展示；模拟分析数据通过空间位置、属性信息、尺度来分别实现对模拟分析数据的融合与匹配、纹理获取贴图、数据尺度适宜性表达，实现了动态场景的融合。
S3：创建不同场景的预案，根据所述场景动态建模将对应预案进行分类，设预案库为CB＝(X1，X2，...，Xm),i∈[1,m]，预设Xi为其中一个预案，目标预案Y与Xi的相似度为εi∈[0，1]，η为阈值，具体为：当预设预案与预案库中不匹配时表示为：
并将预设预案加入到预案库；当预设预案与预案库中匹配时表示为：/>
当预设预案的相似度小于阈值η时表示为：/>
当预设预案的相似度大于阈值η时表示为：/>
此时将预案库中与预设预案的最大相似度Max(εi)的预案输出。
在此步骤中，预案的分类为结构化预案和可视化预案，其中结构化预案是对文本预案的数字化处理，将关键节点进行结构化，并将案例库、知识库、模型库和现场监测监控信息等通过特定方式与预案进行关联、链接或嵌入，形成一种基于信息系统的智能的结构化预案形式，结构化预案既包括文本预案所规定的流程、任务和资源，能够将静态的文本预案根据关键点结构模型转化成为可被信息系统管理使用的数字化信息，能根据突发事件的特定情况，使用领域相关或无关的算法、模型，进行智能化分析、优化，生成处置事件的智能方案，并能根据现场情况变化进行预案的动态调和优化选择；
结构化预案中各种任务、资源等与事件处置相关数字信息本身还是以文本的形式展现给应急指挥人员，还没有与事发区域的地理信息等可以可视化展现的信息结合在一起，对应急调度等工作来说还不够直观，因此，需要一种新的更直观的预案展现形式，基于此提出了可视化预案的实现技术，可视化预案是在结构化预案的基础上，将与事件处置相关的信息，尤其是与地理系统相关的信息，根据应急规范处置流程事件要素等规则，构成直观的可视化预案形式与结构化预案相似，可视化预案也可以根据领域相关或无关的算法、模型，进行能化分析、优化，生成与突发事件相关的智能可视化方案；与结构化预案的不同之处在于，生成的智能方案是与事发地点的地理信息紧密关联的，展现方式直观，在地理系统上根据方案直接进行应急指挥工作，现场情况的变化也能够在地理系统上及时的展现出来，预案的动态调整方有效；例如：当发生轨道交通应急事件时，对某轨道站点进行封闭，滞留在该站点的旅客较多，需要进行应急疏散工作，应急指挥系统根据事件的基本信息，自动形成针对该事件特定的可视化应急预案进行展示，内容包括人群疏散的线路、应急车辆的责任单位和联系方式应急车辆用车辆停靠地点和行驶路线等，引导指挥人员进行事件处置工作。
在一实施例中，用户可以创建并管理自己的预案，采用分组的方式对多个预案进行分门别类。对预案进行编辑，具体为：预案流程分解，对预案方案剧本进行分析，进行数字化流程建模，最终分解成由多个数字化流程组成的软件模型；制作素材，经过前面一步的预案分解建模后，设计预案演练场景，根据场景需要制作各种场景元素素材，比如图标、视频、音频、图像等，用这些素材表达预案场景中的事件、物品、建筑、人物、事态变化和时间等等；编辑地图标绘，采用微软WPF框架中的变换组件(TranslateTransform、RotateTransform、ScaleTransform以及SkewTransform)实现对地图标绘的缩放、旋转和平移；编辑标绘动画，对预案场景的设计，除了用静态元素表达一些静态的信息，还可以采用动态元素来表达一些活动和事态变化；采用微软WPF框架中的故事板组件(Storyboard)和一系列的时间线组件(DoubleAnimationUsingKeyFrames、ObjectAnimationUsingKeyFrames、ColorAnimationUsingKeyFrames、DoubleAnimationUsingPath)来实现元素的动态缩放、透明度的变化、色调的变化、沿指定路径移动以及旋转等多种动态效果，对不同的元素按预案剧情需要赋予不同的动画效果，最终所有元素一起协同演绎出预案剧情，即预案推演的效果。
S4：将预设预案进行可视化输出，具体为物资分布可视化、救灾力量可视化、救灾路线可视化、物资调配路线可视化、人员疏散路线可视化和标绘管理定制。
在此步骤中，通过开发不同的组态的文字、符号、流程图、算法等工具，利用地图、沙盘、图片、计算机模拟、视频资料等对预案进行可视化展示，实现不同类型数字预案以桌面推演方式呈现，促进用户掌握应急预案中所规定的职责和程序，提高应急处置能力、指挥决策能力和协同配合能力。
S5：采用微软WPF框架中的多媒体播放组件对导入到预案的音视频进行播放控制，用图像组件展示静态图片。
在此步骤中，随时可以对预案中的一个或多个流程可以进行预览播放，就像平时我们编辑PPT一样，随时可以预览放映，随时查看推演效果。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，其特征在于，包括：
S1：根据用户的需求创建不同类型的地图图像进行分组，每个分组可以导入至少一张地图图像；
S2：根据地图图像进行场景动态建模，结合所述地图图像的地形数据构建地形表面三角网模型，所述地形数据包括格网单元坐标，格网单元坐标的计算公式为：
其中x′,y′分别为地形起始点的坐标，gridsize为格网大小，col,row分别为格网的列号和序号，TotalRows表示总行数；
S3：创建不同场景的预案，根据所述场景动态建模将对应预案进行分类，设预案库为CB＝(X1，X2，...，Xm),i∈[1,m]，预设Xi为其中一个预案，目标预案Y与Xi的相似度为εi∈[0，1]，η为阈值，具体为：当预设预案与预案库中不匹配时表示为：
并将预设预案加入到预案库；当预设预案与预案库中匹配时表示为：/>
当预设预案的相似度小于阈值η时表示为：/>
当预设预案的相似度大于阈值η时表示为：/>
此时将预案库中与预设预案的最大相似度Max(εi)的预案输出；
S4：将预设预案进行可视化输出，具体为物资分布可视化、救灾力量可视化、救灾路线可视化、物资调配路线可视化、人员疏散路线可视化和标绘管理定制；
S5：采用微软WPF框架中的多媒体播放组件对导入到预案的音视频进行播放控制，用图像组件展示静态图片。
2.根据权利要求1所述的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，其特征在于，所述S2还包括：
对地物场景进行构建，具体为：通过获取信息数据输入三维建模模块中，生成三维建筑物模型并导入地形场景，所述地物场景包括组件模型、数据标绘和标记点；采用微软WPF框架中的变换组件对地图图像进行缩放、旋转和平移；采用微软WPF框架中的故事板组件和时间线组件来进行地形场景的动态缩放、透明度的变化、色调的变化、沿指定路径移动以及旋转的动态效果，其中不同的地形场景根据预案需求对应不同的动画效果；支持用户导入数据标绘，包括位图和矢量图两种格式。
3.根据权利要求1所述的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，其特征在于，所述场景动态建模包括场景融合建模约束规则和场景融合建模操作方法，其中场景融合建模约束规则为空间位置约束、属性信息约束、语义关系约束和尺度约束。
4.根据权利要求1所述的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，其特征在于，所述S3中还包括：利用相似度函数评估预设预案与预案库中的相似度，其中相似度函数的表达式为：
Weight(Oi)＝Weight(Si)
其中O为问题对象域，S为解决问题的预案，Oi,Si分别为复合属性中第i个子属性。
5.根据权利要求1所述的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，其特征在于，所述物资分布可视化展示救灾物资分布情况，用户可使用不同条件查询得到当前灾区的救援物资分布情况，查询出预设地点的救灾减灾物资的储备地点、物资种类、数量级别分布状况以及输出本次查询的内容；所述救灾力量可视化应用文字标注图片，用户使用不同条件查询得到当前灾区的救援力量分布境况；救灾路线可视化则是使用文字标注、图片标注路径标注展示救灾线路，用户使用不同条件查询得到当前灾区的救援路线分布境况；所述物资调配路线可视化通过使用文字标注、图片标注路径标注和面状标注展示物资调配路线，通过物资调配路线可视化查询功能，选择救灾物资所在地和受灾地区名称查询出救灾物资调配路线的最优路线的可视化信息；所述人员疏散路线可视化通过文字标注、图片标注、路径标注和面状标注展示人员疏散路线；所述标绘管理定制是用户自定义选择图标进行上传，对不同级别的标绘进行分类管理，包括标绘管理添加、修改和删除，标绘定制选择和修改，将标绘进行拖拽式的展示和应用于预设预案中。
6.根据权利要求1所述的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，其特征在于，所述将预设预案进行可视化输出的过程包括：利用VR设备进行多模式的灾害场景信息交互分析，用户可采用俯视鸟瞰、自动漫游和移动行走的方式对灾害场景进行整体和局部的预览。
7.根据权利要求6所述的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，其特征在于，所述俯视鸟瞰是以俯视的角度，从高空中固定的位置和视角对灾害场景进行预览，获取坐标点位、旋转姿态角和缩放比例参数，结合VR设备对获取的参数进行动态计算，将得到的数据进行实时传输与转换；所述自动漫游是以多角度的方式在半空中对灾害场景进行动态预览与交互；所述移动行走是从地面和局部的角度对场景进行预览。
8.根据权利要求1所述的一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术，其特征在于，所述标绘管理定制采用动态元素即微软WPF框架中的故事板组件时间线组件，对所
述标绘进行动态缩放、透明度的变化、色调的变化、沿指定路径移动以及旋转的动态效果；
针对不同的标绘按预案分类展示不同的动态。
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| CN202310336634.3A Pending CN116342351A (zh) | 2023-03-27 | 2023-03-27 | 一种动态构建可视化数字预案桌面推演场景的技术 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116912444A (zh) * | 2023-08-04 | 2023-10-20 | 深圳市固有色数码技术有限公司 | 一种基于人工智能的元宇宙模型生成系统及方法 |
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2023
- 2023-03-27 CN CN202310336634.3A patent/CN116342351A/zh active Pending
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| CN116912444B (zh) * | 2023-08-04 | 2024-02-23 | 深圳市固有色数码技术有限公司 | 一种基于人工智能的元宇宙模型生成系统及方法 |
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