研究背景
排水管网模型采用数值化方法模拟和预测排水管网系统的运行状态。由于城市的快速发展，排水管网的分布越来越复杂，其在三维空间分布特征等立体性信息越来越重要。充分利用排水管网模型中存在的空间信息，对多源异构数据进行有效耦合和解析具有重要意义。近年来，三维可视化方法多用于对排水管网分布、属性信息等的展示。研究如何将三维可视化技术与排水管网模型结合，以期为城市内涝风险评估和溢流污染控制等提供有效的决策支持，是当前研究的热点内容。
研究方法
排水管网模型三维动态可视化方法的建立包括四个部分。（1）三维地理场景的构建；（2）排水管网模型与三维动态可视化方法的耦合；（3）多源异构数据的存储和耦合；（4）排水管网模型的三维动态可视化分析。方法框架图如下图所示。
三维地理环境是在Unity3d Engine平台上将遥感影像数据与DEM数据、排水管网三维实体模型叠加而成。在对结构化的多源异构数据进行存储和耦合时，采用Microsoft SQL Server数据库对数据进行标准化、结构化。排水管网模型的三维动态可视化方法包括管道对象、节点对象的可视化分析。
结果与讨论
排水系统的水位、水质、流向和流速四种类型数据的三维展示如下图所示。
水位数据方面，可以结合管网对象的直径和埋深等属性数据，在管网内部或外部同步直观获取水位数据，以及充满度的动态变化过程。当节点发生积水时，节点将以高亮形式进行显示，形成溢流节点和满管流管道的三维空间分布图。水质数据方面，可以快速直观的获取不同管网对象的水质差异情况。同时耦合水质标准信息，当水质数据满足该标准时，管网对象将在三维场景中高亮显示，并形成满足各水质标准的节点和管道三维空间分布图。
此外，该系统可以模拟不同降雨事件下积水节点、满管流管道在三维空间上的分布情况，进而为城市内涝和溢流污染控制提供技术支持，如下图所示。
本研究的创新点主要体现在以下3个方面：(1) 充分展示排水管网空间信息，实现数据的深度挖掘；(2) 增加人机交互性，提高管理和决策支持效率；(3) 发展了城市排水系统领域的二维、三维联动分析方法。
作者信息：智国铮，博士，毕业于同济大学环境科学与工程学院，主要从事排水系统三维可视化系统的开发与应用研究。原文下载地址：