基于WebGL的海洋三维可视化系统设计与实现

利用GIS技术对海洋标量场、矢量场数据进行可视化表达和信息查询分析,基于JavaScript设计并开发全球海洋信息三维可视化系统,使用基于WebGL的三维地球可视化平台,使用netCDF数据存储管理标量场、矢量场数据,实现了对海温、洋流和风场的三维可视化表达。在全球大范围矢量场数据的可视化过程中,为提高矢量符号的绘图效率,本文提出了一种高效率绘制矢量场的方法。论文成果对于实现海洋数据的有效利用和共享,为海洋信息的高效利用提供了基础,具有重要的使用价值。     

大规模海洋水文环境多维可视化技术研究

随着三维可视化技术在海洋环境仿真和信息表达方面的研究不断深入,在应用领域对海洋数据可视化结果的真实感、可视化过程中的实时交互性要求越来越高。基于GPU技术和OSG(Open Scene Graph)三维渲染引擎,研究OSG三维交互关键技术和体绘制渲染技术,开发一套面向大规模海洋水文环境数据的可视化软件,实现海洋要素场填色图、等值线绘制、等值面绘制、要素场体绘制和海流场动态模拟。为了更好的表达海量海洋水文环境数据的空间特性和实时性,在场景中建立节点对几何对象进行管理,引入回调机制实现动态渲染,加入CUDA(Computing Unified Device Architecture)并行计算提高计算速率,采用NetCDF(Network Common Data Form)文件格式对数据进行存取,应用GPU编程技术实现海洋水体环境要素快速体绘制。通过实践,开发实现的海洋水文环境可视化软件能够对海洋水体环境要素的属性和变化过程进行高效、直观的模拟和显示。     

海洋标量数据的三维动态可视化系统研究

为了实现海量、多源、异构、多维、多格式、动态等特性海洋标量数据的三维集成可视化,设计了基于服务思想、面向通用标量数据格式的三维虚拟可视化体系架构,构建了海洋三维可视化原型系统,并对其体系架构和功能设计进行了详细阐述;采用基于几何对象的可视化方法,结合LOD动态调度、表面纹理及快速查询等关键技术,实现了海洋标量场数据的高效、快速三维动态可视化、要素值查询及时序分析等功能。该研究可为其他海洋环境要素数据的可视化与分析提供思路与技术借鉴。     

基于球体的海洋标量场要素的三维可视化技术研究

在分析海洋环境标量场要素数据特点,了解常规的海洋环境要素分析和可视化表达方式的基础上,对在三维球体模型上实现海洋标量场要素时空分析和可视化表达的方法和技术进行了研究.提出了海洋标量场要素数据的三维空间数据模型,以此为基础利用VC与Open GL技术实现纹理数据的实时绘制,并采用基于对象的方法在三维球体上对其进行可视化表达,实现了真正意义上基于地球球体模型的海洋标量场要素的可视化.该基于球体的可视化方式能更好地表现研究对象的区域特点,特别是在进行大范围区域乃至全球性研究时更具优势.同时,通过按需进行数据抽取,系统在数据加载效率与数据承载总量上都有所提高,在＂数字海洋＂原型系统中目前已经加载了全球范围多个精度的温度、盐度、密度、声速等标量场数据,并实现了业务化运行.     

基于剖分的中尺度海洋温度场三维显示技术

针对网格化和数据量庞大的中尺度海洋标量场数据在其三维可视化中表现出来的构造效率较低和表达连续性效果较差的问题,以剖分重构为核心思想,采用三线性插值算法对数据进行加密处理,基于不同角度平面对温度场进行剖分和色彩映射,最后采用OpenSceneGraph图像渲染引擎的颜色、光照、透明度和回调等渲染技术展现更为真实的、科学的动态三维温度场,提供一种简洁、高效、科学的中尺度海洋温度场表达方法。     

海岛三维信息可视化系统的构建及实现

三维技术能够以生动形象、简洁明了的形式表达事物的立体形态和与周边的空间关系,实现多源信息数据的集中一体化展示,本文通过基于Cesium开源框架,结合无人机倾斜摄影技术、海陆一体化数据融合技术、二三维一体化技术等,构建海岛三维信息可视化系统,实现海岛、周边海域、水下地形等多源数据的三维化、模型化、可视化展示,海岛三维信息可视化突破了海岛数据信息在平面地图中单调显示的局限,为海岛的管理、保护和开发利用提供了更高效的信息化辅助管理支持。     

基于OSG的海底溢油多维动态可视化技术研究

基于MFC(Microsoft Foundation Classes)交互框架和OSG(Open Scene Graph)三维渲染引擎,研究MFC与OSG集成和多线程交互关键技术,从LOD地形模型构建、海水仿真以及场景剪裁等几个方面对海洋环境三维立体场景进行构建和渲染。采用GPU高级着色语言(GLSL),结合FBO(Frame Buffer Object)帧缓冲技术,对大规模溢油粒子系统的实时仿真绘制技术进行研究和实现,实验结果表明,该方法的运行效率比常规的粒子系统模拟方法(如OpenGL的glBegin-glEnd方法)有明显的提高。基于关键技术研究成果,开发实现海底溢油可视化系统,可通过便捷、友好、直观的可视化界面,对海洋环境立体场景和大规模溢油粒子进行高效、实时地模拟和再现。     

虚拟海洋场景构建与技术研究

随着传统GIS应用向三维立体方向发展,三维虚拟场景在信息认知、空间规划管理、时空挖掘与分析等方面的应用逐渐成为研究热点。本文基于Skyline平台集成遥感影像数据、地形数据、纹理特征数据、倾斜摄影测量数据、三维全景数据和三维模型数据,构建了集虚拟海岛海岸带模型、虚拟海底地形模型和虚拟水体模型于一体的虚拟海洋场景,并针对场景构建中涉及的多源影像数据集成技术、多尺度影像实时切片技术和基于OGC服务的数据集成技术开展了研究。构建形成的虚拟海洋场景在海洋应用服务系统中开展了实践应用。     

多波束海底地形三维虚拟仿真研究

基于多波束探测获得的高精度海底地形数据,通过对水下地形进行设色纹理渲染生成地形和纹理数据集,以三维建模软件Multigen Creator和Terra Vista为主要工具,采用细节层次LOD(Levels of Detail)技术和虚拟纹理映射技术,建立起视景仿真领域通用的OpenFlight数据格式的三维地形数据库模型。利用交互式三维可视化分析软件Vega Prime可以真实直观地反映海底地形环境,实现了海底地形的三维可视化与漫游,可以更直观地表现和解译水下地形数据。虚拟现实技术为海洋测量数据的三维可视化展示方面提供了新的技术途径,在水下目标分析、航行保障和水下AUV、ROV安全保障中具有良好的应用前景。     

基于osgEarth的大规模流场并行计算方法

全球海洋流场具有数据规模大、计算复杂度高等特点,传统的可视化线性积分卷积(LIC)算法计算时耗高,难以满足大规模流场的实时交互可视化需求。本文基于OSG提出了大规模流场的LIC并行计算可视化方法,计算方法以osgEarth开源渲染引擎为基础,利用GPU的高性能计算技术,构建统一的设备计算框架,实现了LIC算法的并行化以达到加速效果。实验结果表明:该算法的加速比能够提高50倍,可满足全球海洋流场实时交互可视化处理的需求。