【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及中小流域数字孪生，具体涉及一种基于ue5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法。
技术介绍
1、中小流域通常指集雨面积在3000平方公里以下的流域，具有汇流速度快、洪水特性复杂等特点。中小流域数字孪生技术是指对中小流域进行全要素、全过程的数字化映射，实现物理流域与数字流域之间的动态、实时信息交互与深度融合，进而实现对流域的透彻感知、数字仿真和智能决策。在数字孪生三维场景中实现洪水淹没模拟仿真，可以提高对洪水风险的理解和应对能力，提升防洪减灾的预见性，从而保护生命财产安全和减少经济损失；
2、目前，基于cesiumjs等webgl图形渲染引擎技术实现的三维洪水淹没仿真受浏览器性能的限制，最高只支持十万数据量级网格的绘制和渲染，这就要求水动力模型在流域洪水模拟范围内不能剖分出特别精细的网格，限制了水力学要素计算精度，洪水模拟的准确性难以进一步提升；真实的洪水淹没受地形起伏以及房屋、道路、农田等下垫面属性变化的影响，其水位变化过程会呈现出区域性局部化特征，如河道涨水往往比两岸道路涨水迅猛、上游水位往往高于下游水位等，而当前基于cesiumjs等webgl技术实现的洪水淹没仿真通常采用洪水模型网格面贴合地形与倾斜摄影模型的方式展示洪水分布，或者以洪水模型网格最大水位值作为洪水面高程进行整体平移的方式表达水位变化，均无法准确模拟洪水扩散淹没、局部水位变化等真实过程；再者，现有三维洪水淹没模拟仿真方法中，单纯通过网格颜色变化的可视化方式只能表达水位、水深两个维度上的洪水淹没数值模拟结果，无法展示流速、
3、现有中国专利（公开号：cn117237567a）公开了一种数字孪生洪水流场可视化渲染方法，它包括以下步骤：（1）获取洪水网格模型，并将所述洪水网格模型中的数据进行轻量化分发；（2）根据轻量化的所述洪水网格模型中的数据，对多模式洪水流场进行可视化渲染；（3）设计可视化渲染的所述多模式洪水流场的交互方式。但上述方案，需要对洪水网格模型数据进行轻量化处理，导致部分数值模型计算结果无法参与仿真模拟，降低了洪水模拟的准确性；另外，此专利技术在二维洪水网格模型表面通过颜色映射展示水深、水流速度、水流方向等数据，但并不是所有的数据会同时全部进行显示，其展示存在优先级控制，导致仿真过程只能体现一个维度的洪水水文特征，无法实现多维度洪水水文特征同时表达；另外，上述专利技术为了解决粒子动态轨迹渲染绘制因屏幕像素点产生争夺导致的屏幕像素点闪烁问题，对过小的粒子进行了剔除，会导致洪水流场特征的细节信息损失，降低了洪水流场表达的精确度，无法准确表达洪水复杂的流态；最后，上述专利技术缺乏对洪水水面反射、折射等光学特性的模拟，缺乏水下视觉效果模拟，对洪水拟真的视觉特性表达不足，难以实现洪水高保真可视化展示，降低了洪水淹没动态仿真的真实性；
4、因此，开发一种能够在数字孪生三维场景中实现超大数据量洪水模型动态渲染与洪水水文特征高保真可视化，能够同时表达水位、水深、流速、流向等多维度洪水淹没数值模拟结果，以及回流、汇聚流、分叉流、漫滩流、紊流等洪水复杂流态，能够提升洪水淹没仿真的真实性和准确度中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法很有必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了提供一种基于ue5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，通过ue5插件的方式进行二次开发，实现超大数据量洪水模型（百万数量级网格）的动态渲染与洪水水文特征的高保真可视化，完整并充分地表达水位、水深、流速、流向等多维度洪水淹没数值模拟结果，以及回流、汇聚流、分叉流、漫滩流、紊流等洪水复杂的流态，提升洪水淹没仿真的真实性和精确度，增强对中小流域洪水风险评估与防洪预案决策的支持能力，提高防洪减灾的预见性，最大程度上保护生命财产安全和减少经济损失。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于ue5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：包括如下步骤，
3、步骤一：收集整理结构化输入数据集，构建二维水动力数值模型，计算输出网格节点和三角单元geojson数据；
4、步骤二：创建用于解析和可视化渲染二维水动力数值模型计算结果的洪水淹没仿真ue5插件工程，配置插件依赖模块；
5、步骤三：在洪水淹没仿真ue5插件工程中创建洪水角色类；
6、步骤四：在洪水角色类中构建绘制洪水模型三角网格图元方法；
7、步骤五：在洪水角色类中构建渲染洪水水文特征和洪水流态方法；
8、步骤六：解析网格节点和三角单元geojson数据，将解析结果作为参数传入洪水角色类实例化对象的绘制洪水模型三角网格图元方法与渲染洪水水文特征和洪水流态方法，实现洪水模型预加载与预渲染，用逐帧动画的方式实现数字孪生洪水淹没过程动态仿真。
9、在上述技术方案中，步骤一具体包括以下步骤：
10、步骤1.1、根据中小流域洪水研究区域确定二维水动力数值模型建模范围，收集范围内的dem（数字高程模型，digital elevation model）数据和水文水位站历史水文监测数据，通过数据清洗和格式化处理后，整理成结构化的输入数据集；
11、步骤1.2、基于非结构化三角单元拓扑数据的有限元网格，结合水动力控制方程组计算给定洪水过程场景下的河流洪水淹没变化，构建二维水动力数值模型；
12、步骤1.3、以步骤1.1整理的结构化数据集为输入，调用二维水动力数值模型进行模拟计算，以geojson格式输出网格节点和三角单元数据，输出的数据包括水位、水深、流速、流向等的模拟结果。
13、在上述技术方案中，步骤二具体包括以下步骤：
14、步骤2.1、在ue5编辑器中创建代码插件类型的洪水淹没仿真ue5插件工程，编辑器自动创建插件工程所需的文件和目录结构。所述的ue5插件工程是一个灵活且强大的模块化功能扩展工具，它允许开发者通过创建和配置插件来扩展ue5的功能，从而适应各种复杂的开发需求；
15、步骤2.2、依据步骤2.1所创建的洪水淹没仿真ue5插件工程，在工程的配置文件中配置默认启动模块和公共依赖模块；默认启动模块包括json解析、地理坐标转换模块；公共依赖模块包括程序化网格组件、实例化静态网格体组件、动态材质实例模块；
16、步骤2.3、步骤2.1所创建的洪水淹没仿真ue5插件工程主要基于c++编程语言进行开发，并结合ue5蓝图功能来实现动态特效水材质的创建和编辑；因此，本专利技术采用visualstudio2022作为开发工具，其中所述蓝图是ue5的一种可视化编程工具，用于创建运行逻辑和功能，而无需直接编写代码。
17、在上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于UE5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于UE5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤一具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的基于UE5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤二具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于UE5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤三具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于UE5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤四具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于UE5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：在步骤4.5中，建立顶点纹理坐标的方法，包括：
7.根据权利要求6所述的基于UE5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤五具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于UE5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：在步骤5.2中，创建顶点着色材质的具体方
9.根据权利要求8所述的基于UE5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤六具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于ue5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于ue5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤一具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的基于ue5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤二具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于ue5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤三具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于ue5的中小流域数字孪生洪水淹没动态仿真方法，其特征在于：步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖宏宇，刘先进，张恒飞，王帅，陈石磊，詹晗煜，梅林辉，梁云昊，林建军，夏泽，宋鑫龙，肖文，
申请(专利权)人：长江信达软件技术武汉有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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