电子设计工程
Electronic Design Engineering
第26卷Vol.26第13期No.132018年7月Jul.2018
收稿日期：2017-10-18
稿件编号：201710045
基金项目：国家自然科学基金项目（61305058）；江苏省自然科学基金（BK20130471）；人工智能四川重点实验室 开放课题（2016RYJ03）
作者简介：徐轩（1993—），女，辽宁葫芦岛人，硕士研究生。研究方向：计算机系统开发。
近年来，气象局人工影响天气工作在许多领域都发挥了重要作用，例如：有效缓解民众水资源不足问题、保障农业生产发展领域、自然灾害防灾减灾、重要生态环境保护以及政府重大活动保障等[1]。因此，中央和国务院相关机构对人工影响天气的工作是否顺利开展高度重视。并在中国共产党第十八次全 国代表大会上明确提出关于加强包括生态文明、防灾减灾体系等建设，同时确保对人工影响天气在粮食安全保障和农产品有效的供给等方面制定了更加高的要求[2]。
我国的生态环境问题、资源紧缺问题在全球气候日益变化的背景下显得尤为突出，防灾减灾的问题愈加严峻，从而导致生态环境、农林畜牧业以及能源交通等领域对包括洪涝干旱、空气质量、极端温度、雨雪冰冻等气象灾害有较强的敏感性[3]。为抓紧落实党中央和国务院的战略部署规划，尽快实现国务院颁发的中央44号文件的发展目标要求，迎合全国人工影响天气业务工作所面对的新形势及新要求，提升人工影响天气工作在自然防灾减灾、应对极端气候变化、保障生态文明建设等需求的科技能力和效率，国家发改委和中国气象局相关部门为此特别起草编制了《全国人工影响天气发展规划（2014-2020年）》，将人工影响天气业务的发展纳入了重点政府保障工程[4]。
徐轩1，高安虎2，高尚1
（1.江苏科技大学计算机科学与工程学院，江苏镇江212003；2.北京国遥新天地信息技术有限公司
北京100101）
摘要：基于空间GIS 平台技术，集成区域亚米级高分遥感地理信息数据，构建了人影作业区域空间仿真地理场景；采用SQL server 数据库构建技术，实现了人工影响天气基础信息和作业信息数据统一入库管理、查询、修改；采用计算机图形图像和3D 建模技术，实现了人工影响天气作业飞机、火箭、高炮及燃烧炉4种装备的3D 仿真模型构建和渲染；采用海量多源数据渲染和模拟仿真技术，实现了人工影响天气飞机、高炮、火箭及燃烧炉共4种作业过程的空间可视化动态仿真模拟。关键词：GIS ；人工影响天气；作业过程；仿真模拟中图分类号：TP319
文献标识码：A
文章编号：1674-6236（2018）13-0001-04
Simulation of weather modification process based on space GIS technology
XU Xuan 1，GAO An⁃hu 2，GAO Shang 1
（1.Jiangsu University of Science and Technology ，College of Computer Science and Engineering ，
Zhenjiang 212003，China ；2.EV-IMAGE ，Beijing 100101，China ）
Abstract:Based on space GIS technology ，which is the 3D GIS platform with independent intellectual property rights in china ，integrating the data of geographic information ，the system builds the three-dimensional geographic scene of study area.Realize the management of basic and job information data of weather modification with SQL server.Realize the 3D model construction of aircraft ，rockets ，artillery and burner.Realize the spatial visualization simulation operation process of aircraft ，rockets ，artillery and burner.
Key words:GIS ；weather modification ；operation process ；simulation
《电子设计工程》2018年第13期
影部门均投入大量人力、物力、财力用于人影基础业务
建设[5]，但在信息化、现代化建设方面比较欠缺，为此
中国气象局和国家人影中心在“十三五”发展规划中
明确提出要加快建设人影业务信息化的战略要求[6]。
人工影响天气作业空间可视化仿真模拟是基于国
梁自强内外领先的信息处理技术，实现人影作业过程的空间
可视化动态模拟，旨在提高人工影响天气作业能力
的同时也满足了人工影响天气信息化的建设要求[7]。
1基于空间GIS的地理场景构建
1.1基础数据和GIS平台
以三维空间GIS平台为基础，集成区域亚米级
高分遥感地理信息数据，构建人影作业区域空间仿
真地理场景[8]。三维场景构建选择国内主流的三维
GIS平台EV-Globe5.0，该平台采用全平台统一开发
框架构建，以C++语言构建内核，并支持C#，Java扩
展，支持QT，MFC，.NetWinform等多种界面技术[9]。
其中，高分遥感地理信息数据主要包括矢量电子地
mmpp
图数据、高分遥感影像数据以及地形高程数据，具体
内容如表1所示。
表1数据说明
序号1 2 3
数据类型
矢量地图数据
遥感影像数据
地形数据
数据参数
1:1万
1:5万
1:50万
数据格式
.shp
.db
.db
本次项目选择C/S开发模式，EV-Globe Desktop 负责静态场景的搭建，场景的数据可以来自空间数据库、网络服务器以及本地的文件型数据源，场景搭
建成功后保存成工程文件[10]。技术路线如图1
阮筠庭插画
所示。
图1技术路线
1.2三维空间场景构建
来宾党建启动Microsoft Visual Studio2010，新建Windows 应用程序Globe，设置系统名称等属性，配置GlobeWindows控件，添加EarthView.Globe.Core. Control等启动工程，同时通过脚本调用远程地图[11]。ElementById（"ip"）.value；EarthView_ConnectMapServer（ip）；运行后出现研究区域的三维空间地理信息场景[10]，如图2
所示。
图2三维仿真地理场景
2人影信息数据库构建
采用SQL server数据库构建技术，实现人工影响天气作业基础信息数据统一入库管理、查询、修改。其中人影作业信息数据主要包括人影站点信息数据以及作业信息数据[12]，如图3和图4所示。caseMeteoLib.App.StationType.Artillery:return"高炮站"；caseMeteoLib.App.StationType.Burner:return"烟炉站"；caseMeteoLib.App.StationType.Rocket:return"火箭站"
；
图3系统数据库
3人影作业工具3D模型渲染
采用计算机图形图像和3D建模技术，实现人工影响天气作业飞机、火箭、高炮及燃烧炉4种装备的3D仿真模型构建和渲染[12]。
利用EarthView_XModel模型对象，添加人影作业工具3D的模型，并调用mpCurrentEffect特效库，
实现人影作业工具3D 模型的渲染[13]，如图5
所示。
图53D 模型渲染
4人影作业过程动态仿真模拟
采用粒子特效和模拟仿真技术，实现人工影响天气飞机、高炮、火箭及燃烧炉共4种作业过程的空间可视化动态仿真模拟[14]
。
4.1飞机作业仿真
基于飞机管理控件，通过设置PlaneWorkViewer
致幻剂里位置、高度、角度、时间、模型参数等数值，实现飞机作业仿真模拟[15]
。
planeFlyManagerBase.particleAngle=30；
planeFlyManagerBase.particleTime=300；planeFlyM anagerBaseparticleCount=200；delScale=2.0；
planeFlyManagerBase.minPixleSize=256；
planeFlyManagerBase.loaded ；planeFlyManagerBase.
start ；planeFlyManagerBase.stop ，如图6所示。
4.2
火箭作业仿真
基于火箭管理控件，通过设置stableRocketSta⁃tionManage 里模型、角度、时间等参数，实现火箭作业仿真模拟。
stableRocketStationManager.imageUrl=appConfig.
BaseURL +"Assets/Images/Stations/huojian.png"；sta⁃ble Rocket del Url=app Config.Ba⁃seURL +"Assets/SampleData/models/Renying/WR-98.glb"；stable Rocket Station Manager.icon Class="tree-huojian"；stableRocketStationManager.markerPixelSize=
48；stableRocketStationManager.load （）；如图7
所示。图7火箭作业过程仿真
4.3高炮作业仿真
基于高炮管理控件，通过设置stablegaopaoSta⁃
tionManage 里模型、角度、时间等参数，实现火箭作业仿真模拟[16]。
gaopaoStationManager.imageUrl=appConfig.Ba
⁃
seURL +"Assets/Images/Stations/gaopao.png"；gaopao delUrl=appConfig.BaseURL +"As⁃
sets/Sample Data/models/Renying/dg-gaopao.glb"；Buildings/l01.gltf"；gaopao Station Manager.icon Class=
"tree-gaopao"；gaopaoStationManager.labelDistance⁃Display Condition=new Cesium.DistanceDisplayCondi⁃tion （0.0，4.0e5）；delDistan⁃ceDisplayCondition=newCesium.DistanceDisplayCondi⁃tion （0.0，2.1e5）；gaopaoStationManager.show=true ；gao pao StationManager.markerPixelSize=48；如图8所示。
4.4燃烧炉作业仿真
基于燃烧炉管理控件，通过设置stableburner Station Manage 里模型、角度、时间等参数，实现燃烧炉作业仿真模拟[15]
。
图4
天下文学
人影信息数据库
图6飞机作业过程仿真
徐轩，等基于空间GIS 技术的人影作业过程仿真模拟
《电子设计工程》2018年第13
期
图8高炮作业过程仿真
burner Station Manager.marker Tree ContainerId=
"burnerStationTree"；delUrl=
appConfig.BaseURL +"Assets/SampleData/models/Re⁃nying/dg-ranshaolu.glb"；Buildings/l01.gltf"；burnerSta⁃tionManager.iconClass="tree-burner"；burnerStation⁃Manager.labelDistanceDisplayCondition=newCesium.DistanceDisplayCondition （0.0，4.0e5）；burnerStation⁃delDistanceDisplayCondition=newCesium.DistanceDisplayCondition （0.0，2.1e5）；ranshaoluSta⁃tionManager.show=true ；burnerStationManager.marker⁃
PixelSize=48；如图9
所示。
图9燃烧炉作业过程仿真
5结论
本文根据人工影响天气业务规范及发展需求，以国内主流的三维GIS 平台为基础，充分集成研究区域高分辨率遥感地理信息数据、人影作业基础信息数据以及人影作业信息数据，采用3D 建模技术、图形图像渲染技术以及空间仿真模拟技术，研发了人影作业过程模拟仿真系统，从信息化的角度为人影
作业提供了合理可行的科学支持[16]。
1）基于国内主流的三维GIS 平台EV-Globe SDK
二次开发组件，开发了人影作业过程仿真模拟系统。2）利用SQLserver ，构建了人影作业基础信息和作业信息数据库管理系统，实现了数据的录入、修改、查询及管理。
3）利用3D 模型构建技术及空间渲染技术实现了人影作业工具模型的三维可视化渲染。
4）采用粒子渲染特效和3D 模拟仿真技术，实现
人工影响天气飞机、高炮、火箭及燃烧炉共4种作业过程的空间可视化动态仿真模拟。
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