CN117237567A - 一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及洪水流场渲染技术领域，具体是一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，所述可视化渲染方法包括如下步骤：S1：获取洪水网格模型，并将所述洪水网格模型中的数据进行轻量化分发；S2：根据轻量化的所述洪水网格模型中的数据，对多模式洪水流场进行可视化渲染；S3：设计可视化渲染的所述多模式洪水流场的交互方式。本发明将高分辨率洪水淹没数值模型和洪水三维可视化渲染技术进行耦合，充分发挥了GPU集群优化策略，实现了多类型洪水流场可视化表达，同时多维度交互设计充分表达了洪水细节，在保证洪水模拟准确度的同时，提高了洪水模拟的仿真精度和可视化效果，拓宽了洪水仿真场景的信息承载量。

Description

一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法

技术领域

本发明涉及洪水流场渲染技术领域，具体是一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法。

背景技术

深入研究洪水淹没时空变化特征并正确理解洪水产生、汇集、演进的规律，快速识别洪水淹没风险，评估淹没损失，是防汛会商中防洪调度方案制定的基础，可有效降低洪水灾害损失，快速充分发挥防洪工程对灾情的预防和控制作用。在数字孪生三维场景中对洪水灾害现象时空态势信息进行动态建模、仿真模拟，可增强展示洪水淹没、防洪调度过程中信息直观可视度，提高防汛工作者及相关专业人员对复杂场景下洪水淹没时空变化及防洪态势的认知能力，更全面地为洪水灾害影响区防洪调度工作提供支持，减少洪灾造成的损失。洪水模拟可直观展示洪水整体运动趋势、淹没概况，洪水流场可视化模拟是对洪水多物理特征更细致的呈现，是探寻洪水流场运动规律、研究洪水现象的有效手段。如基于洪水流速的流场可视化，可直接展示洪水运动过程中对河道、水工程冲击力最大的位置，提高防洪措施的针对性。

现有洪水模拟仿真一部分重点关注于洪水淹没模型数值模拟计算研究，但是大多模拟结果的可视性不足，还有一部分重点关注于洪水三维仿真可视化效果，但往往容易忽略仿真的准确性，且洪水模拟中水流效果模拟需要消耗大量渲染资源，难以应用到实际防洪工作中。同时当前洪水可视化渲染一般采用单一方式进行仿真模拟，难以灵活切换洪水可视化效果以满足不同情景洪水仿真模拟的要求。此外，当前洪水仿真大多展现洪水淹没的整体概况，缺少对洪水多物理特征重点表达或通过交互设计灵活展示洪水演进过程水流细节特征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，所述可视化渲染方法包括如下步骤：

S1：获取洪水网格模型，并将所述洪水网格模型中的数据进行轻量化分发；

S2：根据轻量化的所述洪水网格模型中的数据，对多模式洪水流场进行可视化渲染；

S3：设计可视化渲染的所述多模式洪水流场的交互方式。

更进一步地讲，获取所述洪水网格模型，具体如下：

SA1.1：网格模型通过水动力算法，区域离散化为三角网格单元；

SA1.2：构建开源关系型数据库，并将所述三角网格单元中的数据存入开源关系型数据库中；

SA1.3：所述开源关系型数据库中的数据通过三角面绘制和三角面渲染，生成洪水网格模型。

更进一步地讲，将所述洪水网格模型中的数据进行轻量化分发，具体如下：

SB1.1：获取开源关系型数据库中的数据，并通过HLSL代码生成对应数组的长度数量的粒子；

SB1.2：将所述粒子三角化为三角形，同时所述三角形的顶点经过窗口变换，从归一化设备坐标系转化为屏幕坐标系。

更进一步地讲，对所述多模式洪水流场进行可视化渲染，具体如下：

S2.1：根据轻量化的所述洪水网格模型中的数据，通过着色器渲染展示洪水演进场景中水流动态流动；

S2.2：获取轻量化的所述洪水网格模型中的洪水特征值，并对所述洪水特征值进行颜色映射；

S2.3：将进行颜色映射的所述洪水特征值，通过三维化进行展示；

S2.4：通过水动力模型获取不同时刻洪水淹没网格数据，并确定出不同时刻粒子运动状态。

更进一步地讲，通过所述着色器渲染展示洪水演进场景中水流动态流动，具体如下：

S2.1.1：将轻量化的所述洪水网格模型中的数据推送至洪水网格粒子材质中，并通过三角重心坐标插值法，获取三角面上每一处的属性；

S2.1.2：根据所述三角面上每一处的属性，获取当前顶点的流速流向对应的纹理坐标；

S2.1.3：所述当前顶点的流速流向对应的纹理坐标进行法线扰动处理，同时进行着色器渲染展示。

更进一步地讲，获取所述当前顶点的流速流向对应的纹理坐标，具体如下：

S2.1.2.1：根据所述三角面上每一处的属性，获取每个三角面顶点位置的世界空间坐标，所述三角面顶点位置的世界空间坐标即为水波纹理映射的纹理坐标，所述三角面顶点位置的世界空间坐标具体为：

其中：UV为该点位通过平面坐标采样得到的纹理所对应的固定向量，P_world(X,Y)为三角面顶点位置的世界空间坐标；

S2.1.2.2：根据所述水波纹理映射的纹理坐标，获取当前顶点的流速流向，并进行纹理坐标变换计算，具体为：

UV_offest＝V*Frac(T*S)

其中：UV_offest为当前顶点的纹理坐标偏移量，V为水流速度，T为时间，S为时间倍率。

更进一步地讲，对所述洪水特征值进行颜色映射，具体如下：

S2.2.1：轻量化的所述洪水网格模型中的数据通过色彩传递方法，获取所述洪水特征值，具体为：

其中：c_i,r为当前洪水特征值对应的红色数值，c_i,g为当前洪水特征值对应的绿色数值，c_i,b为当前洪水特征值对应的蓝色数值，r1为最小洪水特征值对应的红色数值，g1为最小洪水特征值对应的绿色数值，b1为最小洪水特征值对应的蓝色数值，r2为最大洪水特征值对应的红色数值，g2为最大洪水特征值对应的绿色数值，b2为最大洪水特征值对应的蓝色数值，f为当前洪水特征值对应的数值，f_min为最小洪水特征值对应的数值，f_max为最大洪水特征值对应的数值；

S2.2.2：通过所述洪水特征值，确认颜色映射范围；

S2.2.3：所述颜色映射范围根据shader算法进行颜色切换。

更进一步地讲，确定出所述不同时刻粒子运动状态，具体如下：

S2.4.1：确定粒子亮度和粒子生命之间的关系式，具体为：

B＝min(L-(10-L),1)

其中：B为粒子的亮度，L为粒子生命；

S2.4.2：通过基于屏幕空间粒子像素占比的显隐控制策略，进行粒子动态轨迹渲染绘制。

更进一步地讲，设计可视化渲染的所述多模式洪水流场的交互方式，具体如下：

S3.1：通过点探针方式，在所述可视化渲染的多模式洪水流场中，获取流场信息；

S3.2：通过粒子追踪算法，在所述可视化渲染的多模式洪水流场中，进行流场运动轨迹分析。

本发明通过改进在此提供一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

其一：本发明将高分辨率洪水淹没数值模型和洪水三维可视化渲染技术进行耦合，充分发挥了GPU集群优化策略，实现了多类型洪水流场可视化表达集成，同时多维度交互设计充分表达了洪水细节，在保证洪水模拟准确度的同时，提高了洪水模拟的仿真精度和可视化效果，拓宽了洪水仿真场景信息承载容量；

其二：本发明基于GPU多计算核心与高并行特性，将洪水淹没关键数据轻量化分发并行渲染，同时有机融合多种流场可视化技术，进行多模式洪水流场可视化渲染，且通过面向洪水细节特征表达，实现了交互式洪水流场分析，从而实现了在数字孪生洪水三维仿真场景中，快速高效构建实时、动态、可交互洪水流场；

其三：本发明通过洪水流场多维度数据联动及交互，实现了快速定点拾取流场信息功能，可随时精准查看每一处洪水流场定量信息，同时基于粒子追踪技术，实现了流场运动轨迹分析，帮助用户实时、多角度观测流场运动特征，快速探索洪水水流运动规律。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：

图1是本发明数字孪生洪水流场可视化渲染方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。

参考图1，本实施例提供了一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，该可视化渲染方法包括如下步骤：

步骤S1：基于HTTP请求动态获取洪水模型数据，并实现洪水流场动态配置。同时进行洪水数据轻量化分发并渲染，提高三维场景下洪水流场仿真的帧率，释放大量的性能空间。

在本实施例中，获取洪水网格模型，具体如下：

步骤SA1.1：网格模型通过水动力算法，区域离散化为三角网格单元。具体为：将高精度的地形数据和水文数据输入三角化处理软件中，并通过三角化算法对地形数据和水文数据进行处理，生成网格模型。同时对生成的网格模型进行优化和编辑，删除不必要的三角形单元，合并相邻的网格边界。并将处理后的网格数据以标准格式进行存储输出，以便于供后续的模拟和分析进行使用。值得注意的是，本实施例中的三角化处理软件可设置有可剖分地形生成网格的软件，三角化算法包括但不限于Delaunay三角化算法和最小生成树算法。

步骤SA1.2：构建开源关系型数据库，并将三角网格单元中的数据存入开源关系型数据库中。

在本实施例中，构建开源关系型数据库包括如下步骤：

第一步：设计数据库。根据水动力算法网格数据存储和查询的需求，设计相应的数据库表结构，包括但不限于表名、字段名、数据类型、数据长度、索引和关系。

第二步：数据库连接。根据洪水数字孪生分析的需求，建立与数据库的连接，通过编程接口将模型中相关的网格模型数据导入数据库中，并确保数据的完整性和一致性。

第三步：数据库管理。根据洪水数字孪生分析的需求，对数据库中的网格模型数据进行管理，包括但不限于添加、修改、删除和查询，以确保数据的有效性和可用性，满足模型的相关需求。

第四步：数据库应用。根据洪水数字孪生分析的需求，通过编程接口连接数据库，获取数据库中的网格模型数据。

步骤SA1.3：开源关系型数据库中的数据通过三角面绘制和三角面渲染，生成洪水网格模型。其中洪水网格模型构建主要包括网格顶点数据动态获取、三维场景中三角面绘制顺序的确定和三角面渲染，具体如下：

网格顶点数据动态获取：用户端传来的执行模型构建的消息，触发数据读取进程，并访问存储洪水网格的数据库，同时获取存放于其中的网格顶点数据，包括但不限于三角网面、水深和速度数据。

三维场景中三角面绘制顺序确定：为避免三维场景多个三角面叠加渲染产生错误，需为每个三角面确定渲染顺序。本实施例中采用基于深度缓冲技术计算三角面渲染顺序，即通过维护每个像素点的深度信息，确保先绘制的物体深度值正确地写入深度缓冲区，保证距离相机较近的物体先绘制，距离相机较远的物体后绘制。

三角面渲染：在确定要绘制的三角面和各组深度后，将对应的顶点数据传入顶点着色器中，同时采用HLSL进行顶点变换，使三角面得以快速渲染呈现于屏幕上。

在本实施例中，将洪水网格模型中的数据进行轻量化分发，具体如下：

步骤SB1.1：获取开源关系型数据库中的数据，并通过HLSL代码生成对应数组的长度数量的粒子。具体地讲，在通过HLSL代码生成对应数组的长度数量的粒子的过程中，需要先确认数据的区分方式，本实施例中，数据的区分方式有三种，具体为：

按点区分：在该区分方式下，数据是以单个的方式被打散，当源数据有100个点位时，则需要生成100个粒子实例，且每一条数据均将分发到每一个粒子Shader中。

按面区分：在该区分方式下，数据以三个为一组的方式被打散，当源数据有100个三角面时，则需要生成100个粒子实例，且每一条三角面结构数据均将分发到每一个粒子Shader中。同时每一个三角面结构数据包含三个点位数据。值得注意的是，在该区分方式下，同一份点位数据可能会出现在多个三角面结构数据中。

按顶点区分：在该区分方式下，数据以单个的方式被打散，当源数据有100个三角面时，则需要生成300个粒子实例，且每一条三角面结构数据均将按点位分发到三个粒子Shader中。且在该区分方式下，同一份点位数据亦可能会出现在多个粒子Shader中。

步骤SB1.2：将粒子三角化为三角形，同时三角形的顶点经过窗口变换，从归一化设备坐标系转化为屏幕坐标系。具体地讲，将三角形的顶点经过一系列的变换，譬如模型变换、视图变换、投影变换和透视除法，将其从世界坐标系变换到归一化设备坐标系，并进行裁剪和剔除。同时将三角形的顶点经过窗口变换，将其从归一化设备坐标系再变换至屏幕坐标系中。并通过边界函数算法，判断位于三角形内部的像素点，对位于三角形内部的像素点进行插值，并计算出其水深和速度，同时将计算得到的水深和速度写入帧缓冲区中，并在屏幕上进行显示。

步骤S2：根据轻量化的洪水网格模型中的数据，对多模式洪水流场进行可视化渲染。具体如下：

步骤S2.1：根据轻量化的洪水网格模型中的数据，通过着色器渲染展示洪水演进场景中水流动态流动。具体如下：

步骤S2.1.1：将轻量化的洪水网格模型中的数据推送至洪水网格粒子材质中，并通过三角重心坐标插值法，获取三角面上每一处的属性。

步骤S2.1.2：根据三角面上每一处的属性，获取当前顶点的流速流向对应的纹理坐标。具体如下：

步骤S2.1.2.1：根据三角面上每一处的属性，获取每个三角面顶点位置的世界空间坐标，其中三角面顶点位置的世界空间坐标即为水波纹理映射的纹理坐标。在本实施例中，三角面顶点位置的世界空间坐标具体为：

其中：UV为该点位通过平面坐标采样得到的纹理所对应的固定向量，P_world(X,Y)为三角面顶点位置的世界空间坐标。

步骤S2.1.2.2：根据水波纹理映射的纹理坐标，获取当前顶点的流速流向，并进行纹理坐标变换计算，具体为：

UV_offest＝V*Frac(T*S)

其中：UV_offest为当前顶点的纹理坐标偏移量，V为水流速度，T为时间，S为时间倍率。

步骤S2.1.3：当前顶点的流速流向对应的纹理坐标进行法线扰动处理，同时进行着色器渲染展示。具体地讲，对当前顶点的流速流向对应的纹理坐标进行法线扰动处理，包括两部分，分别为洪水网格模型自身的法线处理和水面波动法线实现。

步骤S2.2：获取轻量化的洪水网格模型中的洪水特征值，并对洪水特征值进行颜色映射，具体如下：

步骤S2.2.1：轻量化的洪水网格模型中的数据通过色彩传递方法，获取洪水特征值，具体为：

其中：c_i,r为当前洪水特征值对应的红色数值，c_i,g为当前洪水特征值对应的绿色数值，c_i,b为当前洪水特征值对应的蓝色数值，r1为最小洪水特征值对应的红色数值，g1为最小洪水特征值对应的绿色数值，b1为最小洪水特征值对应的蓝色数值，r2为最大洪水特征值对应的红色数值，g2为最大洪水特征值对应的绿色数值，b2为最大洪水特征值对应的蓝色数值，f为当前洪水特征值对应的数值，f_min为最小洪水特征值对应的数值，f_max为最大洪水特征值对应的数值。

具体地讲，指定洪水特征值并进行颜色映射，其中颜色映射采用色彩传递方法，即将洪水特征值，以流速为例，如流速传递给颜色变量，以实现不同颜色表达不同流速分布。

步骤S2.2.2：通过洪水特征值，确认颜色映射范围。在本实施例中，针对X方向速度，颜色映射为(0000FFB3～FF0000B3)，针对Y方向速度，颜色映射亦为(0000FFB3～FF0000B3)，针对水深，颜色映射为(CEFFCE03～004AFFB3)，针对水流速度大小，颜色映射为(CEFFCE03～537EFF7E)。

步骤S2.2.3：颜色映射范围根据shader算法进行颜色切换。具体地讲，在二维洪水网格模型表面通过颜色映射展示水深、水流速度、水流方向等数据，值得注意的是，并不是所有的数据会同时全部进行显示，其展示存在优先级控制，该控制方式可通过引入一个全局变量X进行实现，公式如下：

其中：BaseColor为当前显示颜色，Color_velocity.x为水流速度在X方向对应的颜色，Color_velocity.y为水流速度在Y方向对应的颜色，Color_Depth为水深对应的颜色，Color_velocitylen为水流方向对应的颜色，X为全局变量。

步骤S2.3：将进行颜色映射的洪水特征值，通过三维化进行展示。

步骤S2.4：通过水动力模型获取不同时刻洪水淹没网格数据，并确定出不同时刻粒子运动状态。具体如下：

步骤S2.4.1：确定粒子亮度和粒子生命之间的关系式，具体为：

B＝min(L-(10-L),1)

其中：B为粒子的亮度，L为粒子生命。

步骤S2.4.2：通过基于屏幕空间粒子像素占比的显隐控制策略，进行粒子动态轨迹渲染绘制。具体地讲，粒子实体在屏幕空间中所占像素数量稀少，则意味着该粒子实际上远离屏幕，此时对其进行渲染会导致屏幕像素点会产生争夺，从而引发屏幕像素点闪烁。因此采用基于屏幕空间粒子像素占比的显隐控制策略剔除过小的粒子。

步骤S3：设计可视化渲染的多模式洪水流场的交互方式。具体如下：

步骤S3.1：通过点探针方式，在可视化渲染的多模式洪水流场中，获取流场信息。具体如下：

第一步：获取鼠标在屏幕中点击的位置并将其从屏幕坐标转为世界坐标，基于此位置生成一条射线与三维场景相交于一点，并记为点P。

第二步：基于最近邻查询获取洪水网格中与点P距离最近的一点，记为点N。

第三步：当过点N和点P之间的距离小于预设的临界值时，则将点N视作点击到的洪水网格点，并获取此位置当前时刻洪水的水深、流速、流向等源数据信息。反之，则点N视作无法点击到的洪水网格点。

步骤4：基于点N位置构建流场信息标签，并显示洪水信息。

步骤S3.2：通过粒子追踪算法，在可视化渲染的多模式洪水流场中，进行流场运动轨迹分析。具体如下：

第一步：获取鼠标在屏幕中点击的位置，并将其从屏幕坐标转为世界坐标，同时基于此位置生成一条射线与三维场景相交于一点，并记为点P。

第二步：将点P从世界空间进行空间变换，变换至UV空间，同时记为点Q。具体地讲，在UV空间中的点Q处生成一个由GPU驱动的实例，记为实例W，并参与粒子迭代计算。

第三步：新建GPU实例监听实例W的每时每刻的运动状态和实时获取的流场数据，据此更新绘制粒子运动轨迹线。

第四步：创建流场信息标签，根据监听到的粒子运动状态和流场信息，更新流场信息标签实时位置和显示的此时此处洪水流速流向水深等信息。

第五步：为流场信息标签添加点击事件，触发后将洪水流场仿真场景视角切换到粒子运动视角，并根据粒子实时运动位置同步更新场景视角，实现第一人称视角跟踪观察粒子运动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，其特征在于，所述可视化渲染方法包括如下步骤：

S1：获取洪水网格模型，并将所述洪水网格模型中的数据进行轻量化分发；

S2：根据轻量化的所述洪水网格模型中的数据，对多模式洪水流场进行可视化渲染；

S3：设计可视化渲染的所述多模式洪水流场的交互方式。

2.根据权利要求1所述的一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，其特征在于，获取所述洪水网格模型，具体如下：

SA1.1：网格模型通过水动力算法，区域离散化为三角网格单元；

SA1.2：构建开源关系型数据库，并将所述三角网格单元中的数据存入开源关系型数据库中；

SA1.3：所述开源关系型数据库中的数据通过三角面绘制和三角面渲染，生成洪水网格模型。

3.根据权利要求1所述的一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，其特征在于，将所述洪水网格模型中的数据进行轻量化分发，具体如下：

SB1.1：获取开源关系型数据库中的数据，并通过HLSL代码生成对应数组的长度数量的粒子；

SB1.2：将所述粒子三角化为三角形，同时所述三角形的顶点经过窗口变换，从归一化设备坐标系转化为屏幕坐标系。

4.根据权利要求1所述的一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，其特征在于，对所述多模式洪水流场进行可视化渲染，具体如下：

S2.1：根据轻量化的所述洪水网格模型中的数据，通过着色器渲染展示洪水演进场景中水流动态流动；

S2.2：获取轻量化的所述洪水网格模型中的洪水特征值，并对所述洪水特征值进行颜色映射；

S2.3：将进行颜色映射的所述洪水特征值，通过三维化进行展示；

S2.4：通过水动力模型获取不同时刻洪水淹没网格数据，并确定出不同时刻粒子运动状态。

5.根据权利要求4所述的一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，其特征在于，通过所述着色器渲染展示洪水演进场景中水流动态流动，具体如下：

S2.1.1：将轻量化的所述洪水网格模型中的数据推送至洪水网格粒子材质中，并通过三角重心坐标插值法，获取三角面上每一处的属性；

S2.1.2：根据所述三角面上每一处的属性，获取当前顶点的流速流向对应的纹理坐标；

S2.1.3：所述当前顶点的流速流向对应的纹理坐标进行法线扰动处理，同时进行着色器渲染展示。

6.根据权利要求5所述的一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，其特征在于，获取所述当前顶点的流速流向对应的纹理坐标，具体如下：

S2.1.2.1：根据所述三角面上每一处的属性，获取每个三角面顶点位置的世界空间坐标，所述三角面顶点位置的世界空间坐标即为水波纹理映射的纹理坐标，所述三角面顶点位置的世界空间坐标具体为：

其中：UV为该点位通过平面坐标采样得到的纹理所对应的固定向量，P_world(X,Y)为三角面顶点位置的世界空间坐标；

S2.1.2.2：根据所述水波纹理映射的纹理坐标，获取当前顶点的流速流向，并进行纹理坐标变换计算，具体为：

UV_offest＝V*Frac(T*S)

其中：UV_offest为当前顶点的纹理坐标偏移量，V为水流速度，T为时间，S为时间倍率。

7.根据权利要求4所述的一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，其特征在于，对所述洪水特征值进行颜色映射，具体如下：

S2.2.1：轻量化的所述洪水网格模型中的数据通过色彩传递方法，获取所述洪水特征值，具体为：

其中：c_i,r为当前洪水特征值对应的红色数值，c_i,g为当前洪水特征值对应的绿色数值，c_i,b为当前洪水特征值对应的蓝色数值，r1为最小洪水特征值对应的红色数值，g1为最小洪水特征值对应的绿色数值，b1为最小洪水特征值对应的蓝色数值，r2为最大洪水特征值对应的红色数值，g2为最大洪水特征值对应的绿色数值，b2为最大洪水特征值对应的蓝色数值，f为当前洪水特征值对应的数值，f_min为最小洪水特征值对应的数值，f_max为最大洪水特征值对应的数值；

S2.2.2：通过所述洪水特征值，确认颜色映射范围；

S2.2.3：所述颜色映射范围根据shader算法进行颜色切换。

8.根据权利要求4所述的一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，其特征在于，确定出所述不同时刻粒子运动状态，具体如下：

S2.4.1：确定粒子亮度和粒子生命之间的关系式，具体为：

B＝min(L-(10-L),1)

其中：B为粒子的亮度，L为粒子生命；

S2.4.2：通过基于屏幕空间粒子像素占比的显隐控制策略，进行粒子动态轨迹渲染绘制。

9.根据权利要求1所述的一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，其特征在于，设计可视化渲染的所述多模式洪水流场的交互方式，具体如下：

S3.1：通过点探针方式，在所述可视化渲染的多模式洪水流场中，获取流场信息；

S3.2：通过粒子追踪算法，在所述可视化渲染的多模式洪水流场中，进行流场运动轨迹分析。