基于Unity3D的松花江哈尔滨段水污染突发事件的应用研究

【摘要】：近年来,随着我国城市化的不断加快,突发性水污染事件已成为我国用水安全和水环境质量的一个潜在威胁。突发性水污染事件一旦发生,引发的环境问题将十分严重。松花江流域哈尔滨辖区段流域点源众多、面源分散,沟渠、河流、监测点等水环境信息复杂,当江面发生突发性江水污染事故时,传统的环境管理方式很难准确描述出监测范围内任意一监测点的水质状况,无法逼真的展示当前污染状态,因此需要利用虚拟现实技术对突发性水污染事件虚拟现实系统展开研究。本文以松花江哈尔滨段为研究范围,通过SketchUp构建三维模型和SQL Server建立属性库,并应用Unity3D开发引擎建立了虚拟现实地理信息系统。该系统充分发挥虚拟现实技术的界面交互、场景编辑、添加脚本等方面的优势,提出了基于Unity3D的松花江哈尔滨段水污染突发事件虚拟现实地理信息系统的设计思路和开发方法,并实现了空间漫游、属性查询、距离量算等GIS基本功能及利用粒子系统对污染物在江水中的扩散模拟。所以将虚拟现实技术应用到水污染突发事件模拟中去,将是今后虚拟现实环境监测程序的一个趋势。对该应用系统的研究将为资源环境监测部门对于松花江水污染的可视化管理作为技术参考。 【关键词】：突发性水污染事件 Unity3D 虚拟现实技术 VRGIS 粒子系统
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P208;X52
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-11
• 1.3.1 国外研究现状10-11
• 1.3.2 国内研究现状11
• 1.4 研究内容与技术路线11-13
• 1.4.1 研究内容11-12
• 1.4.2 技术路线12-13
• 第2章 研究区域概况及系统关键技术概述13-22
• 2.1 松花江哈尔滨段概况13-14
• 2.1.1 松花江哈尔滨段地理位置概况13-14
• 2.1.2 松花江哈尔滨段地形地貌概况14
• 2.1.3 松花江哈尔滨段水文特征14
• 2.2 虚拟现实技术概述14-17
• 2.2.1 虚拟现实技术概念14-15
• 2.2.2 虚拟现实技术特征15
• 2.2.3 虚拟现实关键技术15-16
• 2.2.4 虚拟现实系统的组成16
• 2.2.5 虚拟现实技术的主要应用领域16-17
• 2.3 虚拟现实地理信息系统概述17-18
• 2.3.1 虚拟现实地理信息系统概念17
• 2.3.2 虚拟现实地理信息系统特征17
• 2.3.3 虚拟现实地理信息系统在突发性水污染事件的应用17-18
• 2.4 系统应用软件概述18-20
• 2.4.1 ArcGIS平台概述18-19
• 2.4.2 SketchUp建模工具概述19
• 2.4.3 SQL Server数据库概述19
• 2.4.4 Unity3D引擎概述19-20
• 2.5 虚拟现实引擎概述及主流引擎特点对比分析20-21
• 2.6 本章小结21-22
• 第3章 系统的总体设计22-28
• 3.1 系统总体设计22-23
• 3.2 系统功能设计23-24
• 3.3 系统数据库设计24-27
• 3.3.1 数据的来源与组织24-25
• 3.3.2 数据库所用表结构设计25
• 3.3.3 基于ADO.NET的数据访问机制25-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第4章 系统关键技术及功能实现28-48
• 4.1 利用SketchUp对松花江哈尔滨段地形模型的制作28
• 4.1.1 SketchUp制作地形的方法28
• 4.1.2 多种软件联合建模28
• 4.2 模型制作与三维场景的建立28-31
• 4.2.1 地形模型制作29
• 4.2.2 地物模型制作29-31
• 4.3 虚拟漫游功能实现31-35
• 4.3.1 漫游碰撞检测技术31-33
• 4.3.2 Unity3D中漫游功能的实现33-35
• 4.4 基础GIS功能实现35-39
• 4.4.1 缩略小地图功能35-36
• 4.4.2 空间查询功能36-38
• 4.4.3 距离量算功能38-39
• 4.5 粒子系统的应用研究39-41
• 4.5.1 粒子系统概述39
• 4.5.2 粒子系统的基本原理39-40
• 4.5.3 粒子系统的基本组成40-41
• 4.5.4 粒子系统在水污染事件模拟中的应用41
• 4.6 一维扩散模型在粒子系统的应用41-45
• 4.6.1 连续点源一维扩散模型简介41-42
• 4.6.2 利用粒子系统对污染物的设计与实现42-45
• 4.7 污染模拟实例45-46
• 4.8 虚拟场景渲染优化46-47
• 4.8.1 降低渲染级别46
• 4.8.2 减少占用资源大小46
• 4.8.3 后台内存优化46-47
• 4.9 本章小结47-48
• 结论48-49
• 参考文献49-53
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文53-55
• 致谢55

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