地震应急演练三维仿真系统的实现.pdfVIP

圜 经验交流 地震应急演练三维仿真系统的实现 汪婷 汤雅连 (1．广东技术师范学院天河学院 2．广东工业大学) 摘要：基于地理信息技术与三维仿真技术，设计地震应急演练三维仿真系统。该系统集成视频监控、广播 等设备和固定电话、手机、短信等通讯手段，为地震应急演练中的震情和灾情报送、指挥决策、应急救援、物资 调配、疏散避难、避难场所管理、灾后重建以及各级部门、企业的应急演练提供实时指挥、规划部署等功能；同 时以三维动画的形式仿真呈现演练过程，直观把握应急演练过程，提高演练效率。 关键词：地理信息技术；三维仿真；应急演练 0 引言 近年来，国内外重大地震灾难事件频发，造成了 巨大的生命和财产损失。特别是2013年4月20目芦 山地震的发生，损失触目惊心。越来越多的地震灾难 及其严重的后果使人们进一步认识到科学对待抗震 救灾工作的重要性，地震应急演练仿真系统也相继出 现，并取得了一定的成果【l J。但是以往的仿真系统缺 乏相对真实的灾害场景以及应急背景相对呆板，在真 实性与可信度等方面有待提高。 地震应急演练三维仿真系统立足市级地震部门 应急救援工作和流程，在数字化地形图和三维仿真技 术的基础上，模仿各层级演练现场、演练流程、演练 内容，实现应急演练桌面推演。演练场景更加真实可 信，应急背景更加生动灵活。 l 总体设计 地震应急演练三维仿真系统将地理信息技术和 三维仿真技术应用于地震应急演练，整合现有各种数 据资源，实现防震减灾等重点专题数据的仿真呈现， 加大演练的真实性；采用Unity3D开发平台并结合物 联网技术，实现演练过程的三维动画展现，通过各类 传感器和摄像头等设备，实现对数据的实时采集、监 控等，为应急救援演练中的应急指挥或场所管理提供 辅助决策方案，提高演练的可操作性；为地震应急救 援演练搭建重要平台，实现仿真演练的桌面推演以及 灾后重建等的桌面模拟，提升政府防震抗震的信息化 水平。其具体体现在：1)在已有电子地图基础上，对 地震专题数据进行三维仿真呈现，二三维融合，提高 演练的直观性；2)建立救援疏散演练的应急指挥和现 场管理功能，提供应急演练辅助部署功能，加大应急 演练的操作性；3)实现从地震发生到地震结束全部演 练流程的重复进行和电子沙盘演练反复操作，提高演 练效率、降低演练成本；4)与各级、各部门应急预案 融合，进行多部门联合演练，提高地震应急演练的整 体合力；5)向公众呈现演练过程，增加宣传力度，提 高公众防震减灾意识；6)进行扩展设计，实现数据的 扩充和功能再建设。 2 系统框架 本系统软件采用J2EE技术框架，基于B／S架构， 具有良好扩展性和灵活性。地震应急三维仿真系统框 架如图 1所示。 软件总体框架由4部分组成：支撑层、物理层、 数据层和应用层。其中数据层和支撑层构成基础地理 信息系统。为了保证数据的统一和信息的共享，系统 建设过程中要遵循现有或者通用的相关标准和规范； 利用现有的安全保障体系进行建设和实施。 11支撑层：应用 Unity3D开发平台，基于 J2EE 架构进行三维系统开发，通过数据访问引擎对数据库 进行访问； 应用层 (地震应急演练、桌面推演系统) 三维基本功能 匪圈 医圈 匪圈 医圈 医 主界面功能 l通讯指挥 l I演练辅助l 功能 I J三维动画I I 显示 I 考官界面功能 I流程控制 l l三维动画l I 查看 I l演练评估I 观众 界面功能 I流程查看 l 1辅助显示 I 系统接口功能 l视频接 口 l I系统扩展I 1 接口 J I系统维护 l 1 接口 l 图 l 地震应急三维仿真系统框架 21物理层：通过部署应用服务器和数据库服务 器，并应用防火墙保证网络通信安全，为系统的安全、 高效、稳定运行提供保证； 3)数据层：采用 Oracle大型数据库和三维数据 引擎进行地理信息的存储和访问，满足TB级数据管 理要求，其中基础三维地理数据和模型数据等主要通 过文件方式存储在三维数据服务器上，业务数据存储 在Oracle数据服务器上； 4)应用层：实现基于Web方式的三维浏览基本 功能、应急演练系统应用核心功能、系统应用辅助功 能、后台管理及系统接口等功能。 3 关键技术 1)海量三维数据组织管理与动态调度 本三维仿真系统以数字地形和影像数据为基础， 由于数字地形和影像数据随分辨率的提高呈几何级 递增，所以必须通过有效的组织和管理方法，才能让 系统更有效地调度数据。多细节层次 (1evel ofdetails， LOD)技术是一种有效的策略，被广泛用来处理大量 的实时传输和可视化数据。视点相关是指根据当前视 点的位置来改变空间目标的简化程度。采用金字塔结 构组织数字地形和影像数据。根据金字塔结构