水利水电工程三维可视化技术应用

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摘要：三维可视化技术是对地质情况进行描述的一项技术，目前主要被应用在地质学领域当中，能够通过数据来实现对地质结构的测绘，并且能够准确地判断资料的真假，为数据的分析和理解提供有利条件。在水力水电工程建设过程中，往往需要充分考虑多方面的影响因素，当前我国在进行水利工程建设时，设计是通过二维平面来完成的，这种设计过程并不能够直观地体现出地形地貌特征，要求具备一定专业性的人员才能够对其中的地形情况进行判断，从而使得设计人员与其他专业人员之间的沟通变得复杂。通过应用三维可视化技术，能够在提升设计效率的同时，也为其他专业人员提供更加直观的信息体现。可视化是目前信息化环境中的重要技术种类，通过对其进行应用能够切实提升水利工程建设质量和设计效率，并降低整个过程的成本，推动水利工程建设朝着现代化的方向发展，为社会创造出更多的价值。

关键词：水利水电工程；三维可视化技术；发展趋势

水利工程设计的过程十分复杂，其中涉及测绘、力学及地质等领域的内容，因为数据量较大且地理条件较为复杂，所以为前期的勘测和后续的设计过程带来了一定的困难。当前的大部分设计过程仍然采用的是二维图纸设计，这种设计方法不但效率较低、精度较差，同时也无法高效率地应用采集的资料，容易与实际形成差异。将三维可视化技术应用到水利工程设计当中，不但能够将水利工程的形态更好地展示出来，同时也提升了设计的精确度和效率。利用信息处理、图像处理和现代管理等相关技术与水利工程设计工作融合，从而实现设计过程的创新，并推动水利工程设计管理的现代化和信息化发展，提升水利工程企业在市场中的竞争力。

1水利工程中三维可视化技术的重要价值

首先，通过使用三维可视化技术，能够对水利工程建设起到很好的辅助作用，能够分别对水利工程的勘测阶段、设计阶段、施工阶段和管理阶段进行帮助。三维可视化技术以采集的数据为基础来实现立体图的建立，实现对地质结构的立体检测，在立体图中包含了岩层沉积情况和地下的结构等，从而使得水利工程勘测数据更加准确，为水利工程带来更多可以迅速理解的数据。其次，通过三维可视化技术，能够将水电工程的关键数据进行处理，并能够迅速实现数据的有效筛选，从而提升数据信息的准确度。三维模型是指在三维空间中构造出的立体土层，从而更加准确地对物象进行表达，进而提升水利工程探测效果，提升数据的准确度。

2三维可视化技术的发展现状分析

随着工程技术的逐步发展，我国在地质勘测方面获得了进步，根据透明属性和地下反射率能够勘测出河床深度和地质岩层的沉积情况，从而为水利工程建设提供数据支持。水利工程中的数据和图层之间的准确度是相互符合的，通过三维可视化技术能够实现对数据图像的标准分布。当前我国的三维可视化技术仍然处于发展阶段，距离发达国家仍然有着一定的差距，这项技术的应用范围非常广泛，并且有着很好的发展前景，特别是在地质、河流和工程的勘测和绘制工作中，利用三维可视化技术都能够获得非常好的效果。这项技术主要被应用在水利工程中的规划、施工和勘测过程中，十分有利于水利工程建设。在水利工程中需要对数据筛选和物理数据的改变，但以往所使用的技术很难达到精确度的要求，如果利用三维可视化技术能够实现数据的精确快速处理，并将其中的错误数据筛选出来，从而提升数据的精确程度，进而形成立体图形，通过透视等特性来呈现出更好的数据表达效果。三维可视化技术分别包括了数据可视化和图形平面化这两类，通过这两种类型的三维可视化技术能够提升水利工程建设质量，并实现数据信息的有效转化，从而实现图层可视化，这里的图层主要是指地质断层，所以在水利工程中得到了广泛的应用。三维可视化技术除了实现数据的筛选和快速处理之外，也能够对河床沉积和河川断层及地质沉积岩进行勘测，这对于我国的可持续性发展有着重要的推动作用，实现对自然资源的高效率利用，从而推动了社会的稳定发展。

3三维可视化技术在水利工程中的应用

三维可视化技术是通过三维空间来实现对复杂数据的表达，加上人际交互系统的辅助，十分适合应用在水利水电工程当中，实现对海量数据的融合和表达。一些水利工程在流域管理工作中已经积累了一定的基础，可以通过三维可视化技术来实现资源的有机整合，从而实现对多个业务的科学管理和应用。

3.1地理信息展示

根据测绘工作中所获取的数据信息，来实现对流域地理信息模型的建立，从而在更大的尺度范围中进行流域地形、高程变化、河道信息的展示，根据水流演进算法来对洪水演进和水位涨落进行计算，根据汛限水位来对信息进行处理，从而对防汛的薄弱点进行展示，为指挥决策工作和防汛会商提供重要的信息支持。同时，通过利用流域三维模型，来对公共安全机构、水电大坝及雨水遥测站的相关信息进行综合性的展示，将流域数据图的功能充分发挥出来。

3.2智能应用

根据水电工程设计图和三维数据，根据现场的照片和视频来实现三维模型的构建，通过平台引擎驱动来实现工程现场的虚拟化展示。在三维虚拟模型中，通过自动或者主动的漫游模式来帮助技术人员熟悉水利工程现场的环境和设备情况。以三维虚拟模型为基础来实现模型的精细化，同时该数字平台也可作为业务和智能系统的综合交互装置，将生产实时数据、智能巡检及风险防控数据都体现在三维平台当中，提升数据交互的效率。

3.3资产管理

无论是水利工程还是流域水电企业都会设有资产信息库，通常是根据设备列表来进行查询管理，将设备的信息和三维模型与信息库进行对应，对于设备台账信息进行实时现实，从而对设备和资产信息进行有效查询，其中包括了图纸信息和设备缺陷等。

3.4智能监视和巡检

当前水利工程中的监控装置一般是采用二维的界面，操作人员通过调用系统来对水利工程中的实际情况进行实时监控。在三维数字平台中，按照不同的巡视者来设定与之相符的巡查线路，并在三维空间中对阀门和仪表等需要关注的信息进行显示。当出现故障问题时，按照报警的信息并结合实际的工作情况来实现三维智能定位，从而对报警的设备信息进行查看。通过数字化平台中的监控来直接进行现场视频查看，并能够对实时信息进行检查和验证。

3.5安全风险防控

在水利工程进行维护检修的过程当中，有着多个点位的工作现场，且现场的工作人员也十分复杂，其中包含着多种交叉性作业，所以必然会出现各种安全风险，需要重视对现场的安全风险防控。通过对人员进行定位的技术，来对工作人员长时间离开指定范围的行为进行报警，并对外来人员的传入进行报警，同时也会对工作负责人进行报警，避免出现错误操作。通过三维可视化技术来实现对水利工程各个工作面和所有工作人员的监控，并能够做到违规报警，从而有效的实现安全风险防控。

3.6智能培训

在流域水利水电工程中，都会设置集控中心，一些值班工作人员并没有充分的运行经验，所以在日常的操作过程中只能够按部就班地进行，当出现紧急状况时他们并不具备随机应变的能力，所以可以通过三维可视化技术来实现虚拟智能培训，通过这样的培训过程来帮助工作人员熟悉设备操作，并增强他们对于事故进行处理的能力和经验，从而提升整体的调度水平。

3.7工程建设

在水利工程建设过程中，通过三维可视化技术，能够实现对水利建筑的布置、选址和施工等多个方面提供地质分析支持。更加重要的一点是，通过三维可视化技术能够实现三维地貌的建立，从而对三维模型进行剖析，对于任何一个部位的表面积和体积进行精准计算，并能够实现对山体的开挖和旋转等。可以说通过对三维可视化技术的应用，转变了以往二维图纸的设计模式，从而大幅度提升设计效率和准确度。另外，通过利用参数化的模型不但使得建筑建模更加的简单，同时也能够根据工程需求来实现对参数的有效调整，使其更加的快速和准确。同时，通过三维可视化技术，能够提升对已有成果的重复利用率，降低设计错误和返工情况发生的几率，同时缩短的设计时间，提升了设计工作的质量。工程模型的建立，能够实现对坝体工程、坝段截面面积及各个点位的坐标体积计算更加的方便。在进行建筑和地质建模后，不但能够实现对材料用量的计算，同时也能够为业主材料计划制定提供信息支持。通过三维可视化技术来实现动态施工平台的布置，并设置相关的制约条件，从而提升水利工程现场布置地形平面图的准确性。

4水利水电工程中三维可视化技术的应用前景探究

从目前的情况来看，因为三维可视化技术的逐渐成熟，所以在工程建设中的应用空间非常大，特别是在工程设计领域中，通过对三维可视化技术的应用，极大了减少了人们在设计过程中对于数据的筛选时间，从而减少了整个工程建设的周期，避免了设计偏差和人力物力浪费的情况出现。三维可视化技术在水利工程中的应用实际上就是将计算机可视化技术和水利工程系统结合在一起，从而实现数据的精确显示，通过图形和图像的计算来实现数据的有效处理，不但能够节约人力资源，同时也能够为水电工程带来更加方便的数字平台，提升工程建设效率。通过建立GIS可视化系统框架，能够将系统仿真环节和可视化技术进行融合，从而使得仿真建模能够达到可视化效果。在水利工程中对三维可视化技术进行应用，不但增强了设计过程和勘测过程的效率，同时也实现了人力和物力的节约。通过应用三维可视化技术，实现了二维到三维的转变，通过模型使得水利工程建设施工能够更加直观地呈现给人们，使得水利工程建设向着专业化技术领域进行发展，这能够为其带来更多的经济效益。

作者：詹超 单位：新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院