[发明专利]一种基于OSG的沟道流域整治规划仿真方法及系统

说明书

本发明提供一种基于OSG的沟道流域整治规划仿真方法及系统。本发明的方法包括以下步骤：构建基于数字高程模型DEM的三维沟道流域地形模型，对沟道流域土壤地貌分层和地貌特征线进行提取、识别和直观模拟，对沟道流域地形二维剖面、三维剖面的动态提取、实时绘制和渲染，通过DEM计算的土方量进行土地平整渲染，建立多种农作物和植物模型、基本农田耕作模型和工程设施模型，通过人机交互机制控制各种模型的动态加载、替换、移动和删除。本发明有效解决了对沟道流域重要地貌特征、土壤地貌分层的提取、识别与直观模拟，以及地形剖面的提取、绘制，呈现了沟道流域自然地形的真实条件，提供了沟道流域整治规划过程进行人机协同设计的可视化决策支持方法。

技术领域

本发明属于农业规划仿真领域，具体涉及一种基于OSG的沟道流域整治规划仿真方法及系统。

背景技术

沟道流域整治工程是土地整理的一种重要形式，是新增耕地及耕地占补平衡的有效手段，也是防洪减沙、保持水土的重要农田水利措施。由于自然条件、用地现状和社会经济发展水平等因素的综合影响，沟道整治工程建设的投入和风险也不一样，如何规避整治工程的高风险并促进土地可持续利用，进行科学地规划、制定可行的沟道流域整治适宜性方案是至关重要的。

近年来，随着计算机图形处理能力和三维可视化仿真技术的发展，复杂自然现象和物体的实时真实感建模技术取得了很大的进展，为流域管理、规划和防洪减灾提供更为直观的决策支持，对流域三维可视化仿真的需求越来越突出。

现有的流域场景仿真主要是针对流域洪水淹没演进过程进行模拟，对洪水现象和规律进行分析研究，有效地辅助了防洪决策。而沟道流域整治工程贯穿了“以沟道小流域为基本单元，沟、坪、梁、峁、坡综合治理，植物措施、工程措施、耕作措施科学配置”的主线，因此，在沟道流域整治过程中需要将坡/沟地貌特征因素、土壤分层特征因素(土壤按年代沉积呈现分层特征，不同层的土壤侵蚀性不一样，其稳定性也不一样，整治过程需要考虑土壤的稳定性)和地形起伏变化特征因素共同结合起来，才能完整反映沟道流域的自然条件，尤其对地形起伏比较大、变化规律性差的地貌需要进行土地平整设计。

而目前的沟道流域在整治过程中整治专家需要掌握ARCGIS专业软件对地貌特征进行提取的方法，但每次提取操作只能获得一种类型的地貌特征，并以面状区域呈现出来，还需要人工去辨识；在沟道土地平整设计中整治专家还需再采用南方CASS等专业软件人为设计填土高度去计算土方量，无法将地貌特征结合到土地平整设计中。

因此现有流域三维仿真无法满足沟道流域整治规划可视化辅助决策的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于OSG(OpenSceneGraph)的沟道流域整治规划仿真方法及系统，利用OSG强大的三维渲染能力，构建基于数字高程模型的三维沟道流域地形模型，对沟道流域地貌特征提取、直观模拟与剖面分析，通过DEM计算的土方量进行土地平整渲染，为土地整治领域专家提供一个直观、逼真的沟道流域自然地形场景，提高认知效果，通过添加多种农作物模型、基本农田模型和工程设施的三维地物模型，实现支持“植物措施、工程措施、耕作措施科学配置”的动态交互设计过程，为决策者科学整治沟道流域工程提供辅助决策支持。

为了实现上述目标，本发明采用的技术方案：

一种基于OSG的沟道流域整治规划仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、构建基于数字高程模型DEM的沟道流域三维地形模型；

步骤2)、对所构建的沟道流域三维地形模型根据DEM数据对沟道流域土壤地貌分层特征进行提取、识别以及分层着色渲染；

步骤3)、对所构建的沟道流域三维地形模型根据DEM数据对地貌发展的地貌特征线——沟沿线和坡脚线进行提取、识别与着色渲染；

步骤4)、对所构建的沟道流域三维地形模型根据DEM数据进行地形二维剖面的动态提取和实时绘制；