虚拟现实（VR）技术在水利测绘成果展示与决策支持中的应用

一、引言

水利测绘通过多种技术手段获取地形、水文等丰富数据，为水利工程建设、水资源管理、防洪减灾等提供基础依据。传统的成果展示多以二维图纸、报表等形式呈现，决策过程依赖经验与简单模型。VR 技术凭借其沉浸性、交互性和构想性，为水利测绘成果展示与决策支持带来新契机，能直观呈现复杂数据，助力科学决策。

二、水利测绘成果概述

2.1 数据类型

水利测绘涵盖多源数据。地形数据描绘地表起伏，包括高程、坡度等，利用卫星遥感、航空摄影测量、地面测量获取。水文数据反映水体特征，如水位、流量、流速、水质，借助水文站监测、传感器网络、雷达测流等手段收集。工程数据涉及水利设施的位置、结构、尺寸，通过实地测量、BIM 建模生成。

2.2 传统展示与决策方式局限

传统展示方式在表达复杂空间关系和动态变化时力不从心，难以让决策者全面直观理解。在决策支持上，依赖简单模型和经验，对海量数据挖掘分析不足，无法快速准确模拟不同方案效果，影响决策科学性与时效性。

三、VR 技术原理与优势

3.1 技术原理

VR 技术利用计算机图形学、传感器技术、多媒体技术等构建虚拟环境。通过头戴式显示设备、手柄等硬件，结合三维建模、实时渲染、动作捕捉等软件技术，为用户提供沉浸式体验，使其能与虚拟环境交互。

3.2 在水利领域独特优势

在水利领域，其优势突出：沉浸式体验让决策者仿佛亲临水利项目现场，直观感受地形地貌起伏与水流态势，精准评估工程布局，提升决策科学性；将复杂的多维水利数据转化为三维可视化模型，能清晰呈现河道演变、水库蓄水变化等数据间的空间关系与内在逻辑，助力专业人员快速理解分析；增强的交互性使项目团队成员能在VR 环境中实时操作、讨论修改方案，打破信息壁垒，显著提升协同工作效率，推动水利项目高效推进。

四、VR 技术在水利测绘成果展示中的应用

4.1 构建水利场景三维模型

在构建水利场景三维模型方面，地形地貌建模融合卫星遥感影像与数字高程模型（DEM），借助 ArcGIS、3ds Max 等专业建模软件，将空间数据转化为高精度三维地形。通过对高程数据的精细处理，山脉的起伏、河流的蜿蜒以及湖泊的轮廓都能逼真还原，甚至连微小的地形细节都清晰可见，为水利项目规划提供真实地理背景。水利设施建模则依托 BIM 模型与实地测量数据，利用 Revit 等工具对大坝、桥梁、渠道等进行 1:1 建模，不仅还原外部形态，还能展示内部结构与管线布局，方便专业人员深入分析设施性能。

4.2 动态展示水文数据

动态展示水文数据是VR 技术的另一大亮点。水位、流量变化模拟通过接入水文站传感器、雷达测流等实时数据，运用 Python、C#等编程语言，在 VR 场景中以动态可视化形式呈现。数据变化会即时反馈到虚拟水体，用户可直观观察水位升降、流量增减的时间与空间规律。洪水演进模拟借助 MIKE、HEC-RAS等水动力模型计算结果，在VR 中逼真复现洪水从形成到扩散的全过程，通过颜色编码和动画效果，清晰展示淹没范围、水深变化，为防洪预案制定提供直观依据。

4.3 交互功能设计

交互功能设计进一步增强了VR 展示效果。视角切换与缩放功能允许用户通过VR 手柄操作或头部转动，自由切换俯瞰、平视等视角，并对感兴趣区域放大

缩小，满足不同查看需求。信息查询功能则通过在虚拟对象中嵌入数据标签，用户点击水利设施或监测点，即可弹出窗口，展示工程参数、实时监测数据等详细信息，实现数据的深度挖掘与高效获取。

五、VR 技术在水利决策支持中的应用

5.1 辅助规划设计方案评估

在辅助规划设计方案评估方面，多方案对比功能能够将不同水利工程规划设计方案转化为VR 模型，直观呈现于决策者眼前。例如，在某跨流域调水工程规划中，利用VR 技术构建不同线路方案的三维模型，决策者可身临其境感受各方案在地形适应性上的差异，直观判断方案穿越复杂地形时的施工难度；同时，通过模拟水流在不同线路中的流动状态，分析各方案对水流的影响，结合工程投资数据，综合评估并选出最优方案。可视化分析则进一步深化对方案的理解，借助VR 技术，能够对渠道水流流态进行可视化呈现，清晰展示水流速度分布、涡流形成等情况，帮助工程师优化渠道设计；还能模拟工程建设对周边环境的影响，如土地利用变化、生态系统扰动等，为设计方案的完善提供全面依据。

5.2 应急决策支持

在应急决策支持场景下，灾害场景模拟功能在洪水、地震等灾害发生时发挥重要作用。以洪水灾害为例，利用实时水文数据和水动力模型，快速构建洪水演进的VR 模型，动态展示洪水淹没范围、水位变化趋势，为制定人员疏散、物资调配等救援方案提供直观参考。实时数据融合与决策辅助功能则将实时监测数据，如水位、流量、地质监测数据，以及救援力量分布等信息集成到VR 场景中，使决策者能够全面掌握灾害态势和救援资源状况，从而科学调配救援力量，高效制定救援策略，提升应急决策的准确性与及时性。

六、实施案例分析

6.1 某大型水库建设项目

在某大型水库建设项目中，规划阶段借助VR 技术，整合高精度地形数据、现有水利设施信息以及多种规划方案，构建出高度逼真的虚拟环境。项目团队成员戴上VR 设备后，如同置身现场，可从任意角度查看地形起伏对水库选址、大坝建设的影响，直观对比不同坝型、输水线路规划方案的优劣。通过沉浸式讨论，快速优化方案，将原本需数月的设计周期缩短了三分之一，同时大幅减少因前期考虑不充分导致的设计变更，节约了大量成本。进入施工阶段，利用VR 进行安全培训和技术交底，施工人员可在虚拟环境中模拟高空作业、危险设备操作等场景，提前熟悉施工流程与安全规范，有效提升施工质量与人员安全保障水平。

八、结论

VR 技术在水利测绘成果展示与决策支持中优势显著，能提升成果展示直观性、决策科学性与效率。虽面临挑战，但随着技术发展与行业重视，有望广泛应用。未来，VR 技术将与物联网、人工智能、数字孪生等技术深度融合，为水利行业智能化、现代化发展注入新动力，助力解决水资源管理、水利工程建设等复杂问题，推动水利行业高质量发展。

参考文献

[1]徐蕾.数字化测量技术在水利工程施工中的应用与前景研究[J].水上安全,2025(8):52-54.

[2]潘炜元.水利水电工程虚拟现实关键技术研究应用[D].兰州交通大学,2017.

[3]王学军,李炳,孙秀国.三维技术在国内水利行业的应用现状分析[J].山东水利,2016(11):3-4.

作者简介：赵志明（1990 年、11 月）性别男、民族（汉族），籍贯（山东省、枣庄市滕州市）现供职及高级工程师、学历：本科研究方向水利水电工程。