基于GPU的岩石碎屑流及拦砂坝交互场景的三维建模及.PDFVIP

第 44 卷第 2 期 中南大学学报(自然科学版)  Vol.44  No.2  2013 年 2 月  Journal of Central South University (Science and Technology)  Feb. 2013  基于 GPU 的岩石碎屑流与拦砂坝交互场景的 三维建模与可视化 叶健，陶和平，陈锦雄，陈晓清  (中国科学院 成都山地灾害与环境研究所，四川 成都，610041)  摘要：针对近年来岩石碎屑流灾害频发现象，并结合当前岩石碎屑流建模与可视化的需要，通过三维可视化模拟 岩石碎屑流形成后， 岩石碎屑流蓄满第一级拦砂坝后被第二级拦砂坝拦截的过程， 以直观地表达岩石碎屑流现象， 再现岩石碎屑流灾害的防灾减灾过程。采用离散元法建立岩石碎屑流模型，在场景中构建拦砂坝和排导槽等防灾 设施模型，并对其进行边界处理，充分利用 GPU  的高度并行性和可编程性，使得利用离散元法模拟大规模岩石 碎屑流的计算结果能够满足实时的要求，实现岩石碎屑流与拦砂坝交互场景的三维可视化。实验结果表明：该方 法能够模拟出较丰富的岩石碎屑流细节效果，并且能够满足实时性的要求，展示了防灾减灾的过程，为岩石碎屑 流防灾减灾的处理设计与施工提供直观的可视化分析平台，有助于岩石碎屑流灾害风险评估后进行岩石碎屑流灾 害的防灾减灾措施。 关键词：岩石碎屑流模拟；离散元法；图形处理单元；并行计算；拦砂坝；排导槽 +  中图分类号：U418.5 6  文献标志码：A  文章编号：1672−7207(2013)02−0718−08  Three­dimensional modeling andvisualization of interaction of  rock avalanche and debris dam based on GPU  YE Jian,TAO Heping, CHEN Jinxiong,CHEN Xiaoqing  (Institution ofMountain HazardsandEnvironment, ChineseAcademyof Sciences, Chengdu610041,China)  Abstract: In correspondence with the frequent rock avalanche hazards in recent years and the demand for the modeling  and visualization of rock avalanche, the three­dimensional visualization of the process of rock avalanche filling up the  first debris dam and being blocked by the second dam after the rock avalanche was realized, which can directly express  rock avalanche and reproduce the dynamic process of disaster prevention and reduction. To visualize the process, the rock  avalanche model based on discrete element method (DEM) was established and debris dam and drainage canal were  constructed in 3D scene, then the boundary co