本發(fā)明屬于水利設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水利三維電子沙盤。

背景技術(shù)：

水利作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，屬于數(shù)據(jù)密集型的傳統(tǒng)行業(yè)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實時產(chǎn)生數(shù)據(jù)量大。目前，國家和省市層面上圍繞防汛抗旱、水資源管理和水資源監(jiān)控等水利應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)設(shè)計并建設(shè)了管理信息系統(tǒng)，但仍普遍存在著水利多源數(shù)據(jù)管理難和三維可視化效果欠佳的問題，尤其是水利多源數(shù)據(jù)的展示方面，傳統(tǒng)基于網(wǎng)頁或者二維地理信息系統(tǒng)的方式已不能滿足水利管理決策者需求。

沙盤模型古已有之，最早是用于軍事領(lǐng)域中的作戰(zhàn)實物模型，通過將實物按照一定比例進(jìn)行縮放，采用泥沙或其他建筑材料制作而成，用于地形和地物的顯示。傳統(tǒng)實物沙盤模型由于具有良好的直觀效果，目前仍被廣泛用于軍事、博物館、房地產(chǎn)等領(lǐng)域或行業(yè)，然而傳統(tǒng)沙盤存在占地面積大而不便于攜帶且用戶與沙盤之間的交互較差等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種水利三維電子沙盤，不僅實現(xiàn)了水利多源數(shù)據(jù)有效管理，而且具有良好的三維可視化效果。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，水利三維電子沙盤，由依次連接的多源數(shù)據(jù)整合單元、電子沙盤模型單元以及電子沙盤展示單元構(gòu)成。

本發(fā)明的特點還在于：

多源數(shù)據(jù)整合單元由電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元、水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元及數(shù)據(jù)分類單元構(gòu)成；電子沙盤模型單元由三維模型、水利數(shù)據(jù)應(yīng)用單元以及標(biāo)準(zhǔn)化單元構(gòu)成；電子沙盤展示單元由通過網(wǎng)絡(luò)連接的電子沙盤接入單元和電子沙盤操作單元構(gòu)成；多源數(shù)據(jù)整合單元用于對水利多源數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，為水利三維電子沙盤提供數(shù)據(jù)和三維可視化操作環(huán)境；電子沙盤模型單元基于多源數(shù)據(jù)整合單元開展三維電子沙盤建模，在三維模型和標(biāo)準(zhǔn)化單元基礎(chǔ)上進(jìn)行水利數(shù)據(jù)應(yīng)用；電子沙盤展示單元在電子沙盤模型單元的基礎(chǔ)上，為用戶提供電子沙盤的接入和操作方式。

電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元中的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用于電子沙盤三維可視化環(huán)境的搭建，具體包括有基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、實地勘察數(shù)據(jù)；水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元中存儲有水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，具體包括有水利普查數(shù)據(jù)、水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、水利工程數(shù)據(jù)、防汛抗旱數(shù)據(jù)、水資源管理數(shù)據(jù)、水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)、水環(huán)境治理數(shù)據(jù)和水生態(tài)文明數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分類單元用于對電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)和水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和整合，根據(jù)數(shù)據(jù)時間性質(zhì)的不同，分為：歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和未來預(yù)估數(shù)據(jù)。

三維模型單元用于搭建三維電子沙盤基礎(chǔ)的可視化環(huán)境，其內(nèi)部包括有基礎(chǔ)三維組件、空間視域模型、多源數(shù)據(jù)集成單元和三維視角操作單元；基礎(chǔ)三維組件用于水利三維電子沙盤三維可視化環(huán)境框架搭建，采用開源三維組件worldwind；空間視域模型和三維視角操作單元用于對水利三維電子沙盤進(jìn)行三維操作，其操作模式包括有：放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、傾斜和定位；多源數(shù)據(jù)集成單元先將電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元和水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元中的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，再按照標(biāo)準(zhǔn)化單元中的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)互操作規(guī)范對整合的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理和入庫；水利數(shù)據(jù)應(yīng)用單元用于在水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元的基礎(chǔ)上提供水利三維電子沙盤應(yīng)用，包括有普查工情分析單元、水文數(shù)據(jù)分析單元、水利工程建模單元、旱澇事件分析單元、水資源管理應(yīng)用單元、水資源監(jiān)控應(yīng)用單元、水環(huán)境治理應(yīng)用單元和水生態(tài)文明應(yīng)用單元；標(biāo)準(zhǔn)化單元用于為水利三維電子沙盤的多源數(shù)據(jù)整合單元提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫表和數(shù)據(jù)互操作規(guī)范，同時為水利三維電子沙盤提供開放應(yīng)用接口，用于電子沙盤數(shù)據(jù)和應(yīng)用擴展，所涉及的數(shù)據(jù)庫表用于水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲。

電子沙盤接入單元能為用戶提供水利三維電子沙盤的接入方式，包括有LED顯示屏接入和投影幕布接入；電子沙盤操作單元能為用戶提供水利三維電子沙盤的操作方式，包括有鼠標(biāo)控制電腦、觸屏平板電腦和移動APP共三種方式。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明水利三維電子沙盤結(jié)構(gòu)設(shè)計清晰，從水利多源數(shù)據(jù)整合到電子沙盤模型，再到水利電子沙盤展示，最后實現(xiàn)水利管理決策者與水利三維電子沙盤交互，能夠快速實現(xiàn)水利多源數(shù)據(jù)的有效管理。

(2)本發(fā)明水利三維電子沙盤，通過三維電子沙盤實現(xiàn)水利多源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和三維可視化展示，為水利管理決策者提供便捷的水利多源數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析和三維可視化展示功能；其中，應(yīng)用服務(wù)主要包括：為水利防汛提供預(yù)警監(jiān)視服務(wù)，對水利災(zāi)害事件進(jìn)行預(yù)測預(yù)報，基于三維電子沙盤開展突發(fā)性水利事件的應(yīng)急應(yīng)對；可視化基礎(chǔ)上實現(xiàn)水利應(yīng)用的可信，具有實時監(jiān)視，預(yù)警預(yù)報，提前響應(yīng)，快速應(yīng)對等優(yōu)點；最大化挖掘水利多源數(shù)據(jù)價值，輔助水利管理決策。

(3)本發(fā)明水利三維電子沙盤，通過標(biāo)準(zhǔn)化的水利數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)、多源數(shù)據(jù)互操作規(guī)范和開放應(yīng)用接口，用戶能根據(jù)需求對水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和水利數(shù)據(jù)應(yīng)用進(jìn)行擴展，滿足水利行業(yè)中的水利普查、防汛抗旱、水資源管理、水資源監(jiān)控、水環(huán)境治理、水生態(tài)文明等應(yīng)用領(lǐng)域，具有較好的應(yīng)用價值和廣泛的推廣前景。

總之，本發(fā)明水利三維電子沙盤采用計算機技術(shù)建設(shè)三維電子沙盤，并將其應(yīng)用到水利行業(yè)，實現(xiàn)水利多源數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計分析和三維可視化展示，為水利管理決策者提供優(yōu)質(zhì)的決策支持服務(wù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明水利三維電子沙盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明水利三維電子沙盤應(yīng)用的示意圖。

圖中，1.多源數(shù)據(jù)整合單元，2.電子沙盤模型單元，3.電子沙盤展示單元，4.用戶，5.實施例功能單元；

1-1.電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元，1-2.水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元，1-3.數(shù)據(jù)分類單元，2-1.三維模型單元，2-2.水利數(shù)據(jù)應(yīng)用單元，2-3.標(biāo)準(zhǔn)化單元，3-1.電子沙盤接入單元，3-2.電子沙盤操作單元，5-1.水資源監(jiān)控多源數(shù)據(jù)管理單元，5-2.水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析單元，5-3.水資源監(jiān)控應(yīng)用三維可視化展示單元。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明水利三維電子沙盤，如圖1所示，由依次連接的多源數(shù)據(jù)整合單元1、電子沙盤模型單元2以及電子沙盤展示單元3構(gòu)成。

多源數(shù)據(jù)整合單元1，如圖1所示，由電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元1-1、水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元1-2及數(shù)據(jù)分類單元1-3構(gòu)成。

電子沙盤模型單元2，如圖1所示，由三維模型單元2-1、水利數(shù)據(jù)應(yīng)用單元2-2以及標(biāo)準(zhǔn)化單元2-3構(gòu)成。

電子沙盤展示單元3，如圖1所示，由通過網(wǎng)絡(luò)連接的電子沙盤接入單元3-1和電子沙盤操作單元3-2構(gòu)成。

多源數(shù)據(jù)整合單元1用于對水利多源數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，為水利三維電子沙盤提供數(shù)據(jù)和三維可視化操作環(huán)境；電子沙盤模型單元2基于多源數(shù)據(jù)整合單元1開展三維電子沙盤建模，在三維模型單元2-1和標(biāo)準(zhǔn)化單元2-3基礎(chǔ)上進(jìn)行水利數(shù)據(jù)應(yīng)用；電子沙盤展示單元3在電子沙盤模型單元2的基礎(chǔ)上，為用戶4提供電子沙盤的接入和操作方式。

在多源數(shù)據(jù)整合單元1中：

電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元1-1中的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用于電子沙盤三維可視化環(huán)境的搭建，具體包括有基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、實地勘察數(shù)據(jù)；水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元1-2中有存儲有水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，具體包括有水利普查數(shù)據(jù)、水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、水利工程數(shù)據(jù)、防汛抗旱數(shù)據(jù)、水資源管理數(shù)據(jù)、水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)、水環(huán)境治理數(shù)據(jù)和水生態(tài)文明數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分類單元1-3用于對沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元1-1內(nèi)的數(shù)據(jù)和水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元1-2內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和整合，根據(jù)數(shù)據(jù)時間性質(zhì)的不同，分為：歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和未來預(yù)估數(shù)據(jù)。

在電子沙盤模型單元2中：

三維模型單元2-1用于搭建三維電子沙盤基礎(chǔ)的可視化環(huán)境，其內(nèi)部包括有基礎(chǔ)三維組件、空間視域模型、多源數(shù)據(jù)集成單元和三維視角操作單元。其中的基礎(chǔ)三維組件用于水利三維電子沙盤三維可視化環(huán)境框架搭建，本發(fā)明中采用美國國家航空航天局(NASA)開發(fā)的開源三維組件worldwind；空間視域模型和三維視角操作用于對水利三維電子沙盤進(jìn)行三維操作，其操作模式包括有：放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、傾斜和定位。多源數(shù)據(jù)集成單元先將電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元1-1和水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元1-2中的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，再按照標(biāo)準(zhǔn)化單元2-3中的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)互操作規(guī)范對整合的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理和入庫。

水利數(shù)據(jù)應(yīng)用單元2-2用于在水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元1-2的基礎(chǔ)上提供水利三維電子沙盤應(yīng)用，包括有普查工情分析單元、水文數(shù)據(jù)分析單元、水利工程建模單元、旱澇事件分析單元、水資源管理應(yīng)用單元、水資源監(jiān)控應(yīng)用單元、水環(huán)境治理應(yīng)用單元和水生態(tài)文明應(yīng)用單元。

標(biāo)準(zhǔn)化單元2-3用于為水利三維電子沙盤的多源數(shù)據(jù)整合單元1提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)互操作規(guī)范，同時為水利三維電子沙盤提供開放應(yīng)用接口，用于電子沙盤數(shù)據(jù)和應(yīng)用擴展。其中涉及的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)用于水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲，這里采用中華人民共和國水利部于2011年4月12日發(fā)布、2011年7月12日實施的水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《實時雨水情數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)》(SL323-2011)。標(biāo)準(zhǔn)化單元2-3內(nèi)的數(shù)據(jù)互操作規(guī)范用于電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元1-1的處理，這里采用非營利性國際組織開放地理空間信息聯(lián)盟(OGC)制定的多源數(shù)據(jù)互操作規(guī)范，本發(fā)明包括有Web地圖服務(wù)(WMS)、Web矢量服務(wù)(WFS)和Web柵格服務(wù)(WCS)；標(biāo)準(zhǔn)化單元2-3內(nèi)的開放應(yīng)用接口用于三維模型單元2-1和水利數(shù)據(jù)應(yīng)用單元2-2中8個水利數(shù)據(jù)應(yīng)用的銜接。

在電子沙盤展示單元3內(nèi)：

電子沙盤接入單元3-1能為用戶提供水利三維電子沙盤的接入方式，包括有發(fā)光二極管(LED)顯示屏接入和投影幕布接入。

電子沙盤操作單元3-2能為用戶提供水利三維電子沙盤的操作方式，包括有鼠標(biāo)控制電腦、觸屏平板電腦和移動APP共三種方式。

實施例

本發(fā)明水利三維電子沙盤在水資源監(jiān)控的實施例，如圖2所示，基于圖1給出的水利三維電子沙盤結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的水資源監(jiān)控實施例，將用戶4與電子沙盤展示單元3內(nèi)的電子沙盤操作單元3-2連接，將實施例功能單元5與電子沙盤展示單元3內(nèi)的電子沙盤接入單元3-1連接；

在實施例功能單元5內(nèi)，包括有水資源監(jiān)控多源數(shù)據(jù)管理單元5-1、水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析單元5-2和水資源監(jiān)控應(yīng)用三維可視化展示單元5-3；其中，水資源監(jiān)控多源數(shù)據(jù)管理單元5-1實現(xiàn)對電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元1-1和水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元1-2中水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)的有效管理；水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析單元5-2用于對水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元1-2中水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析；水資源監(jiān)控應(yīng)用三維可視化展示單元5-3用于實現(xiàn)對電子沙盤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元1-1、水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元1-2中水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)和水利數(shù)據(jù)應(yīng)用單元2-2中水資源監(jiān)控應(yīng)用單元的三維可視化展示；

用戶4通過電子沙盤操作單元3-2實現(xiàn)對水利電子沙盤的操作，對水資源監(jiān)控多源數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、統(tǒng)計分析和三維視角操作，并將水資源監(jiān)控數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計分析和水資源監(jiān)控應(yīng)用的結(jié)果展示到電子沙盤接入單元3-1中，實現(xiàn)水利電子沙盤在LED顯示屏或者投影幕布上的三維可視化展示。

以上實施例是本發(fā)明水利三維電子沙盤在水資源監(jiān)控應(yīng)用的實施方式。

本發(fā)明水利三維電子沙盤，不僅實現(xiàn)了水利多源數(shù)據(jù)有效管理，而且具有良好的三維可視化效果。