基于Web的三维可视化及渤海地形地貌示范平台研究

发布时间：2020-08-25 08:37

【摘要】：随着时代的发展，越来越多的国家和一些国际组织开始重视开发高级别层次地理空间信息可视化平台。“数字海洋”是随“数字地球”应运而生的。它的海洋空间信息主要通过地球卫星，海上探测器，海底遥感设备来获取。然后将这些海量的数据（比如海底地形，海洋要素，海洋生物）通过仿真技术，以三维立体的方式将海洋虚拟现实出来。作为“数字海洋”中十分关键的技术支撑环节，研究和开发面向海洋空间数据场的可视化新理论与方法，尤其是基于特征的可视化新理论与方法，以及对海洋环境模拟再现与仿真的虚拟现实技术，并将它们应用于海洋研究与实践，无疑具有十分重大和现实的意义。 本文研究了在有限的图形处理和计算处理资源支持下，面对海量的高分辨率海底地形地貌数据，采用优化的算法和策略，实现渤海任意区域3D场景的高度真实、实时动态、可交互的立体显示和漫游。以海量数据的金字塔模型和LOD算法为基础，设计数据分层、分块、存储和调度策略等一系列预处理流程和方法，实现数据的快速高效调度和渲染并取得良好效果。 该平台是在NASAWorldWind框架下开发的一套基于Web的渤海地形地貌信息动态展示平台。通过此平台，用户可以通过经纬度信息来动态加载海底地形数据并进行实时动态漫游；根据地理位置和时间变化动态生成各种海洋要素结果，使用户在进行海底漫游时，可实时查询该场景所在地理位置附近的各海洋要素数据的可视化结果；根据地理位置对渤海海底地形地貌的等深线实时可视化展示以及手动添加各种海洋模型（钻井平台和油船等）。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P714.7
【图文】：

基于 W eb 的 三维 可 视化 及 渤海 地 形地 貌 示范 平 台研 究 2 平 台设 计 与数 据 处 理 本 文 提 出 的 三 维 可 视 化 平 台 是 在 基 于 渤 海 GI S 数 据 的 基 础 上 ， 在Wo r l d Wi n d 框 架 下 开 发 的 一 套 基 于 We b 的 渤 海 地 形 地 貌 信 息 动 态 展 示 平 台[ 8 ] 。用户 可 以 通过 经 纬 度 信息 来 动 态加 载 海 底地 形 数 据 并进 行 实 时动 态 漫 游， 根据 地 理位 置 和 时间 变 化 动 态生 成 各 种海 洋 要 素结 果 ， 使 用户 在 进 行海 底 漫 游 时， 可 实 时查 询 该 场景 所 在 地 理位 置 附 近的 各 海 洋要 素 数 据 的可 视 化 结果 ； 根据 地理 位 置 对渤 海 海 底地 形 地 貌 的等 深 线 实时 可 视 化展 示 以 及 手动 添 加 各种 海 洋 模型 （钻 井 平台 和油 船 等） ，效 果 图如 图 2- 1 所示 ：

图 2 -2 体 系结 构图 数据 层 是 三维 可 视 化及 渤 海 地形 地 貌 示范 平 台 的 数据 来 源 (由 国 家 海洋 局 北 分 局 提 供) ， 主 要 负责 海 洋 三维 空 间 数据 的 读 写 和存 储 。 其中 包 括 了 渤海 海 洋 形 地 貌 数据 和 渤 海 海洋 要 素 数据 ， 其中 渤海 海 洋 地 形地 貌 数 据主 要 有 多波 束 测 、 旁 扫 声纳 、 浅 地 层剖 面 等 数据 ， 海 洋要 素 数 据 主要 包 括 向量 场 数 据 （浪 高 、 速 、 风 速等 ） 和 标 量场 数 据 （温 度 、 盐度 、 密 度 、潮 位 等 ）。这 些 海 量数 据 经 特 殊的 建 模、 分 块 、分 层 处理 后会 按 照 地 理坐 标 位置 和分 辨 率 来 存储 到 or a c l e据 库 中 ，并 为 数据 可 视 化展 示 提 供统 一 接 口， 提 高 系统 可 复 用性 。 逻辑 业 务 层通 过 对 数据 层 访 问， 实 现 所有 的 业 务 逻辑 。 其 中海 底 数 据可 视 化 利 用 Di re c t 9 .0 S DK 对 实 时 读入 内存 的 分块 海底 地 形数 据进 行 实时 渲染 。 标量 场 洋 要 素 数据 采 用 体 绘制 算 法 、面 绘 制 算法 、 非 规 则数 据 场 可视 化 等 经 典算 法 ， 过 使 用 ID L交 互 数据 语 言 对 基于 标 量 的海 洋 要 素 数据 进 行 实时 渲 染。 矢 量 场 海 要 素 数 据采 用 直 接 可视 化 ， 基 于 几 何 形状 的 可 视 化， 特 征 可视 化 技 术 。通 过 使

图 2 - 3 功 能结 构图 1 海底 地 形可 视 化 模块 ： 该 模块 是 本 文需 要 重 点 讲解 的 模 块， 根 据 国家 海 局北 海分 局 提供 海 量 地形 数 据 ， 为用 户 提 供 良好 的 实 时 36 0 ° 海底 多 分 辨 率漫 游 用户 可 以 根据 海 底 地形 的 某 一 点或 某 一 区域 的 位 置 信息 来 查 询该 点 或 该区 域 的 对应 的 海 洋要 素 信 息， 模 块 的具 体 实 现将 在 后 面 的章 节 中 进行 详 细 的介 绍 。 2 海洋 要 素可 视 化 模块 ： 该 模块 主 要 是将 各 种 海 洋要 素 数 据以 不 同 的形 式 示在 用 户 面前 ， 使 用 户可 以 全 方位 的 了 解和 预 测 海 洋信 息 的 变化 。 该 模 块的 所 海洋 要素 数 据由 国 家 海洋 局 北海 分局 提 供 。 该模 块 的绘 制是 通 过I D L7 .0 提供 相 接口 来 实 现， 具 体 分 为标 量 场 可视 化 （ 温度 、 盐 度 、密 度 、 气 温 、 气 压、 湿 度 要素 ） 与 向量 场 ( 波 、浪 、 海 流 、风 等 海 洋要 素 ） 。其 中 标 量 场可 视 化 主 要运 用 ID L7 . 0提 供 的 等值 线 ，立 方图 绘 制 接 口进 行 绘制 ，向 量 场 可 视化 主 要 运 用了 直 可视 化， 特 征可 视 化 相 应的 接 口 进 行绘 制 。 由 于 I D L7 . 0 已经 提供 了 具 体 的接 口

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本文编号：2803500