论文部分内容阅读
海底管道是运输海洋中开采的油气的主要途径,是海洋能源战略的重要基础设施之一,是保障能源供应的重要通道。管线的设计数据和定期对管线的检测数据基本都是以图纸或图表形式保存,无法直观的展示管道及其周围的地形情况,对于管道的日常管理和维护极为不便。本文以海底管道检测数据和管线数据为数据源,结合海底管道的特点创建三维空间模型并完成模型的可视化展示,对于改善海底管道的管理方式有重要意义。论文的主要工作如下:首先,在地形建模方面,阐述了建立数字高程模型DEM的基本原理与方法,具体分析克里金插值、自然领近插值、反距离加权(IDW)插值、样条函数四种算法,分别对不同格网间距建立DEM模型,通过时间效率、建模精度和展示效果的对比,寻找出适合海底地形的插值算法——IDW算法。为弥补IDW建模精度上的不足,针对多波束数据特点采用了波束加权的IDW优化方法。其次,在管道建模方面,深入研究了基于ArcEngine动态构建三维管线的方法。介绍以三角条带和拉伸旋转法来创建直管三维模型的原理及实现过程,然后重阐述了三维直管在衔接处的平滑处理方案。在前后管径相同情况下,采用微分处理法实现弯管建模;在前后管径不同情况下,采用微分处理法和半径渐变法实现变径建模,提高了显示效果。再次,为保证场景的一致性,创新性地提出了地形与管道融合建模方法。在地形建模上采用地形分块和地形裁剪技术来简化模型复杂度以提高建模效率;通过采用三波段地形渲染法,提高了模型的可视化效果;通过地形与管道两者的拟合,直观反映了管道的三维空间状态(悬空、裸露、掩埋),使得海底管道线路整体三维场景的展示效果更逼真,更贴近真实。最后,结合本文提出的融合建模方法,借助于ArcGIS提供的二次开发平台,以SceneControl为三维场景驱动,开发实现了一个具有场景浏览、空间信息查询、管道数据管理、剖面分析、动画等功能的海底管道检测数据三维显示系统。