基于三维GIS的海洋标量场数据动态可视化

针对海洋标量场数据的多维、多格式、动态性等特点,设计了基于NetCDF的海洋标量数据通用数据模型,详细阐述了模型的存储格式及其特点。基于三维GIS场景,构建了标量场多维动态渲染模型,探讨了基于几何对象的海洋标量场数据多维可视化方法,实现了海洋标量数据的直观、多维、动态可视化表达。技术试验表明,该方法高效、可行,可为其它海洋环境要素数据的可视化与分析提供技术借鉴。     

基于NetCDF数据模型的海洋环境数据三维可视化研究

针对海洋环境数据多维、多格式及动态性等特点,本文在全面分析NetCDF数据模型的原理、数据组织及其调度方法的基础上,基于大范围三维虚拟场景,设计了符合NetCDF标准典型海洋环境要素的三维动态渲染模型,实现了海洋环境要素数据的三维动态可视化表达与分析。实验表明,本文方法为复杂海洋现象的表达、变化规律分析以及趋势预测等研究提供强有力的可视化辅助工具。     

自适应步长的海洋流线构造算法

为深入研究海洋流场的结构特征,在临界点理论的支持下,根据不同的临界点类型提出了充分考虑流场结构特征的初始质点源布置策略,并根据原始网格矩阵中局部网格的流速和流向,提出了一种具有更宽泛步长调整适用度的自适应步长计算模型。该模型可根据具体流场特征实现步长增长倍数和全局步长增长控制的双自由度调整,同时可满足同向加速和逆向减速的步长控制。为实现流线在全局流场中的合理化布置,提出了基于平滑窗口的流线密度调整策略。对全球海洋流场进行可视化实验,结果表明,本文算法在海洋流场结构特征的表达中应用效果较好。     

基于GIS站点资料的NetCDF模型构建与应用

NetCDF是一种面向多维科学数据的存储和编码标准,用户可以通过多种方式操作和管理NetCDF数据集。通过对NetCDF数据模型的研究,构建了土壤水分站点资料的NetCDF数据模型,并借助编程语言C#和ArcGIS提供的二次开发组件ArcEngine实现了全国农业气象站1981～2007年土壤水分站点资料NetCDF数据集的创建和访问。该研究将为气象站点数据的归档、分发和共享提供一定的便利,并为将其引入GIS分析与应用提供了基础。     

流场动态地图符号视觉变量分析与应用

随着大数据的发展以及数据观测技术的进步,以动态地图和动态符号的方式进行流场可视化表达具有广泛的应用前景。针对目前流场动态地图符号表达机制研究不足的问题,本文采用粒子系统方法构建了流场动态地图符号表达模型,基于流场的特点,研究了视觉变量的选取对于流场动态表达效果的影响。然后,以海洋流场数据的可视化实现为例进行验证,结果表明可视化效果良好,可以为矢量场动态符号的应用提供参考。     

基于GPU的二维矢量场LIC算法研究

面向海洋环境中矢量场数据可视化的应用需求,提出基于GPU的线积分卷积(Line Intergral Convolution)改进算法,实现数据插值和流线跟踪计算的优化。针对离散场数据,提出利用反距离加权算法来替代GPU默认线性插值方法,保证数据相关性;将数据场分块处理,考察雷诺数来实现混合式流线跟踪计算;依据前后采样点矢量方向夹角动态改变积分步长。结果表明,上述算法生成纹理图像清晰,实时绘制性好,具有一定通用性。     

基于World Wind的海洋数据可视化研究

以World Wind提供的类和接口为基础,设计、开发了栅格图面图元、矢量箭头和等值线生成算法,并进行了可视化实现。此外,还实现了基于三维地形的多层叠加图。不仅提高了可视化效率,还丰富了World Wind的海洋数据可视化表现形式。研究开发的海洋数据可视化算法,能够满足实际应用需求,并已成功应用到南海海洋信息服务系统中。     

基于Geodatabase极地NetCDF验潮数据的存储与分析

针对MATLAB读取南极验潮数据所出现的问题以及南极验潮数据本身的特点,结合ArcGIS9.2推出的Multidimension Tools和Geodatabase,设计出NetCDF格式的南极验潮站数据存储和处理的一般流程,并利用MATLAB混合编程的数值计算和分析功能,有效地对南极验潮数据进行存储管理和分析,为NetCDF格式的地理数据的读取、存储提供一种解决的思路。     

利用改进FLIC算法进行重力矢量场可视化

针对固定滤波长度公式得到的LIC图像显示效果不理想的缺点,利用纹理流线上所有点亮度值的统计方差来衡量可视化精度,提出了一种滤波长度随矢量变化的改进FLIC算法。用颜色信息表示重力异常大小或者真实垂线偏差大小,纹理方向表示重力方向,基于改进FLIC算法实现了重力矢量场的可视化,结果表明,重力矢量场的可视化具有表达多维信息和矢量方向细节、图形直观易读等优势。     

GIS在风暴潮灾害预报中的应用

对风暴潮多源数据(流场、水位、海温、波浪、风场等预报要素)的可视化进行了研究。针对动力场数据(流场、波向、风场等)数据量大,密集程度高,若不根据其要素特点进行处理则显示效果差、效率低的问题,设计了均匀离散算法,横向上对显示要素添加显示范围控制,纵向上对显示要素添加比例标定控制,实现了海洋动力场数据在不同比例尺下的无级缩放。由于风暴潮数据多为长时间序列数据,为了能更好地反映风暴潮随时间的变化趋势,设计了多种不同方案,分别从不同角度实现了预报要素在一定时间序列范围内的动态可视化表达。