华北平原降深漏斗三维动态可视化
- 项目图示
- 操作视频
- 图层管道
| 1 算例简介 2 数据预处理 3 操作步骤 3.1 新建项目 3.2 导入水位数据 3.3 水位数据2D展示 3.4 水位数据3D展示 3.5 导入行政边界图 3.6 添加时间标注 3.7 动画 4 小结 |
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算例简介
本算例以华北平原承压含水层水位监测数据为基础，创建三维地下水位面，展示降落漏斗与等水位线，查看其随时间变化动态。基于地下水位梯度展示不同时间段地下水流场与水流迹线。
数据预处理
- 由于不同监测时间的站点数量不同，为了方便进行下一步的数据分析，需要先对已有站点水位数据使用模拟->数据补齐->站点补齐操作进行数据补齐，本算例中使用的数据以完成补齐（数据来源：中国地质环境监测院年鉴）。
操作步骤
新建项目
- 打开Envifusion软件，若软件界面仍有其他项目，点击菜单栏
按钮关闭当前项目文件。
导入水位数据
首先，导入数据补齐后的华北平原承压含水层水位数据。
点击文件菜单栏中的打开选项，或点击界面上方的打开
按钮，打开打开文件对话框。选择041_NCP文件夹中的ncp_Conf_GW_level_1995_2016_Filled.csvt文件。对象浏览器中生成ncp_Conf_GW_level_1995_2016_Filled.csvt图层，在该图层对应的属性面板数据子面板中，将时间字段选为ef时间值，点击应用，导入承压含水层水位数据。
由于导入的数据为表格数据，因此视图1窗口没有变化。可点击视图窗口上方的新建，并在出现的视图2窗口中选择表格，打开表格窗口。在对象浏览器中勾选ncp_Conf_GW_level_1995_2016_Filled.csvt图层左侧的方框使其可见，在表格上方的属性中选择表格数据，可查看导入的水位数据。
水位数据2D展示
在对象浏览器中选中ncp_Conf_GW_level_1995_2016_Filled.csvt图层，点击工具箱->散点->表格->散点，在属性面板数据子面板中，为X坐标、Y坐标分别选择efX坐标和efY坐标数列，勾选下方的2D散点和保留坐标选项；在渲染子面板中，将风格属性下的点宽设为8，并勾选下方的将点渲染为圆球选项，点击应用，生成表格->散点1图层。站点分布如视图1窗口所示。
以监测数据起始时间（1995年1月1日）为基准，计算当前时间水位与基准时间水位的差值，这样可以得到实时水位与起始时间水位之间的变化。在对象浏览器中选中表格->散点1图层，点击工具箱->时间->时间->基线差分，生成基线差分1图层。在该图层属性面板的数据子面板中，取消其他属性数据的选择，只保留水位数据，点击应用完成设置。
基于各监测站点散点数据创建曲面。在对象浏览器中选中基线差分1图层，点击工具箱->散点->散点->曲面（三角化），生成散点->曲面（三角化）1图层。在该图层属性面板中点击应用完成设置。
新生成的曲面不平滑，选中散点->曲面（三角化）1图层，点击工具箱->曲面->曲面->曲面（加密平滑），在该图层属性面板中点击应用生成曲面->曲面（加密平滑）1图层。
在该图层属性面板数据子面板中，将加密倍率设置为4；在渲染子面板中，将色彩设置为水位，点击选择预设调色板
按钮，打开选择预设调色板对话框，选择适宜调色板，在本算例中，选择Viridis调色板，点击执行退出设置。加密后的曲面边缘变平滑，视图面板如下图所示，不同颜色表示水位高低。
水位数据3D展示
以上数据均以2D形式展示，本节将使用曲面、块体、流线、等值线等形式展示数据。
在对象浏览器中选中曲面->曲面（加密平滑）1图层，点击工具箱->空间拓扑->标量扭曲，生成标量扭曲1图层。
在该图层属性面板数据子面板中，将标量数列选为水位，缩放因子设为1500，点击应用完成设置。视图窗口如下图所示，生成3D视图的承压水位面。如果曲面不能转动，点击视图窗口上方的2D
按钮，将其转换为3D视图。
在对象浏览器中选中标量扭曲1图层，点击工具箱->属性->散点属性->网格属性，生成散点属性->网格属性1图层。在该图层属性面板数据子面板中，勾选保留散点属性选项，点击应用完成设置。
由于下一步操作中的升维拉伸将损失图层中的散点属性，此时使用本工具将标量扭曲1图层中的散点属性信息将转换为网格属性，这时图层中的属性信息将以网格属性的形式得到保留。
在对象浏览器中选中散点属性->网格属性1图层，点击工具箱->空间拓扑->升维拉伸，生成升维拉伸1图层。
在该图层属性面板数据子面板中，将拉伸模式设为属性拉伸，数列名称设为散点水位_基线差分，缩放系数设为3000，；在渲染子面板中，将色彩选为水位，点击应用完成设置。
由承压含水层水面和水位_差分构成的地下水体如视图窗口所示。点击动画播放工具
，可查看不同时间点承压水面与水位基线差分动态变化。
计算水位梯度，用于展示承压含水层水流方向。在对象浏览器中选择散点属性->网格属性1图层，点击模拟->梯度场->网格->向量（属性梯度），生成网格->向量（属性梯度）1图层。
在该图层属性面板数据子面板中，将属性列选为水位，生成的梯度数列名称自动填充为ef梯度，可根据实际需求修改名称，勾选反转梯度方向选项；在渲染子面板中，将渲染方式选为矢量流线，色彩设置为水位；矢量流线属性中，流线长度设为500000，流线数量设为1000，点击应用完成设置。
关闭除网格->向量（属性梯度）1图层之外的所有图层显示，此时视图窗口如下图所示，可查看当前时间的地下水流线；点击动画播放工具
，还可查看不同时间点水位梯度情况。
在对象浏览器中选择标量扭曲1图层，点击工具箱->地质地理->降维等值，生成降维等值1图层。
在该图层属性面板数据子面板中，将数据系列选为水位；点击等值面属性栏右侧的删除所有记录
按钮，删除自动生成的值；点击添加一系列记录
按钮，打开添加等距间隔对话框，将步数设为10，点击确定退出对话框，点击上方的应用按钮完成设置。
在属性面板渲染子面板中，将色彩设为水位，点击下方的使用独立调色板
按钮，使该图层水位调色板与其他图层不同；将风格属性下的线宽改为2。承压含水层降落漏斗等水位线如下图所示。
在对象浏览器中选择标量扭曲1图层，点击工具箱->网格->阈值裁切，生成阈值裁切1图层。在该图层属性面板数据子面板中，将标量数列设为水位，最小数设为-200，最大值设为0；在渲染子面板中，将色彩设为水位，点击应用按钮完成设置。可以看到水位在-200至0之间曲面的范围。
导入行政边界图
为方便辨认降落漏斗位置，导入华北平原行政边界图，
点击文件菜单栏中的打开选项，或点击界面上方的
按钮，打开打开文件对话框。选择041NCP\shape\河北省行政边界文件夹中的河北省_行政边界.shp文件。对象浏览器中生成河北省_行政边界.shp图层，在该图层对应的属性对话框中点击应用，导入行政边界。
添加时间标注
为视图添加时间标注。
点击文件菜单栏中的打开选项，或点击界面上方的
按钮，打开打开文件对话框。选择041_NCP文件夹中的anno.csvt文件。对象浏览器中生成anno.csvt图层，在该图层对应的属性面板数据子面板中，将时间字段设为Date，点击应用导入时间标注。
在对象浏览器中选择anno.csvt图层，点击工具箱->标注->标注属性，生成标注属性1图层。在该图层属性面板数据子面板中，将数列名称选为Anno，格式控制设置为字符，点击应用按钮完成时间标注设置。视图面板如下图所示：
动画
除上述步骤中可以查看承压水位面、水位基线差分和地下水动态矢量流线外，还可通过动画设置查看降落漏斗的其他动态变化。
在对象浏览器中关闭其他图层的显示，打开降维等值1图层、阈值裁切1图层和属性标注1图层的显示。调整视图窗口中图像位置，可以更清楚的看到等水位线、降落漏斗和标注。点击视图->动画，调出动画面板。
取消勾选时钟1-Time时间轨的选择，关闭系统时间。在下方选择阈值裁切1图层的阈值范围（1）属性，点击左侧的新建
按钮，新建动画时间轨。
双击阈值裁切1时间轨右侧数值栏，打开编辑转场关键帧对话框，将34700和42705时间点对应的阈值范围数值设为-70和44，点击确定退出对话框。
点击动画播放工具
，降落漏斗将逐渐显现。
如果需要查看随年份变化的水位动态动画，需重新勾选动画面板中的时钟1-Time时间轨，取消阈值裁切1-阈值范围（1）时间轨选择。
小结
完成本指南中的算例后，可以学到以下内容：
- 如何计算基线差分；
- 如何展示三维水位面与水位基线差分结果；
- 如何利用水位数据计算并展示水位梯度和流线；
- 如何导入行政区划边界；
- 如何添加时间标注；
- 如何打开和关闭系统时间。