海洋水动力数值预报产品三维可视化表达探讨

利用可视化及虚拟现实技术,实现了海洋预报结果三维可视化,将数值预报结果所要表达的内容以直观的三维形式展示出来,提供一个直观、生动、动态、逼真且多方位、多角度预报结果展示平台,并通过对海洋水动力要素(海浪、潮位、海流)可视化表达方法探讨分析,说明海洋预报三维可视化研究具有广阔的应用前景,必将成为海洋预报结果展示发展趋势。     

基于GIS的海水入侵可视化系统的设计与开发--以秦皇岛选定地区为例

秦皇岛地区由于海水入侵引起了区域环境的严重破坏。文章提出了建立基于G IS的海水入侵过程可视化系统,通过调用M ATLAB实现数学模型的数值解及其在G IS平台上的显示,实现了地下水位二维等值线、三维等势面以及标示性离子浓度场的动态显示,为海水入侵的研究提供了新方法、新思路。     

基于GIS的秦皇岛地区海水入侵过程可视化系统的设计与开发

秦皇岛地区由于海水入侵引起了区域环境的严重破坏。本文提出了建立基于GIS的海水入侵过程可视化系统，通过调用MATLAB实现数学模型的数值解及其在GIS平台上的显示，实现了地下水位二维等值线、三维等势面以及标示性离子浓度场的动态显示，为海水入侵的研究提供了新方法、新思路。     

南海及周边海域风浪流耦合同化精细化数值预报与信息服务系统简介

面向社会需求,建立覆盖南海及周边海域的高分辨率风-浪-流耦合同化数值预报与信息服务系统。系统包含耦合同化数值预报模式、海洋动力环境数据库与可视化平台两部分。其中,耦合同化数值预报模式由中尺度大气数值预报模式、海浪数值预报模式和区域海洋环流数值模式,在C-Coupler耦合器中进行耦合,引入集合调整Kalman滤波同化模块,在耦合预报前进行大气、海浪和海流的同化后报模拟,为耦合预报模式提供更为精确的初始场。预报结果经海洋动力环境数据库和可视化平台处理后,通过二维和三维可视化展示,向用户提供直观的南海及周边海域海洋环境预报产品。     

潮汐波动对潜水含水层海水入侵规律的影响研究

滨海潜水含水层的海水入侵过程会受到潮汐波动的影响。本文基于OpenGeoSys科学模拟软件,以动态潮汐边界作为海相边界,建立斜坡海滩潜水含水层海水入侵的二维剖面数值模型,探讨了潜水含水层水位波动及盐度运移规律,突破了传统海水入侵数值模拟过程中忽略潮汐影响的局限性。结果表明:潮汐作用改变了传统海水入侵模型的盐度分布规律及淡水排放通道;在定流量内陆边界条件下,潮汐作用会缩短盐水楔在淡水中的扩散距离,减缓了海水入侵的程度。本文有效地解决了数值模拟时考虑复杂海相边界时遇到的问题,通过数值模拟进一步揭示了潮汐波动影响下的海水入侵机理。本文的研究成果为合理优化开采地下淡水资源、定量评价与防治海水入侵提供科学的理论依据。     

基于时空维度的海洋预报产品可视化方法分析与应用

基于分形学理论对我国的海洋环境预报产品信息展现形式进行了维度分析,目前海洋环境预报要素主要包括海面风、海浪、海流、潮汐、海冰、海啸、风暴潮以及生态要素等,按照预报信息所具有的点、线、面、体空间形态可以分别以零维,一维,二维,三维4种可视化方法进行展示,同时每一种空间可视化方法均可以与时间维结合形成更高维度的时空可视化方法。海洋环境预报产品均包含时间、地点、要素3要素特征,因此零维点和一维空间线形不能孤立存在,必须包含在二维面或三维体中展示。可视化技术的快速发展,为预报产品的信息展示提供了技术条件,厘清预报产品的时空特征,相应选取最为适当的可视化方法,可以最大限度的提高预报产品的视觉信息量,对于提高预报的精度和效率、更好服务于辅助决策具有重要意义。     

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。     

基于C/S架构的业务化赤潮漂移扩散预报

以风场、三维海流场数值预报结果作为输入强迫,建立了赤潮漂移扩散数值预报模型,并开发了相应的软件模块。模块基于C/S(客户端/服务器端)架构,通过数值模拟技术以及GIS、WebServices等信息技术,实现"提交预报请求—数值模式计算—预报结果可视化—预报产品生成"自动化赤潮漂移与扩散预报工作流程。该预报模块具备数据预处理、人机交互参数输入、数值模式计算、预报结果可视化和预报产品制作功能。以长江口附近海域历史赤潮为例进行后报试验,预测了赤潮藻团在风与流场共同作用下的漂移路径变化,结果与实际监测情况一致。该模块的业务化应用能进一步完善现有的赤潮预报系统,将成为赤潮防灾减灾的有力工具。     

基于WebGIS的长江口咸潮入侵预报系统的设计及应用

长江河口的咸潮入侵灾害严重影响了当地居民生活和工农业生产,咸潮入侵的监测及预报尤为重要。基于ArcGISEngine,使用Fortran和C#联合编程,完成了咸潮入侵预报服务系统建设。该系统集成咸潮入侵数值预报和经验模型预报,实现了咸潮入侵实时监测数据发布及历史数据查询、数值预报产品及咸潮入侵过程动态展示、单点盐度查询、咸潮预报动态发布等功能,为相关业务部门的咸潮入侵预报及政府部门的决策提供科学依据。     

基于POMgcs模式中国海及邻近海域三维温盐流数值预报海面温度的检验分析

对基于POMgcs海洋模式建立中国海及邻近海域三维温盐流数值预报系统的海面温度产品,进行检验分析。利用2011年预报的月平均海面温度数据同卫星观测的月平均海面温度资料相比较,发现三维温盐流数值预报系统预报偏高。此外,分别利用2011年GTS海洋观测海面温度数据和2012年2、3、4月份卫星融合海面温度数据,与该系统海面温度预报逐日产品进行检验分析。检验结果表明:预报精度随着预报时效逐渐降低;预报海面温度高于观测值1℃~2℃。     

数字海洋环境信息应用保障系统设计与实现

介绍了数字海洋技术的研究现状,分析了目前存在的问题,并进行了系统设计,包括信息收集与更新、信息综合管理、信息三维可视化和全球电子海图四个分系统。实现海洋环境信息的三维数字化显示与管理、综合分析应用,构建更加全面、丰富的海洋环境数字地球,有利于加速海洋环境信息建设,形成与海洋强国战略相适应的海洋环境信息保障体系。     

长江航道水下地形三维可视化研究

三维地形可视化技术是现代地理信息技术的研究热点,广泛应用于地理信息的各个领域。通过长江中游太平口水道水下地形的三维建模,阐述了三维地形可视化技术在长江航道测绘领域的应用与发展,通过实例介绍了航道三维立体可视化图的制作过程。     

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。     

“数字海底”--海底数据集成管理与可视化研究

针对目前"数字海底"建设中存在海底调查数据集成管理与三维可视化表达不足等问题,本文采用GIS技术,以黄河水下三角洲埕北海域为研究对象,利用地理空间数据集成理论与三维建模方法,建立了埕北海域三维海底空间数据库,实现了研究区域地形数据、地层数据、钻孔数据、表层沉积物数据的有效组织管理与可视化,并在此基础上,采用ArcGIS Engine 10.0,结合.NET平台,在Visual Studio 2010开发环境下,利用C#语言进行了二次开发,实现了基于C/S (Client/Server)架构的三维海底虚拟仿真系统的开发,设计了一套面向埕北海域的三维海底虚拟仿真原型系统。     

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...     

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.     

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。     

海洋油气田工程设施可视化查询系统

随着信息技术的发展,对基于数据库式的信息系统提出了更高的要求,如互联网图形用户界面、电子海图、数据可视化等更具交互性的操作方式。针对这种需求提出了一种新的解决方案：以ION为基础结合ASP技术,采用目前流行的三层Browser／Server体系结构。其中,ION可实现电子海图的可视化,而ASP可实现动态查询功能．     

长江航道三维可视化系统设计与实现

为满足航道工程的信息化和可视化需求,采用VPB和OSG相结合的引擎进行长江航道三维可视化系统开发,并从开发平台选取、可视化系统的结构和功能设计、多源数据获取与处理等多个方面,阐述了设计与实现的关键环节,取得了较好的三维可视化效果,研究技术路线将为海洋与内河航道场景三维可视化系统研发提供重要参考。     

海上油气平台和海底电缆管道信息化系统的设计与应用

为加强对海上油气平台和海底电缆管道的信息化管理,为海洋管理部门的使用审批和相关企业的安全生产提供信息服务和决策支持,文章基于国家海域动态监视监测管理系统,设计开发海上油气平台和海底电缆管道信息化系统。该系统采用多层架构体系,具有较强的扩展性;分为数据整理、行政审批、统计分析、综合展示和系统管理5个功能模块,采用面向服务的软件架构、模型驱动的系统设计和开发以及MVC技术框架等关键技术,实现数据标准化和共享化、审批全过程管理以及二/三维可视化等功能。目前系统运行状况良好,已获取大量海上油气平台和海底电缆管道信息,在三维展示方面仍需完善。