基于VSSHC算法的灾害应急多粒度三维态势重构.pdfVIP

高技术通讯2012年第22卷第11期：1176—1181 1．011 doi：10．3772／j．issn．1002-0470．2012．1 基于VSSHC算法的灾害应急多粒度三维态势重构① 于海心②陈杰张娟 (北京理工大学自动化学院 北京100081) (复杂系统智能控制与决策教育部重点实验室 北京100081) 摘 要 针对现有灾害应急态势系统的三维地貌实时更新和态势多粒度显示的技术瓶 颈，研究并设计了应急三维态势重构系统(3D—ESRS)，该系统可进行实时三维地貌更新和 多粒度显示态势内容。分析了3D—ESRS的需求和功能，设计了3D．ESRS的基于多智能体 (MAS)的系统框架结构，研究了3D—ESRS系统更新地貌和多粒度显示原理与工作流程， 构建了基于视觉尺度空间分层聚类(VSSHC)算法的多尺度分类模型。以堰塞湖为例，多 粒度显示了水面升高过程，该实验结果表明3D．ESRS与传统基于GIS平台的态势系统相 比，可以实时进行三维地貌场景更新，并对场景进行多粒度显示。 关键词应急态势重构，虚拟现实技术，视觉尺度，分层聚类 新与多粒度态势显示的系统，以便为应急决策的制 0 引言 定提供态势服务支撑。基于此，本文提出了一种符 合这种要求的基于视觉尺度空间分层聚类(visual scale hierarchical 为应对自然灾害，需要建立面向灾害的应急决 space D situationreconstruc- 策支持系统(emergency-decisionsupportingsystem，急态势重构系统(3emergency tion EDSS)。灾害应急决策与支持系统需要大量的信息 源和经验知识。面对海量的种类繁多的复杂信息， 新和多粒度展示态势信息的方法。 如何采用一种简单明了的方式提供灾害态势信息， 是这一系统的核心。一直以来，灾害应急态势显示 1 相关研究 技术处于不断发展的状态：早期的数据、图标显示方 法逐步被基于GIS平台的二维地图方法所替代，随 近年来，随着空间技术、信息技术和虚拟现实技 着虚拟现实技术逐步完善，三维虚拟场景也正在逐 术的不断完善，灾害应急决策支持系统也从两个方 步地取代二维地图。目前，灾害应急系统的态势显 面得到了完善：一是广泛使用了各种监测卫星、无人 示的主要方法¨刮是采用虚拟现实渲染引擎为底层， 机等高分航拍设备，可以为系统提供连续、实时、稳 在此基础上进行二次开发实现各种显示功能。该方 定的观测图像，这意味着态势信息具有了时间属性， 法能融合大量的数据、提取有关信息，可以从宏观上 态势内容不再是静态的，而是连续、实时变化的；二 对灾情进行态势显示，且根据项目背景可丰富态势 是虚拟现实技术的进步，为实现灾害景观和灾害态 的内容。但随着实时信息获取能力以及虚拟现实技 势的多粒度显示提供了技术基础。正是由于这个原 术的提高，这种方法出现了技术瓶颈，即实时灾害信 因，使本文提出的实时更新、多粒度动态显示灾害态 息迅速重构的能力有所欠缺，更缺乏多粒度地、动态 势的三维应急态势重构系统(3D-ESRS)得以实现。 地展示灾害态势的能力。而这恰恰是应急决策支持 与传统的基于地理信息系统(GIS)的态势系统 系统所需要的，也是决策人员制定决策所