一种水利数字孪生平台双引擎驱动方法与流程

本发明涉及一种水利数字孪生平台双引擎驱动方法，属于水利信息化。

背景技术：

1、在水利行业自动化、信息化建设发展的基础上，当前智慧水利数字孪生流域、数字孪生工程、数字孪生灌区等建设如火如荼，在水文信息监测、水旱灾害防御、水资源管理以及水利工程安全监管等方面发挥了重要作用。但是在水利行业广泛应用的背景下，数字孪生平台建设在数字映射可视化方面还存在如下问题：

2、（1）以三维仿真替代数字孪生的应用误区。水利行业数字孪生平台建设大部分技术应用以三维仿真为主，单纯的把水利对象几何形态的复原当作是数字孪生，未考虑全时间链条、强信息交互、高复原保真以及优智能进化的数字孪生特征，造成三维仿真引擎支撑下的建设达不到数字孪生的预期效果。

3、（2）单一三维可视化引擎的局限性。目前技术层面能够支撑数字孪生的引擎主要包括webgl和opengl两种方式，webgl以cesium、opengis等为主，有利于网页端的访问应用和空间分析，但对网络带宽、服务器、终端设备要求较高；opengl则以ue系列、unity3d等游戏引擎为主，操作流场、效果逼真，但无法支撑广泛的终端应用。因此单一的三维可视化引擎在数字孪生水利的应用中具有较大的缺陷。

4、（3）基于三维引擎的业务应用深度不足。数字孪生水利建设的最终目标是要以水旱灾害防汛、水资源动态调配、水工程安全监管等业务问题为牵引，解决实际水利业务问题。但以简易的三维场景建设，无法与业务需求紧密结合，更缺少与水利专业模型的深度融合。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水利数字孪生平台双引擎驱动方法，能够解决单一引擎的数字孪生弊端，提高数字孪生水利应用水平。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种水利数字孪生平台双引擎驱动方法，包括：

4、对不同尺度的水利场景、水利对象构建分尺度的标准化编码，并构建以水利对象为单元的同尺度八方向时空关联关系；

5、对多源异构空间数据进行融合，并上传各类型的模型文件，构建数字孪生静态可视化场景；

6、基于所述标准化编码、同尺度八方向时空关联关系、数字孪生静态可视化场景，构建以gis为主驱动的大尺度、中尺度场景对象的可视化引擎，以及以ue为主驱动的小尺度、微尺度场景对象的可视化引擎；

7、构建gis、ue双引擎下的水利对象三维驱动关系，形成多维数据驱动处理流程；

8、基于所述多维数据驱动处理流程，利用gis、ue双引擎驱动后台程序调用各类型的模型文件进行计算，并根据计算结果进行可视化仿真模拟展示，获取洪水预报分析结果；

9、基于所述洪水预报分析结果，发布流域防洪风险预警、洪水预报和防洪预演。

10、结合第一方面，进一步的，构建以水利对象为单元的同尺度八方向时空关联关系包括：在对象描述中记录空间方向x、y、z和时间方向t1、t2的对应对象，并外接当前对象属性表、对象事件表，通过时间戳记录不同时间下的对象行为和动作。

11、结合第一方面，进一步的，对多源异构空间数据进行融合，并上传各类型的模型文件，构建数字孪生静态可视化场景包括：

12、对多源异构空间数据进行大尺度数据治理、中尺度bim数据治理、中小精细尺度数据治理；

13、上传fbx、rvt、nwc、nwd、dgn、ifc、gltf、glb、skp、rfa、obj、las格式的模型文件进行解析、数模分离，将各类型的模型文件转换为场景统一格式，并对相应的数据与模型绑定映射关系，构建数字孪生静态可视化场景。

14、结合第一方面，进一步的，构建数字孪生静态可视化场景时，基于场景需求和实际情况，对三维场景进行背景和物理环境效果设置，包括：设置时间、光照、云层、雾气、雨雪天气、背景色、光影滤镜、材质。

15、结合第一方面，进一步的，构建以gis为主驱动的大、中尺度场景对象的可视化引擎，对流域、大型工程、重要区域进行三维加载、渲染包括：

16、基于可视化模型的数据源，生成可视化模型全要素场景底板；

17、基于管理应用需求增加矢量数据，在可视化模型全景要素场景底板上还原场景内的建筑、道路、水系。

18、结合第一方面，进一步的，构建以ue为主驱动的小、微尺度场景对象的可视化引擎，对典型工程、操作区、监测断面、信息场进行三维加载、渲染包括：

19、基于bim数据，形成外观尺寸、构建信息一致的三维模型，在保留bim模型基础信息的同时优化渲染时需要的面数；

20、根据倾斜摄影的影像数据的材质、光照信息，对三维模型进行材质优化处理，构建高性能渲染可视化模型；

21、将处理好的主坝可视化模型置于可视化模型全要素场景底板中，并与周边自然环境数据进行贴合处理；

22、对于全流域监测站点，采用微尺度图示表达，用poi关键信息标签进行展示，在业务应用层调取后进行弹框展示站点名称、监测数据；

23、对于重点区域核心站点，采用构建高性能渲染模型进行表达，在数字孪生模拟仿真引擎上直接展示和观察。

24、结合第一方面，进一步的，所述多维数据驱动处理流程包括：数据治理、孪生场景编辑、孪生场景渲染、二次开发接口、模型算法集成，能够实现gis、ue双引擎下的全要素场景加载能力、实时数据可视化能力、实时场景渲染可视化能力、数据高度集合多维融合展示能力。

25、结合第一方面，进一步的，所述可视化仿真模拟展示包括：

26、进行渗流预测结果、变形预测结果、地震影响分析和山体倾斜预测结果可视化展示；

27、根据大坝安全监测报警信息，在数字孪生场景中，对监测异常的点位进行标签标注可视化展示，并将镜头自动聚焦至报警监测点，在数字孪生场景中展示报警对象的空间位置；

28、在水库数字孪生场景中，根据预设工程安全管理方案，在预设安全事件触发条件下，对于有结构化数据的情况，在数字孪生场景中进行仿真模拟展示；对于没有结构化数据的情况，通过前端对实现工程安全方案实施的有效性及合理性进行标示；

29、基于水库数字孪生场景，集成水文预报、大坝监测、视频监控实时监测数据，通过关键信息标签poi打点、前端窗口展示、三维空间镜头调用和聚焦，对根据工程运行相关情况给出的预案结果进行可视化展示。

30、第二方面，本发明提供一种计算机系统，包括：

31、存储介质：用于存储计算机程序；

32、处理器：用于执行所述计算机程序以实现第一方面任一项所述方法的步骤。

33、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述方法的步骤。

34、第四方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项所述方法的步骤。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

36、本发明提供的水利数字孪生平台双引擎驱动方法，以gis、ue双引擎驱动的方式解决多维度海量数据信息与模型的深度融合、高效管理和可视化交互问题，实现水利跨尺度对象的可视化表达，能够解决单一引擎的数字孪生弊端，提高水利对象多元化三维表达方式和效率，提高水利数字孪生平台的数字映射应用水平，面向水利应用场景，综合gis引擎和ue引擎的优势，实现水利业务的高效实现和水利多源数据的集成管理，进而提高数字孪生水利应用水平。