三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用與研究

【摘 要】本文通過分析環(huán)境信息化各個業(yè)務(wù)應(yīng)用模式，較為深入地研究了三維仿真技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域中業(yè)務(wù)應(yīng)用，并對三維仿真技術(shù)與傳統(tǒng)環(huán)境信息技術(shù)進行對比分析，重點分析了三維仿真技術(shù)在環(huán)境監(jiān)控監(jiān)測、環(huán)境應(yīng)急、環(huán)境行政、環(huán)境監(jiān)察、環(huán)境生態(tài)等環(huán)境領(lǐng)域中的業(yè)務(wù)應(yīng)用，為未來環(huán)境信息化建設(shè)的發(fā)展方向提供了參考。

【關(guān)鍵詞】三維仿真;地理信息系統(tǒng);環(huán)境決策

1、引言

隨著數(shù)字環(huán)保概念和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益成為人們關(guān)注的焦點。三維仿真系統(tǒng)全方位、多角度、高效率的管理方法和技術(shù)特性奠定了其在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的多方面應(yīng)用優(yōu)勢。三維仿真系統(tǒng)以直觀、形象的可視化表達方式[1]，真實展現(xiàn)三維環(huán)境要素，為環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察、環(huán)境影響評價（戰(zhàn)略環(huán)評、規(guī)劃環(huán)評、項目環(huán)評）、行政審批、環(huán)境應(yīng)急、環(huán)境日常業(yè)務(wù)管理及環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域提供很好的“所見即所得”的平臺。

2、三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

2.1基于三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

目前環(huán)境業(yè)務(wù)多是基于二維地理信息系統(tǒng)，對環(huán)境現(xiàn)場的分析多是使用現(xiàn)場平面圖和現(xiàn)場圖片等相關(guān)資料進行分析，缺乏直觀性。難以對環(huán)境地域進行三維綜合研究和空間分析，無法使領(lǐng)導(dǎo)部門及時得到對空間清晰、直觀的認識[2]。同時環(huán)境領(lǐng)域涉及地形地貌，如地形起伏較大、管網(wǎng)密集、排口眾多等，用二維的表示方法很難準確描述和進行信息精確管理。

三維仿真系統(tǒng)通過對大范圍海量環(huán)境數(shù)據(jù)進行一體化管理，實現(xiàn)無縫三維實時漫游、空間多媒體信息查詢、表示、分析和輔助決策，為環(huán)境管理部門進行更加清晰、直觀、準確的管理環(huán)境信息提供技術(shù)支持，如：靈活漫游全面巡視重點污染源；真實的還原事故現(xiàn)場用于應(yīng)急決策[3]；真實的模擬重要治污設(shè)施的日常運作狀態(tài)。

三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢：

（1）重點風(fēng)險源工藝管線跟蹤分析，為企業(yè)環(huán)境安全提供可視化監(jiān)控支持

三維仿真系統(tǒng)可對環(huán)境重點風(fēng)險源如石油石化企業(yè)工藝管線進行模擬，動態(tài)顯示管線內(nèi)物質(zhì)流向，便于管理者實時查看管線運行情況，為查堵泄漏點提供可視化技術(shù)支持。

（2）全方位展示重要治污設(shè)施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供基礎(chǔ)保障

通過三維仿真系統(tǒng)，可實現(xiàn)全廠區(qū)漫游，全面展示重要治污設(shè)施分布情況及其運行狀態(tài)。當某一設(shè)施出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會進行異常報警，使管理者不必親臨現(xiàn)場即可了解治污設(shè)施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供保障。

（3）快速還原環(huán)境事故現(xiàn)場，為環(huán)境應(yīng)急提供科學(xué)決策支持

環(huán)境突發(fā)事故現(xiàn)場具有不可再現(xiàn)性。為了對事故進行更準確的分析，可通過三維仿真系統(tǒng)對事故現(xiàn)場進行模擬還原，再現(xiàn)事故發(fā)生過程，為領(lǐng)導(dǎo)提供更詳盡的現(xiàn)場信息，為環(huán)境應(yīng)急提供科學(xué)決策支持。

（4）更真實表現(xiàn)地形地貌，輔以模型分析，為指揮調(diào)度、優(yōu)化路徑提供輔助支持

三維仿真系統(tǒng)既有地理信息系統(tǒng)的圖形展示功能，又有真實模擬地貌的優(yōu)勢。在環(huán)境應(yīng)急中可以通過三維仿真系統(tǒng)展現(xiàn)事故現(xiàn)場及周邊敏感區(qū)分布情況，真實展現(xiàn)地勢起伏及路況信息，通過模型分析為應(yīng)急指揮調(diào)度及路徑優(yōu)化提供輔助支持。

2.2三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

目前環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域中采用視頻、紅外、數(shù)采儀等形式將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心，無法對整個監(jiān)控場所進行全面、多角度的監(jiān)控。三維仿真系統(tǒng)可通過對監(jiān)控場所的真實模擬實現(xiàn)對環(huán)境的日常監(jiān)控，包括：重大風(fēng)險源企業(yè)廠區(qū)漫游仿真；圍繞風(fēng)險單元多角度查看周邊地貌信息；真實模擬工況運行狀態(tài)；真實模擬設(shè)備運行狀態(tài)；全面立體展現(xiàn)三維空間污染源分布；對環(huán)境空間及風(fēng)險單元等進行屬性查詢等。

三維仿真系統(tǒng)可為環(huán)保系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)提供了多角度、可視化的監(jiān)控平臺，不用親臨現(xiàn)場，即可掌控所有環(huán)境監(jiān)控區(qū)域的風(fēng)險源及工況等多種信息，提高工作效率，為決策的質(zhì)量和效率提供保障。

2.3三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境應(yīng)急領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

目前的二維信息平臺由于立體表現(xiàn)不完整，無法整體直觀反映環(huán)境事故現(xiàn)場情況，容易導(dǎo)致宏觀分析、決策的偏差[4]。三維仿真系統(tǒng)能夠全面分析事故現(xiàn)場及周邊情況，進行三維擴散模型分析，包括氣象應(yīng)急模型、地質(zhì)應(yīng)急模型、水應(yīng)急模型（水淹模型、泥沙模型、水污染模型）及化學(xué)/核污染應(yīng)急模型，通過模型分析直觀立體展現(xiàn)污染擴散趨勢及周邊敏感源，為應(yīng)急監(jiān)測、指揮調(diào)度及現(xiàn)場處置提供重要依據(jù)；可依據(jù)地勢，通過路徑優(yōu)化分析，為應(yīng)急疏散提供直觀、可視化指導(dǎo)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供全方面、直觀、真實的決策支持。領(lǐng)導(dǎo)不必深入事故現(xiàn)場就能掌握現(xiàn)場真實情況，并組織專家討論并制定正確的應(yīng)急措施，發(fā)出正確的調(diào)度指令，保證應(yīng)急指揮和應(yīng)急調(diào)度的科學(xué)性和正確性。

同時，通過三維仿真系統(tǒng)可進行事故應(yīng)急演練及事故回放[5]，真實模擬事故應(yīng)急演練，直觀展示應(yīng)急流程，為完善應(yīng)急預(yù)案體系、強化應(yīng)急指揮體系提供參考依據(jù)；事故回放是針對事故現(xiàn)場不可保存性，進行事故現(xiàn)場還原，通過仿真事故發(fā)生過程，為領(lǐng)導(dǎo)提供應(yīng)急決策支持，并為事故后評估提供有力依據(jù)。

2.4三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用包括：與12369結(jié)合，快速定位事故現(xiàn)場，直觀查看事故現(xiàn)場地勢地形三維景觀，為準確預(yù)警提供更為詳盡的可視化三維信息；建設(shè)項目審批，通過三維仿真系統(tǒng)進行區(qū)域地形地貌查看，將設(shè)計方案導(dǎo)入三維場景中進行審查，在真實再現(xiàn)規(guī)劃現(xiàn)狀的前提下，用戶可以從任意路徑，以任意視點、任意視角考察設(shè)計方案，對方案進行從全局到細部的推敲和修改；環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法，通過三維仿真系統(tǒng)可真實模擬環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法車輛的出勤路徑，為執(zhí)法監(jiān)督提供可視化督查功能。

2.5三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

環(huán)境生態(tài)日益受到人們重視，如何有效保護生態(tài)，形成良好生態(tài)人文環(huán)境已成為人們關(guān)注的熱點。三維仿真系統(tǒng)為生態(tài)保護、生態(tài)規(guī)劃提供三維仿真技術(shù)支持，領(lǐng)導(dǎo)無需到達現(xiàn)場即可通過三維仿真系統(tǒng)漫游重要生態(tài)區(qū)域并進行分析，如漫游引用水水源地、防洪堤壩、庫區(qū)防洪堤拆除后對周邊生態(tài)的影響分析等。對環(huán)境生態(tài)區(qū)域的規(guī)劃也可通過三維仿真系統(tǒng)進行模擬展示，將規(guī)劃前及規(guī)劃后的場景進行真實模擬對比，為領(lǐng)導(dǎo)進行正確、科學(xué)的生態(tài)規(guī)劃提供直觀可視化的科學(xué)依據(jù)。

3、結(jié)語

隨著數(shù)字環(huán)保的推進、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及三維仿真技術(shù)的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越顯現(xiàn)出無法替代的優(yōu)勢。通過三維仿真系統(tǒng)可真實展現(xiàn)環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域現(xiàn)時情景，并可漫游于場景之中，為環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供立體化、全方位展示，為領(lǐng)導(dǎo)進行科學(xué)的環(huán)境決策提供支持。因此，應(yīng)加強三維仿真技術(shù)的研究，使其在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用更為深入，為環(huán)境管理部門更加清晰、直觀、準確的管理環(huán)境信息提供技術(shù)支持。

參考文獻

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