研究人员利用 3D 可视化预测和预防飓风破坏
每年 6 月 1 日开始的飓风季节对德克萨斯州沿海社区构成重大威胁，给受灾地区造成物质和经济损失。这种损失可能是惊人的；2017 年飓风哈维袭击加尔维斯顿时，损失达 1327.3 亿美元。德克萨斯农工大学的研究人员合作了解风暴潮洪水发生前的影响，以尽可能降低损失程度。他们的研究发表在《城市信息学》上。研究人员已经实施了 3D 可视化技术，以便在飓风洪水发生之前识别其潜在后果。研究人员表示，由于全球气候变化，过去几年恶劣天气不断增加。如果未来严重的风暴和洪水继续增加，那么基于实时天气预报实施 3D 可视化可能会提高安全性并减少损失成本。3D 建模技术还允许研究人员检查防损基础设施的效果，例如拟建的加尔维斯顿“艾克堤坝”，该堤坝旨在保护加尔维斯顿岛免受未来风暴潮和洪水灾害的影响。以加尔维斯顿岛为例，研究人员利用 3D 可视化技术模拟不同强度的飓风对居民楼造成的破坏。他们还模拟了预防性基础设施“艾克堤坝”建成后的破坏情况。与其他损坏建模方法相比，3D 可视化的优势在于它允许研究人员对特定建筑物进行建模，包括地下室、后门和窗户。通过确定住宅建筑一楼的海拔高度，研究人员可以预测飓风将对特定建筑物造成的物理和经济损失。“飓风和风暴潮的 3D 可视化让我们能够生动地看到每栋建筑和道路如何受到洪水的影响，从而了解洪水将如何影响我们的沿海社区，”哈罗德·亚当斯景观建筑和城市规划教授兼计算机科学与工程系、多学科工程系、地理系和视觉计算与交互媒体科的附属教员叶欣月博士说。该项目的合作教师包括德克萨斯农工大学加尔维斯顿分校海洋与沿海环境科学系副教授 David Retchless 博士、德克萨斯农工大学景观建筑与城市规划系教授兼系主任兼 Nicole and Kevin Youngblood 住宅用地开发教授 Galen Newman 博士，以及电气与计算机工程系 Royce E. Wisenbaker 教授 I 兼德克萨斯农工大学数据科学研究所所长 Nick Duffield 博士。房主的重要信息由于 3D 可视化突出了飓风洪水可能造成的潜在损害，因此它可以让房主更好地了解在保险和预防性基础设施方面应该投资什么。这项技术还提高了社区对飓风和洪水可能造成的影响的认识。“以加尔维斯顿为例，下一步将扩大到德克萨斯州其他沿海社区，”叶指出。“在这项研究中，我们主要使用住宅，但我们也可以将其扩展到其他商业地产。”有效使用 3D 模型可以保护德克萨斯州居民。通过在其他沿海社区或社区建筑（如学校和商店）上实施这项技术，研究人员可以帮助居民和官员制定飓风季节计划。随着实时天气预报被纳入模型，研究人员可能能够确定何时需要疏散并使用这些数据提醒居民。“3D 可视化是一种通用语言，可以连接不同的学科，促进学术界和公众之间的交流，”叶教授说道，他同时还担任德克萨斯 A&M 大学地理空间科学、应用和技术中心主任以及德克萨斯 A&M 大学数据科学研究所城市人工智能实验室的创始主任。达菲尔德补充说，该项目展示了地理空间数据科学与可视化之间的交叉点如何提高个人、社区和政府对极端天气后果的认识，并做出明智的应对规划决策。这项研究结合了多个领域研究人员的专业知识，包括计算机工程、景观建筑、城市规划、地理以及海洋和沿海环境科学。这项研究的积极影响凸显了计算科学与领域特定学科之间合作的重要性。
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