基于OpenSceneGraph 的海洋环境三维可视化系统研究

为了研究虚拟现实技术在海洋环境三维可视化中的应用,对大气、海底地形、风浪流等数据产品进行了分析整理,运用场景裁剪、level of details(LOD)细节层次、场景动态调度等关键技术方法,结合Visual Planet Builder(VPB)、ARCGIS多种数据处理工具,在VC++和OSG2.8.7的可视化开发环境上,构建了一个三维、动态、实时、可交互的海洋环境可视化模拟仿真系统。这个系统可以为海洋科学研究和工程建设提供一个更加便捷、直观的可视化平台。     

海洋环境数值预报资料,产品的处理传输系统

本文根据海洋环境数值预报的特点，建立了资料、产品的处理系统以及远程数值传输通信系统，针对 同用户提出了几种数据传输方案，该系统建立在现有的成熟软件作基础上，具有使用方便、成本低、便于推广的特点。近几年投入海冰数值预报业务使用，取得了较好的效果。     

海洋动力环境要素数值预报关键技术

海洋数值预报系统是国家科学与技术综合能力的体现,运动耦合与资料同化是数值预报系统的两个关键问题,目前,我国在运动耦合领域处于国际前沿。当前已经具备了建立我国鲜明特色的海洋动力环境预报系统的理论和数值模式基础。日前在北京召开的首次全国海洋科技大会明确提出：进一步提高海洋环境与灾害的预警报服务能力,提高对海洋自然现象和变化规律的认知水平。这一要求必将推动我国海洋动力环境要素的预报能力建设。     

海洋数值预报产品的电视节目播出系统

为了使数值预报产品准确方便地通过电视对外播出，直接对数值预报产品进行插值分析，利用Ｃ－汇编语言编写程序，在ＡＳＴ３８６微机ＴＶＧＡ卡显示器上作图，生成ＭＶＣ－３０００图文创作系统可以识别的图形文件，这样能在短时间以作出数张预报图，再通过编辑系统实现动图效果。     

数值预报产品在台风路径预报中的应用

利用欧洲中期天气预报中心和国家海洋环境预报中心的数值预报产品，形成包括理想台风模型的模式初值，用正压原始方程做台风路径预报，经过１９９４年的６个台风的实时预报试验，效果较好。     

利用数值预报产品作冷空气活动中期预报

本文以天气学理论为基础,选取波谱参数和关键区组合高度等具有一定意义的物理量为因子,根据500百帕逐日实况资料建立预报方程,而在作预报时,将欧州中心的数值预报产品作为实况资料代入方程作冷空气过程的中期预报,效果较好。     

渤海三维海洋温度和海流数值预报

"十·五"期间,我国开展了三维海洋温度和海流数值预报的业务化研究工作.经过3年的努力,渤海三维海洋温度和海流数值预报系统研制完成,并于2003年10月,开始试预报.本文对该预报系统以及运行情况进行了介绍,并分析了所存在的问题和发展方向.     

黄海,渤海水温垂直结构数值预报方法研究：Ⅱ.准三维数值预报模式

本文根据黄渤海海区水温资料建立了无维深度η和无维温度θＴ以及相应的水温垂直剖面的相似函数θＴ＝ｆ（η）。在此基础上，设：上均匀层厚度ｈ＝ｈ（ｘ，ｙ，ｔ），表层水温Ｔｓ＝Ｔｓ（ｘ，ｙ，ｔ），上均匀层以下的温度Ｔｚ＝Ｔｚ（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ），底层温度ＴＨ＝ＴＨ（ｘ，ｙ，ｔ０，流速分量ｕ＝ｕ（ｘ，ｙ，ｔ）和ｖ＝ｖ（ｘ，ｙ，ｔ）及海面起伏．ζ＝ζ（ｘ，ｙ，ｔ），提出了水温垂直结构的准三维数值预测模式。     

数值预报产品二次开发在近海大风预报上的一次试验

本文利用欧洲中心和日本的数值预报产品,通过ＰＰ法和ＭＯＳ法对我国近海１－６ｄ的大风进行一次定量预报试验,取得令人较为满意的结果。     

黄海、渤海水温垂直结构数值预报方法研究 Ⅱ．准三维数值预报模式

本文根据黄渤海海区水温资料建立了无维深度η和无维温度θＴ以及相应的水温垂直剖面的相似函数θＴ＝ｆ（η）。在此基础上，设：上均匀层厚度ｈ＝ｈ（ｘ，ｙ，ｔ）、表层水温ＴＳ＝ＴＳ（ｘ，ｙ，ｔ）、上均匀层以下的温度ＴＺ＝ＹＺ（ＹＺ（ｘ，ｙ，ｚ，）、底层温度ＴＨ＝（ｘ，ｙ，ｔ）、流速分量ｕ＝ｕ（ｘ，ｙ，ｔ）和ｖ＝ｖ（ｘ，ｙ，ｔ）及海面起伏ξ＝ξ（ｘ，ｙ，ｔ），提出了水温垂直结构的准三维数值预报模式。模式的求解是用“ＡＤＩ”和“ＨＮ”法进行。文中引列了预报时效为４ｄ的试报结果，效果是令人满意的。     

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Cesium的海洋环境要素三维可视化研究

基于海洋环境要素数据多源的特点,三维地球的可视化显示更有利于海洋复杂信息传递.Cesium是一款免费、拥有诸多API(application programming interface)的开源地图引擎,本文将二维可视化渲染效果较好的点方式可视化法、点图标映射法和流线法应用在Cesium三维地球引擎中,以NetCDF数据...     

海上危化品漂移扩散过程三维动态可视化方法

全球化工产业的发展导致海上危化品泄漏事故频发,严重影响了海洋生态环境,如何开展快速、有效的应急响应已成为迫切需求。对泄漏危化品未来漂移扩散情况进行预测与可视化呈现是应急过程的一个重要环节,目前针对污染扩散可视化的相关研究在场景构建、渲染效率、可扩展性、交互控制等方面仍存在不足。该文提出了一种基于Unity3D引擎及其粒子系统的海上危化品漂移扩散过程三维动态可视化方法,在海洋周边三维场景构建和模型数据优化处理的基础上,通过粒子的动态更新实现了危化品扩散过程的可视化,并提供了针对场景漫游和扩散过程控制的交互接口。以杭州湾海域为例的模拟实验结果表明该方法的性能和效果满足实际应用需求,能够为海上危化品泄漏突发事故应急提供信息参考与辅助决策支持。     

海洋和大气数据多模式动态可视化系统的设计和实现

为了实现海洋和大气数据多模式动态可视化,本系统使用VC++和CG着色语言进行开发,渲染引擎基于OpenGL三维图形标准。提出了一系列面向海洋和大气数据的模式分析方法,包括:探针功能、线模式、面模式、体模式、矢量模式和动态时间序列分析等,实现了将海量多维海洋大气数据转换为三维空间或动态演变的图像,同时完成用户交互处理操作。并将可视化技术应用于长时间序列的海洋大气数据,通过实时动态的可视化图像来体现海洋大气数据的动态变化过程。结果表明,该系统可实现常见海洋和大气数据的多模式动态可视化。     

交互式VR-Ocean虚拟海洋环境与生命仿真

从底层研究和构建一个虚拟海洋场景快速编辑平台。对平台的整体组成结构、工作流程和用户交互功能进行了设计,使用水面水下分开渲染、以方向确定路线的海洋生命路径规划以及水下刻蚀动态纹理叠加等关键技术和方法,基于VC++、OpenGL和GPU对海洋环境中海上、海面及海下各种可见要素进行3D虚拟,重点在海洋生命行为模拟、行为仿真和海洋特效动态展示。平台的运行满足实时性和交互性的各项要求。最后,还对VR-Ocean平台应用和技术拓展进行了论述和展望。     

我国海洋观测预报系统概述

本文通过对大量国内外文献的搜集、研读、比较,结合笔者具体工作体会,全面概述了我国海洋观测预报系统的发展历程、取得的主要成就及社会服务功能、与发达国家和国际海洋观测预报业务以及计划的差距;提出了我国海洋观测预报业务未来发展的路线,树立正确海洋观测预报系统的框架,制定完善立体和多学科观测体系的规划,促进和加快新型预报模式的研发和应用.     

Isochores and 3-D visualization of rising and falling slat diapirs

Diapir fall, which was predicted by physical models, has been identified in salt provinces, such as the South Atlantic margins, the North Sea, and the Paradox Basin (Colorado–Utah). However the 3-D geometry of falling diapirs and their country rock is still poorly understood. 3-D visualization and isochore patterns from a physical model help elucidate this geometry.The model initially comprised a unit of viscous silicone overlain by a prekinematic sand unit. Sand units representing brittle sediments were deposited episodically during gravity gliding and spreading. Regional extension triggered and eventually widened salt walls, causing them to sag. The 3-D visualization shows that regional hydrocarbon migration, which tends to be seaward during diapir rise and landward during diapir fall, can potentially be orthogonal to local migration along grabens at soft-linked zones of relay ramps. Furthermore, anticlinal culminations may form (1) in horsts that bend along strike and (2) adjoining the fork of Y-shaped salt walls.Sequential isochore maps of the overburden show how patterns of sedimentation, deformation, and underlying salt thickness changed through time. Isochores of prekinematic units record only strain: thinned belts record early extension. In contrast, isochores of synkinematic units record mostly thickness variations due to deposition on actively deforming topography. Isochores above sagging diapirs identify the thickest part of crestal depocenters, where the most rapid sagging occurred in regions of maximum extension near the unbuttressed downdip part of the gravity-spreading system. Additionally, asymmetric isochore patterns may reveal underlying half-grabens or tilted symmetric grabens. In relay systems, overlying isochores may indicate which part of a salt wall rose to compensate for sagging elsewhere in the relay.     

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.     

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。