基于三維軟件平臺(tái)的地震應(yīng)急桌面演練應(yīng)用研究*

鄭通彥，陳 通，董 曼

(中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045)

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基于三維軟件平臺(tái)的地震應(yīng)急桌面演練應(yīng)用研究*

鄭通彥，陳 通，董 曼

(中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045)

首先介紹了地震應(yīng)急桌面演練在我國(guó)的發(fā)展，對(duì)比了桌面演練與實(shí)戰(zhàn)演練的優(yōu)勢(shì)，并指出了桌面演練存在的局限性。隨后分析了三維技術(shù)在桌面演練中可發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)，對(duì)比了目前市場(chǎng)上主流的三維設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)缺點(diǎn)，并列舉了選取3D Max應(yīng)用于桌面演練的優(yōu)點(diǎn)。分析和闡述了在桌面演練三維軟件平臺(tái)開發(fā)中的技術(shù)路線和設(shè)計(jì)思路，提出了研究思路，展示了三維軟件開發(fā)成果。

地震應(yīng)急；桌面演練；三維技術(shù)；平臺(tái)研發(fā)

中國(guó)是地震多發(fā)國(guó)，西部地區(qū)地震頻繁發(fā)生，造成了大量的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。應(yīng)對(duì)地震災(zāi)難，除了要采取先進(jìn)的地震預(yù)測(cè)技術(shù)外，還要開展與本地區(qū)情況相適應(yīng)的桌面演練，訓(xùn)練政府指揮決策人員、人民群眾在震后迅速躲避，開展自救互救，訓(xùn)練應(yīng)急隊(duì)伍在震后科學(xué)、高效有序地開展應(yīng)急救援工作，能夠快速采取地震應(yīng)急處置達(dá)到最大程度地減少地震災(zāi)害損失。我國(guó)國(guó)土面積遼闊，各地人文、地理、經(jīng)濟(jì)、文化不甚相同，抵御地震災(zāi)害的能力和震后應(yīng)急救援能力也不相同?？偨Y(jié)2000年以來歷次地震災(zāi)害受災(zāi)情況后發(fā)現(xiàn)，歷次地震都有其獨(dú)有的受災(zāi)特點(diǎn)，并不是一成不變的。地震災(zāi)情受場(chǎng)地條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度、人口密集程度、社會(huì)基本情況等因素影響，產(chǎn)生的個(gè)體性差異十分明顯，對(duì)桌面演練中災(zāi)害情景設(shè)置和演練環(huán)節(jié)設(shè)置的影響十分突出。所以如果將三維技術(shù)引入桌面演練，將桌面演練建立在一個(gè)三維情境當(dāng)中，既可以使參演人員迅速融入角色，也可以讓桌面演練更有針對(duì)性，有利于設(shè)計(jì)人員圍繞地震災(zāi)害應(yīng)急處置的重點(diǎn)目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)實(shí)施演練。

1 桌面演練在國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

桌面演練在我國(guó)開始于2004年前后，最早也是應(yīng)用于地震災(zāi)害的應(yīng)急處置，后推廣至各行各業(yè)的應(yīng)急處置訓(xùn)練方法中。2004-2007年間我國(guó)的地震應(yīng)急演練，特別是由省、市政府組織的大型綜合地震應(yīng)急演練，參與部門和人員多、計(jì)劃周密、場(chǎng)面宏大，為宣傳應(yīng)急預(yù)案、普及防震減災(zāi)知識(shí)起到很大的作用。但同時(shí)也有很多問題，如耗費(fèi)大量資源，干擾正常的社會(huì)生活，甚至可能造成不必要的社會(huì)恐慌。經(jīng)歷了汶川8.0級(jí)地震、玉樹7.1級(jí)地震后，各級(jí)政府和各部門日益重視突發(fā)事件應(yīng)急演練工作，地震災(zāi)害的各種應(yīng)急演練出現(xiàn)了井噴式的增長(zhǎng)，幾年間，全國(guó)針對(duì)地震等各類應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行的應(yīng)急演練多達(dá)上百萬次，其中桌面演練形式約占35%[1]。隨著近些年，重特大地震連年發(fā)生，蘆山7.0級(jí)地震、漳縣岷縣6.6級(jí)地震、于田7.3級(jí)地震、魯?shù)?.5級(jí)地震和景谷6.6級(jí)地震預(yù)示著中國(guó)大陸地區(qū)已經(jīng)進(jìn)入到地震活動(dòng)活躍期。這使得各級(jí)政府和部門都高度關(guān)注地震災(zāi)害事件應(yīng)對(duì)工作，針對(duì)地震災(zāi)害事件都制定了專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，為了讓指揮人員、應(yīng)急人員、志愿者和廣大群眾熟悉預(yù)案、了解預(yù)案、掌握關(guān)鍵流程和事態(tài)處置方法，開展了形式多樣的演練，其中桌面演練占比已經(jīng)超過了70%。桌面演練是投入小、針對(duì)性強(qiáng)、操作性強(qiáng)、可塑性強(qiáng)的一種演練手段，但是也有一定的局限性，它僅是停留在文字上的一種演練形式，不直觀、不靈活，沒有現(xiàn)場(chǎng)感，對(duì)于初次接觸桌面演練的人員需要適應(yīng)期。所以，提出希望改善桌面演練形式的人開始嘗試各種手段來讓桌面演練能夠克服缺點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，因此，本課題小組開始嘗試引入三維技術(shù)來解決桌面演練的局限性和不足。

2 三維軟件的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展使我們周圍充斥著日益增加的巨量信息，而從中獲取有效價(jià)值的關(guān)鍵在于高效、快捷而又準(zhǔn)確地接受信息，在這一過程中，圖形作為語言表達(dá)的一種形式，提升了人們接受信息效率的手段，它有著其它形式不可替代的優(yōu)勢(shì)。三維技術(shù)的運(yùn)用能方便地表達(dá)事物復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)和時(shí)間秩序，觀者對(duì)三維圖形信息的提取是直接的、無需轉(zhuǎn)換的，例如對(duì)于地鐵站內(nèi)部的描述，立體的結(jié)構(gòu)圖能讓我們迅速感知到地鐵站內(nèi)空間層次的存在。三維圖形的應(yīng)用使閱讀者能以最少的時(shí)間和最大的興趣來理解事件的內(nèi)容。正因如此，國(guó)內(nèi)外軟件開發(fā)者開始逐漸在科技、軍事、災(zāi)難、突發(fā)事件以及重要事件上應(yīng)用三維圖形，并得到受眾的肯定和好評(píng)。

本課題小組主要探討、研究和解決綜合利用三維虛擬技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形處理等高新技術(shù)，開展桌面演練災(zāi)害情景虛擬可視化的方法研究，實(shí)現(xiàn)形象、動(dòng)態(tài)地展示和表達(dá)平臺(tái)，直觀服務(wù)于地震應(yīng)急桌面演練和地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置工作。通過提供現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害環(huán)境的虛擬平臺(tái)，使參演人員可以從自己的角度理解災(zāi)情，按角色進(jìn)入演練，分配工作任務(wù)，自己主動(dòng)獲取和提煉有價(jià)值的災(zāi)情信息，開展應(yīng)急處置工作。在整個(gè)應(yīng)急處置過程中，應(yīng)急人員發(fā)現(xiàn)隱藏于應(yīng)急處置中的一般規(guī)律，實(shí)現(xiàn)附加價(jià)值：可重復(fù)再現(xiàn)虛擬災(zāi)害場(chǎng)景，為防災(zāi)規(guī)劃提供基礎(chǔ)依據(jù)、提供應(yīng)急處置模擬預(yù)演環(huán)境，為防災(zāi)科普宣傳提供體驗(yàn)平臺(tái)。通過地震災(zāi)害場(chǎng)景可視化的應(yīng)用，可使參演人員熟悉各類地震應(yīng)急預(yù)案，針對(duì)不同地區(qū)、不同目標(biāo)災(zāi)害場(chǎng)景的應(yīng)急救災(zāi)需求，作出有針對(duì)性、可操作性的判斷，全面掌握應(yīng)急處置流程。

3 適用于桌面演練的三維軟件的選取

3.1 三維軟件的種類以及3D Max應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

目前常用三維軟件很多，不同行業(yè)有不同的軟件，各種三維軟件各有所長(zhǎng)可根據(jù)工作需要選擇。比較流行的三維軟件如：Rhino(Rhinoceros犀牛)、Maya、3ds Max、Softimage/XSI、Lightwave 3D、Cinema 4D、PRO-E等。所以選取適合地震桌面演練的軟件至關(guān)重要，是平臺(tái)搭建的基礎(chǔ)。

3.1.1 Maya

Maya是一個(gè)包含了許多各種內(nèi)容的巨大的軟件程序。對(duì)于一個(gè)沒有任何使用三維軟件程序經(jīng)驗(yàn)的新用戶來說，可能會(huì)因?yàn)樗膬?nèi)容廣泛、復(fù)雜而受到打擊。對(duì)于有一些三維制作經(jīng)驗(yàn)的用戶來說，則可以毫無問題地搞定一切。Maya的工作流程非常得直截了當(dāng)，與其它的三維程序也沒有太大的區(qū)別。只需要熟悉一至兩個(gè)星期，你就會(huì)適應(yīng)Maya的工作環(huán)境，因而可以更深一步的探究Maya的各種高級(jí)功能，比如節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和Mel腳本等[2]。

3.1.2 Softimage/XSI

Softmage是一款巨型軟件。它的目標(biāo)是那些企業(yè)用戶，也就是說，它更適合那些團(tuán)隊(duì)合作式的制作環(huán)境，而不是那些個(gè)人藝術(shù)家。籍此原因，作者認(rèn)為，這個(gè)軟件并不特別適合課題研究使用。XSI將電腦的三維動(dòng)畫虛擬能力推向了極至。是最佳的動(dòng)畫工具，除了新的非線性動(dòng)畫功能之外，比之前更容易設(shè)定Keyframe的傳統(tǒng)動(dòng)畫。是制作電影，廣告，三維，建筑表現(xiàn)等方面的強(qiáng)力工具[3]。

3.1.3 Lightwave

對(duì)于一個(gè)三維領(lǐng)域的新手來說，Lightwave非常容易掌握。因?yàn)樗峁┑墓δ芨菀资谷苏J(rèn)為它主要是一個(gè)建模軟件。對(duì)于一個(gè)從其它軟件轉(zhuǎn)來的初學(xué)者，在工具的組織形式上和命名機(jī)制上會(huì)有一些問題。在Lightwave中，建模工作就像雕刻一樣，只需要幾天的適應(yīng)時(shí)間，初學(xué)者就會(huì)對(duì)這些工具感到非常地舒服。Lightwave有些特別，它將建模(Modeling：負(fù)責(zé)建模和貼圖)和布局(Layout：動(dòng)畫和特效)分成兩大模塊來組織，也正是因?yàn)檫@點(diǎn)，丟掉了許多用戶，而課題研究更需要集為一體的制作。它的操作簡(jiǎn)便，易學(xué)易用，在生物建模和角色動(dòng)畫方面功能異常強(qiáng)大；基于光線跟蹤、光能傳遞等技術(shù)的渲染模塊，令它的渲染品質(zhì)幾盡完美。Lightwave廣泛應(yīng)用在電影、電視、游戲、網(wǎng)頁、廣告、印刷、動(dòng)畫等各領(lǐng)域。它以其優(yōu)異性能倍受影視特效制作公司和游戲開發(fā)商的青睞。 火爆一時(shí)的好萊塢大片《TITANIC》中細(xì)致逼真的船體模型、《RED PLANET》中的電影特效以及《恐龍危機(jī)2》、《生化危機(jī)-代號(hào)維洛尼卡》等許多經(jīng)典游戲均由LightWave 三維開發(fā)制作完成[4]。

3.1.4 Rhinoceros(Rhino)

Rhinoceros是一套專為工業(yè)產(chǎn)品及場(chǎng)景設(shè)計(jì)師所發(fā)展的概念設(shè)計(jì)與模型建構(gòu)工具， 它是第一套將 AGLib NURBS 模型建構(gòu)技術(shù)之強(qiáng)大且完整的能力引進(jìn) Windows 操作系統(tǒng)的軟件，不管您要建構(gòu)的是汽機(jī)車、消費(fèi)性產(chǎn)品的外型設(shè)計(jì)，還是船殼、機(jī)械外裝或齒輪，甚至是生物或怪物的外形，Rhino 穩(wěn)固的技術(shù)所提供給使用者的都是容易學(xué)習(xí)與使用，極具彈性及高精確度的模型建構(gòu)工具。從設(shè)計(jì)稿、手繪到實(shí)際產(chǎn)品，或是只是一個(gè)簡(jiǎn)單的構(gòu)思，Rhino所提供的曲面工具可以精確地制作所有用來作為彩現(xiàn)、動(dòng)畫、工程圖、分析評(píng)估以及生產(chǎn)用的模型。Rhino 可以在Windows 的環(huán)境下創(chuàng)造、編排或是轉(zhuǎn)譯NURBS曲線、表面與實(shí)體。在復(fù)雜度與尺寸上并沒有限制。所以，它的優(yōu)勢(shì)在于制作工業(yè)設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)，但在制作三維地形和場(chǎng)景合成方面并不合適。

3.1.5 Vue 5 Infinite

這是由e-on software公司出品。作為一款為專業(yè)藝術(shù)家設(shè)計(jì)的自然景觀創(chuàng)作軟件，Vue 5 Infinite 提供了強(qiáng)大的性能，整合了所有 Vue 4 Pro 的技術(shù)，并新增了超過 110 項(xiàng)的新功能，尤其是 EcoSystem 技術(shù)更為創(chuàng)造精細(xì)的三維環(huán)境提供了無限的可能。Vue 5 Infinite 是幾個(gè)版本中最有效率,也是在建模、動(dòng)畫、渲染等三維自然環(huán)境設(shè)計(jì)中最高級(jí)的解決方案。目前國(guó)際界內(nèi)很多大型電影公司,游戲公司或與景觀設(shè)計(jì)相關(guān)的行業(yè)都用此軟件進(jìn)行三維自然景觀開發(fā)。

3.1.6 Bryce

Bryce是由DAZ推出的一款超強(qiáng)三維自然場(chǎng)景和動(dòng)畫創(chuàng)作軟件，它包合了大量自然紋理和物質(zhì)材質(zhì)，通過設(shè)計(jì)與制作能產(chǎn)生極其獨(dú)特的自然景觀。這個(gè)革命性的軟件在強(qiáng)大和易用中間取得了最優(yōu)化的平衡，是一個(gè)理想的將三維技術(shù)融合進(jìn)您的創(chuàng)作程序的方法，流暢的網(wǎng)絡(luò)渲染、新的光源效果和樹木造型庫為您開拓創(chuàng)意的新天堂。

3.1.7 3D Studio Max

常簡(jiǎn)稱為3Ds Max或MAX，是Discreet公司開發(fā)的(后被Autodesk公司合并)基于PC系統(tǒng)的三維動(dòng)畫渲染和制作軟件。其前身是基于DOS操作系統(tǒng)的3D Studio系列軟件。在Windows NT出現(xiàn)以前，工業(yè)級(jí)的CG制作被SGI圖形工作站所壟斷。3D Studio Max + Windows NT組合的出現(xiàn)一下子降低了CG制作的門檻，首選開始運(yùn)用在電腦游戲中的動(dòng)畫制作，后更進(jìn)一步開始參與影視片的特效制作，例如《X戰(zhàn)警II》、《最后的武士》等。在Discreet 3Ds Max 7后，正式更名為Autodesk 3Ds Max，最新版本是3Ds Max 2014。

3D Studio Max廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、三維動(dòng)畫、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域，另外杭州清風(fēng)室內(nèi)設(shè)計(jì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)開發(fā)的“云計(jì)算三維核心技術(shù)”3dmax高端插件也被市場(chǎng)廣泛推崇使用[5]。

3.2 3D Max的優(yōu)點(diǎn)。

選取3D Max用于桌面演練三維軟件，也考慮到軟件本身有很好的適應(yīng)性，且有很多優(yōu)點(diǎn)。一是性價(jià)比高。3D Max有非常好的性能價(jià)格比，它所提供的強(qiáng)大的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了它自身低廉的價(jià)格，一般的制作公司就可以承受得起，這樣就可以使作品的制作成本大大降低，而且它對(duì)硬件系統(tǒng)的要求相對(duì)來說也很低，一般普通的配置已經(jīng)就可以滿足學(xué)習(xí)的需要，這是每個(gè)軟件使用者所關(guān)心的問題。二是操作容易。初學(xué)者比較關(guān)心的問題就是3D Max是否容易上手，3D Max的制作流程十分簡(jiǎn)潔高效，可以使用戶很快上手，所以不要被它的大堆命令嚇倒，只要使用者的操作思路清晰，上手非常容易,后續(xù)的高版本中操作性也十分的簡(jiǎn)便，操作的優(yōu)化更有利于初學(xué)者學(xué)習(xí)。三是使用者多、便于交流、插件多。在國(guó)內(nèi)外3D Max擁有最多的使用者，便于交流，教程也很多，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，關(guān)于3D Max的論壇在國(guó)內(nèi)外也相當(dāng)火爆，這樣使用者如果有問題可以拿到網(wǎng)上供一起討論，方便快速。并且3Ds Max擁有數(shù)量眾多的官方或者第三方的插件，使用者可以根據(jù)自己的需要選用不同的插件以達(dá)到最好的制作效果。所以，雖然目前應(yīng)用于三維設(shè)計(jì)的方法有很多，各有不同的特點(diǎn)，但是3Ds Max強(qiáng)大的建模功能和輕松簡(jiǎn)便的動(dòng)畫制作功能能夠良好的反映出豐富的地形地貌和多樣性的景觀特征，這樣才能對(duì)三維地震演練軟件中的三維場(chǎng)景設(shè)計(jì)做出科學(xué)的景觀規(guī)劃，才有可能產(chǎn)生良好的視覺效果[6]。

3.3 災(zāi)害三維地形區(qū)域的選取

在制作災(zāi)區(qū)三維地形圖的時(shí)候，選取了四川作為地形圖地圖區(qū)域。之所以選取四川地域作為背景信息的三維展示，主要考慮以下幾點(diǎn)。

(1)四川地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多樣，它跨中國(guó)三大構(gòu)造域：西部是特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域，東部屬濱太平洋構(gòu)造域，北部為古亞洲構(gòu)造域。四川境內(nèi)東、西部構(gòu)造分帶明顯，大致以北川-汶川-康定-小金河為界，該界以東為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)(臺(tái)區(qū))，以西是松潘-甘孜褶皺系和三江褶皺系(槽區(qū))。此外，瑪沁、略陽、城口、房縣一帶以北屬秦嶺褶皺系。東部揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)基底具雙層結(jié)構(gòu)，下構(gòu)造層為結(jié)晶基底，由康定群及其相當(dāng)巖群組成，同位素年齡 19～29.5 億年。上構(gòu)造層是褶皺基底。由會(huì)理群及其相當(dāng)巖層組成，同位素年齡 為距今8.5～17.0 億年。西部槽區(qū)也發(fā)現(xiàn)上構(gòu)造層巖群，如恰斯群，它與會(huì)理群相似。東部臺(tái)區(qū)的蓋層是上震旦統(tǒng)-中三疊 統(tǒng)，屬海相地臺(tái)型沉積。西部槽區(qū)的震旦系-三疊系為冒地槽型沉積。 各類構(gòu)造形態(tài)及空間分布，東西兩部明顯不同。臺(tái)區(qū)川中為舒緩斜、穹隆與向斜，川東為梳狀褶皺，川東南是垛狀褶皺，川西北為短軸褶皺。西部槽區(qū)構(gòu)造線多為北西和北北西向，或呈向南凸出的弧型褶皺?？傊拇ǖ貐^(qū)是我國(guó)地形地貌十分復(fù)雜的地區(qū)之一，具有山高溝多的特點(diǎn)[7]。

(2)四川是全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害最重的省份之一。因處在青藏高原和四川盆地過渡帶, 受地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造條件和暴雨、地震等誘發(fā)因素頻發(fā)影響, 使之成為我國(guó)發(fā)育最多、規(guī)模最大、類型最全、頻率最高、危害最嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害大省，在享有“天府之國(guó)”美譽(yù)的同時(shí)也享有“地質(zhì)災(zāi)害博物館”之稱。地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重制約了四川省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。汶川大地震更是給四川和全國(guó)帶來巨大損失和傷害。所以，四川的地貌特征有著突出的代表性，為演練軟件中的各種地質(zhì)提供了現(xiàn)成的研究樣本。

3.4 桌面演練災(zāi)害背景信息中適用于三維模型設(shè)計(jì)的篩選

地震元素三維模型的提煉遵循“科學(xué)性、合理性、適應(yīng)性、可視化”的原則進(jìn)行選取。首先從歷史震例中提取出全部災(zāi)害表現(xiàn)，對(duì)所有的災(zāi)害表現(xiàn)進(jìn)行分類(表1)，確定其災(zāi)害類型，分析各類型的表現(xiàn)形式，如何表現(xiàn)，真實(shí)度如何，等等。然后再按照災(zāi)害本身的特性，如指示性特征、基礎(chǔ)信息、重點(diǎn)目標(biāo)、災(zāi)害鏈衍生等(表2)，進(jìn)行模型分類。但是，三維技術(shù)不是所有的災(zāi)害都有表現(xiàn)

力的，有很多社會(huì)屬性的災(zāi)害，比如群眾引起恐慌，三維技術(shù)很難真實(shí)再現(xiàn)，所以三維技術(shù)主要是利用三維建模和貼圖手段，實(shí)現(xiàn)物理屬性的災(zāi)害場(chǎng)景，比如滑坡等。

表1 災(zāi)害信息屬性分類

表2 地震災(zāi)害分類模型

4 桌面演練三維軟件平臺(tái)搭建、技術(shù)研發(fā)與成果

按照三維軟件的適應(yīng)性，收集、篩選、整理了歷史震例和地震災(zāi)害評(píng)估報(bào)告，總結(jié)概括典型災(zāi)害背景信息，分析了地震災(zāi)害特征?；趨^(qū)域抗震救災(zāi)指揮部演練條件下，對(duì)不同的應(yīng)急指揮決策分配了相對(duì)應(yīng)的“災(zāi)情信息”和“應(yīng)急行動(dòng)”。構(gòu)建了與災(zāi)情信息相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)體系。并按照時(shí)序性搭建了三維地震桌面演練框架，即基于PC研究地震應(yīng)急桌面演練框架，按照時(shí)間順序，分析各種類型災(zāi)情出現(xiàn)的時(shí)間，并按階段呈現(xiàn)。

4.1 地震應(yīng)急桌面演練培訓(xùn)軟件整體框架搭建

基于PC系統(tǒng)，研發(fā)桌面演練軟件，適用于指揮官、指揮員以及志愿者等不同角色人物，初步涉及了我國(guó)東西部差異的災(zāi)害場(chǎng)景，以及不同震級(jí)、不同災(zāi)害場(chǎng)景和救災(zāi)需求(圖1)。通過對(duì)軟件的框架搭建，能夠基本完成桌面演練軟件的功能實(shí)現(xiàn)。此外還可以預(yù)留部分功能以適應(yīng)未來需要(圖2)。

圖1 軟件總體框架搭建流程圖

圖2 桌面演練培訓(xùn)軟件應(yīng)用實(shí)施流程圖

4.2 桌面演練三維地形圖的生成

在參演人員進(jìn)入正式演練中，演練界面地圖為三維地形圖或行政區(qū)劃圖，利用3D Max技術(shù)處理渲染后將三維地形圖生成。如圖3所示，此圖即為桌面演練配套之三維地形圖。

圖3 三維地形圖

4.3 災(zāi)害情景設(shè)置三維模型研究和制作效果

在災(zāi)害情景設(shè)置中對(duì)三維圖形的基本要求是仿真，為了保證真實(shí)效果，在制作三維地形圖的時(shí)候需要用到3Ds Max、Photoshop、Google earth、MICRODEM等關(guān)鍵技術(shù)，利用三維技術(shù)展示典型的三維單點(diǎn)實(shí)例、輔助信息模型和背景信息場(chǎng)景(圖4～13)。

圖4 震后某城市化工廠著火模型

圖5 震后某城市臨時(shí)安置點(diǎn)模型

圖6 應(yīng)急救援車模型制作

圖7 震后橋梁斷裂模型

圖8 山地平原交界

圖9 山區(qū)

圖10 水庫模型

圖11 震后某公路滾石交通堵塞

圖12 地裂三維模型

圖13 橋梁受損模型

4.4 桌面演練三維軟件平臺(tái)

按照事先搭建好的平臺(tái)框架，利用三維軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)了地震災(zāi)害情景，最后研發(fā)和集成在桌面演練平臺(tái)(圖14～15)。

圖14 桌面演練三維地形圖顯示界面

圖15 桌面演練三維軟件平臺(tái)應(yīng)用界面

5 展望

桌面演練三維軟件平臺(tái)以典型震例和歷史地震總結(jié)數(shù)據(jù)為理論依據(jù)，研發(fā)可供在抗震救災(zāi)行動(dòng)中不同角色使用的桌面演練平臺(tái)，并應(yīng)用較為先進(jìn)的三維顯示技術(shù)，將地震災(zāi)害場(chǎng)景更為真實(shí)的展現(xiàn)在演練人員面前，使得桌面演練更加貼近實(shí)際，更顯真實(shí)。產(chǎn)出的成果不僅可以在地震應(yīng)急工作中發(fā)揮的作用，而且可以推廣至各級(jí)各類應(yīng)急人員，開展演練，不僅可以應(yīng)用在地震應(yīng)急領(lǐng)域，還可以廣泛推廣至防震減災(zāi)其他領(lǐng)域，如地震救援、科普宣傳、網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)等，也可以外延至其他領(lǐng)域相關(guān)應(yīng)用中。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，中國(guó)科技館有一個(gè)在線科技館，就是將實(shí)際的宣傳展品全部制作成三維模型，再加入一些科普影像資料和三維游戲，可以讓你在全世界任何一個(gè)可以上網(wǎng)的地方，參觀和現(xiàn)實(shí)中存在的完全一樣的中國(guó)科技館。該平臺(tái)勢(shì)必在不久的將來得以廣泛的應(yīng)用，并會(huì)取得很好的減災(zāi)效果和社會(huì)效益。

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Application Research on 3D Max based TTX System

Zheng Tongyan, Chen Tong and Dong Man

(EmergencyDepartment,ChinaEarthquakeNetworksCenter,Beijing100045,China)

ThepaperintroducesthedevelopmentofTableTopExercise(TTX)forearthquakeemergencyinChina,andcomparestheadvantagesofTTXandFTX(FieldTrainingExercise),whichfiguresoutthelimitationsofTTX.Acomparativeresearchoftheexisting3Dtechnologywasalsodonetoverifytheadvantagesof3DMaxinTTX.Thepapertheninterpretsthetechnicaldesignofapplying3DMaxinTTXanddisplaystherelatednewachievements.

earthquakeemergency;desktopdrill; 3Dplatformdesign;platformresearch

2015-01-03

2015-03-27

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAK15B06-03)

鄭通彥(1982-)，女，河北張家口人，碩士，工程師，主要從事地震應(yīng)急處置研究工作.E-mail:zhengtongyan@seis.ac.cn

X43

A

1000-811X(2015)03-0176-07

10.3969/j.issn.1000-811X.2015.03.032

鄭通彥，陳通，董曼. 基于三維軟件平臺(tái)的地震應(yīng)急桌面演練應(yīng)用研究[J].災(zāi)害學(xué), 2015,30(3):176-182. [ZhengTongyan，Chen Tong and Dong Man.ApplicationResearchon 3D Max based TTX System[J].Journal of Catastrophology, 2015,30(3)：176-182.]