地磁场空间结构和强度分布的可视化

发布时间：2022-01-22 05:51

　　地磁场与人类的生产生活密切相关,对地磁场进行研究有重要的理论意义和应用价值。科学可视化是研究地磁场的一个重要的手段,可以为地磁场的空间结构和强度分布提供丰富的表达形式,其中磁力线和磁壳是地磁场可视化中的两种常见的形式。本文主要利用磁力线和磁壳两种形式对地磁场的空间结构和强度分布进行可视化。磁力线可视化中有两个关键问题是种子点选取和磁力线追踪。种子点选取主要是确定磁力线追踪的起点,磁力线追踪则是以种子点为起点,产生出磁力线上的其他点。有效的地磁场磁力线可视化应该能够表现出地磁场的物理特征。从磁力线的物理含义上说,在磁场强度越大的区域,单位面积内的磁通量越大,表现在视觉效果上磁力线分布应该越密;反之在磁场强度越小的区域,磁力线越疏。因此可以将磁力线的疏密与磁场强度空间分布之间的相关性作为评价地磁场磁力线可视化效果的一个关键因素。对选取的每个磁力线种子点进行追踪都将生成一条磁力线,种子点的空间分布直接决定了磁力线的疏密。选取出能够真实反映地磁场强度空间分布的种子点,将提高地磁场磁力线可视化的有效性。针对通常基于磁经圈的均匀角度种子点选取算法绘制的磁力线不能客观反映地磁场强度空间分布的不足,本... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 磁力线可视化研究现状
        1.2.2 磁壳可视化研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 章节安排
2 地磁场的磁力线可视化
    2.1 磁力线种子点选取
        2.1.1 确定种子点所在磁经圈
        2.1.2 磁场强度线积分等分算法
    2.2 磁力线追踪
        2.2.1 数值积分法的基本原理
        2.2.2 五阶龙格库塔法
        2.2.3 数值积分法的变步长算法
        2.2.4 数值积分算法在磁力线追踪中的应用
    2.3 冗余磁力线过滤
        2.3.1 同区域种子点保留法
        2.3.2 磁赤道面分割法
        2.3.3 磁力线间隔判断法
    2.4 程序实现
        2.4.1 地磁场模型选取
        2.4.2 可视化工具介绍
        2.4.3 程序流程
    2.5 实验结果和分析
        2.5.1 磁力线疏密与磁场强度空间分布的匹配性
        2.5.2 冗余磁力线过滤算法效果分析
        2.5.3 磁场强度线积分等分算法与均匀种子点算法的对比
        2.5.4 磁场强度线积分等分算法在不同磁经度圈上的效果
    2.6 本章小结
3 地磁场的磁壳可视化
    3.1 磁壳面构造
    3.2 透明度渲染
    3.3 颜色映射
        3.3.1 颜色模型
        3.3.2 伪彩色算法
    3.4 程序实现
    3.5 实验结果和分析
        3.5.1 不同伪彩色算法的效果分析
        3.5.2 两种磁壳面构造方法的比较
        3.5.3 不同磁壳参数L值的效果分析
    3.6 本章小结
4 总结与展望
    4.1 本文总结
    4.2 未来展望
参考文献
发表文章
致谢



本文编号：3601658