1、隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及人類活動的影響，當前我國面臨著水多、水少、水渾、水臟的四大水環(huán)境問題。尤其是水環(huán)境污染問題日益嚴峻，一旦發(fā)生水污染事件，將會對社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟的發(fā)展帶來極大的損害。水質(zhì)仿真模擬預測是對水環(huán)境污染事故預防和應急處理的關(guān)鍵，目前的水環(huán)境污染事故應急系統(tǒng)主要是以一維和二維水質(zhì)模型分析污染事故，通過二維可視化表達污染影響結(jié)果，隨著對三維水質(zhì)模型研究越來越深入以及三維GIS技術(shù)的發(fā)展，有必要研究三維水質(zhì)模型與三維GIS的

2、集成方法，開發(fā)出基于三維水質(zhì)模型的水質(zhì)三維仿真系統(tǒng)。因此，本文以清潩河北環(huán)大橋南至京港澳高速段為例，設計和開發(fā)清潩河水質(zhì)三維仿真系統(tǒng)，對清潩河研究區(qū)三維水質(zhì)模型構(gòu)建、清潩河研究區(qū)三維場景構(gòu)建、清潩河研究區(qū)水污染事故模擬預測實現(xiàn)以及水質(zhì)模擬動態(tài)三維可視化進行了研究。本文主要工作內(nèi)容為以下幾個方面：
　　本文在大量文獻研究分析的基礎上,對水體中的污染物基本運動形式、三維水質(zhì)模型公式推導以及清潩河研究區(qū)三維水質(zhì)模型構(gòu)建等相關(guān)理論知識進行

3、了研究,同時也對三維GIS的理論、三維GIS開發(fā)平臺以及三維GIS開發(fā)方式等方面進行了研究，探索了三維水質(zhì)模型與三維GIS集成開發(fā)的方案。
　　對三維場景的構(gòu)建的方法進行了分析研究，分別從地形、地物兩個部分構(gòu)建研究區(qū)三維場景。根據(jù)地形數(shù)據(jù)和地物數(shù)據(jù)的特征，分別利用SketchUp和3Dmax三維建模軟件構(gòu)建研究區(qū)三維地形和地物模型，然后實現(xiàn)與ArcGIS之間的數(shù)據(jù)流動，最終實現(xiàn)清潩河研究區(qū)三維場景在ArcScene中的可視化顯示。

4、
　　對河流三維可視化的實現(xiàn)進行了分析研究，提出了基于中心線垂線的方法，實現(xiàn)對河面數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化劃分，然后通過反距離加權(quán)插值算法實現(xiàn)對河面網(wǎng)格高程插值，最終實現(xiàn)河面三維可視化；根據(jù)實測河流剖面數(shù)據(jù)以及河床數(shù)據(jù)，利用GDI繪制出河流剖面并進行網(wǎng)格化劃分，最后與地形、地物模型組合一起實現(xiàn)河流剖面的三維可視化。
　　對河流網(wǎng)格坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換進行了研究，通過構(gòu)建河流坐標系統(tǒng)，完成河流網(wǎng)格由地理坐標向河流坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，根據(jù)河流網(wǎng)格在河

5、流坐標系統(tǒng)下的坐標通過三維水質(zhì)模型計算出該網(wǎng)格的污染物濃度值，然后根據(jù)水質(zhì)標準對河流網(wǎng)格進行渲染，實現(xiàn)清潩河研究區(qū)水質(zhì)模擬的三維可視化。通過設置觀察時間以及時間間隔，利用序列快照播放法實現(xiàn)清潩河研究區(qū)水質(zhì)動態(tài)模擬三維可視化。
　　最后，本文以Visual Studio2012為開發(fā)平臺，C＃為開發(fā)語言，以SQL Server2008為數(shù)據(jù)庫，ArcSDE為空間數(shù)據(jù)庫引擎，結(jié)合ArcGIS Engine10.0進行二次開發(fā)，最終開發(fā)