發(fā)布時間：2017-08-18 11:29

  本文關(guān)鍵詞：電子海圖的交互設(shè)計與水文氣象數(shù)據(jù)的信息融合技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 電子海圖 交互設(shè)計 水文氣象數(shù)據(jù) 可視化 融合

【摘要】：隨著經(jīng)濟全球化的高速發(fā)展,海洋經(jīng)濟也日益突飛猛進,伴隨而來的是海上船舶運輸行業(yè)的蓬勃發(fā)展。船舶航行在海上,航行安全對于船舶駕駛?cè)藛T來說始終是放在首位的。電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)在船舶航行中起著不可替代的作用。隨著計算機和電子科技迅猛發(fā)展, ECDIS在提高和完善基本功能的基礎(chǔ)上,不斷疊加融合其他輔助導(dǎo)航信息。在滿足高效準(zhǔn)確性的要求下,電子海圖的功能體系日趨完善和豐富。海洋水文氣象數(shù)據(jù)信息作為船舶航行安全的重要參考信息,其在電子海圖上的表達方式,直接影響著船舶駕駛?cè)藛T對于海洋水文氣象環(huán)境的解讀,并影響使用的準(zhǔn)確性和難易程度。本文利用科學(xué)計算可視化的手段,將大規(guī)模的海洋水文氣象數(shù)據(jù)信息可視化為圖形圖像,從而以直觀的形式呈現(xiàn)出來,然后再將生成好的海洋水文氣象信息圖形圖像融合到電子海圖中。通過這種科學(xué)可視化圖形圖像的方式,使得海洋水文氣象數(shù)據(jù)更加直觀方便地服務(wù)于船舶航行導(dǎo)航中。本文在7Cs公司研發(fā)的電子海圖SDK基礎(chǔ)上,利用Qt圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架,基于MVC架構(gòu),從軟件工程的角度,開發(fā)集成和實現(xiàn)電子海圖基本功能模塊。在此基礎(chǔ)上,對多源異構(gòu)海洋水文氣象數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,然后進行科學(xué)計算可視化生成圖形圖像,并最終融合到電子海圖中。本論文將從以下三個方面進行探討和論述：1)電子海圖系統(tǒng)總體交互的設(shè)計和實現(xiàn)基于MVC架構(gòu)和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計理念,在電子海圖顯示與信息系統(tǒng)中,設(shè)計電子海圖相關(guān)模型與用戶視圖界面之間的交互方法。通過設(shè)計中間控制器基類,將模型與視圖連接起來,然后將電子海圖系統(tǒng)中的所有功能進行合并和歸類,并設(shè)計成不同的控制器子類�？刂破鞯脑O(shè)計采用單件模式,通過不同功能類和操作狀態(tài)的切換,完成電子海圖相關(guān)模型與用戶界面之間的交互響應(yīng),有效地解決了系統(tǒng)功能較多,操作相互重疊以及輸入輸出相對頻繁的應(yīng)用問題。2)電子海圖系統(tǒng)融合海洋水文氣象數(shù)據(jù)信息可視化的技術(shù)研究與實現(xiàn)電子海圖系統(tǒng)基本功能的開發(fā)借助于第三方的電子海圖SDK,海洋水文氣象數(shù)據(jù)可視化圖形圖像是基于OpenGL渲染管線進行渲染繪制的。為了解決電子海圖與數(shù)據(jù)可視化之間底層渲染繪制不兼容的問題,故借助軟件工程中軟件重用的思想,在應(yīng)用層上,借助數(shù)字圖像融合處理技術(shù),通過位圖圖像在設(shè)備上下文之間的拷貝以及融合處理,從而將兩者的渲染效果疊加到一塊,電子海圖與海洋水文氣象數(shù)據(jù)信息可視化之間的融合問題最終得到解決。3)電子海圖與等值線、彩色剖面、矢量箭頭以及衛(wèi)星云圖等可視化效果的融合根據(jù)海洋水文氣象數(shù)據(jù)的種類和要素的不同,針對標(biāo)量數(shù)據(jù)采用等值線或者彩色剖面的算法,矢量數(shù)據(jù)采用矢量箭頭的方法,分別進行可視化渲染繪制,并融合到電子海圖系統(tǒng)中。此外對衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)進行可視化,且一并實現(xiàn)融合處理,從而豐富和擴展了電子海圖系統(tǒng)的功能以及海洋水文氣象數(shù)據(jù)信息在電子海圖中的表現(xiàn)方式。通過對電子海圖系統(tǒng)從軟件交互設(shè)計到基本功能開發(fā),再到與海洋水文氣象數(shù)據(jù)科學(xué)計算可視化圖形圖像的融合,使得電子海圖系統(tǒng)的功能不斷提高和完善,使得船舶駕駛?cè)藛T對于海洋水文氣象數(shù)據(jù)信息的利用更加容易、直觀和準(zhǔn)確。同時信息融合技術(shù)的研究和實現(xiàn),為以后電子海圖融合其他更加復(fù)雜的可視化效果提供了參考和借鑒。
【關(guān)鍵詞】：電子海圖 交互設(shè)計 水文氣象數(shù)據(jù) 可視化 融合
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U675.81
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1. 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 交互設(shè)計研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 電子海圖與海洋水文氣象數(shù)據(jù)可視化融合的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 研究目的和意義17-18
• 1.3.1 研究目的17-18
• 1.3.2 研究意義18
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)18-20
• 2. 相關(guān)理論和技術(shù)20-29
• 2.1 交互設(shè)計相關(guān)理論20-22
• 2.1.1 MVC架構(gòu)模式20-21
• 2.1.2 Qt圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)框架21-22
• 2.2 電子海圖相關(guān)理論和技術(shù)22-25
• 2.2.1 電子海圖分類、組成和基本功能22-23
• 2.2.2 電子海圖標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范23-24
• 2.2.3 電子海圖投影24-25
• 2.3 水文氣象數(shù)據(jù)可視化相關(guān)理論和技術(shù)25-29
• 2.3.1 水文氣象信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(MD-Builder)26-27
• 2.3.2 水文氣象數(shù)據(jù)可視化方法介紹27-29
• 3. 電子海圖的交互設(shè)計與實現(xiàn)29-38
• 3.1 需求分析和功能列表29-34
• 3.2 電子海圖SDK簡介34
• 3.3 具體交互設(shè)計與實現(xiàn)34-38
• 4. 電子海圖與水文氣象數(shù)據(jù)的信息融合技術(shù)研究和實現(xiàn)38-45
• 4.1 電子海圖與傳統(tǒng)水文氣象信息可視化融合技術(shù)的研究和實現(xiàn)38-41
• 4.2 電子海圖與衛(wèi)星云圖可視化的融合技術(shù)研究與實現(xiàn)41-43
• 4.3 電子海圖與臺風(fēng)路徑可視化的融合技術(shù)研究與實現(xiàn)43-45
• 5. 電子海圖與水文氣象數(shù)據(jù)融合效果展示45-53
• 5.1 電子海圖與傳統(tǒng)海洋水文氣象信息可視化的融合效果展示45-50
• 5.1.1 海洋水文氣象標(biāo)量場數(shù)據(jù)可視化效果47-49
• 5.1.2 海洋水文氣象矢量場可視化效果49-50
• 5.2 電子海圖與衛(wèi)星云圖可視化的融合效果展示50-51
• 5.3 電子海圖與臺風(fēng)路徑可視化的融合效果展示51-53
• 6. 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 總結(jié)53-54
• 6.2 展望54-55
• 參考文獻55-58
• 致謝58-60
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果60

【參考文獻】

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本文編號：694342