本文關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境的可視化仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：海洋信息需要大量的數(shù)據(jù)描述,存儲(chǔ)容量大,而且格式不同；這些數(shù)據(jù)在時(shí)間、空間位置上有關(guān)聯(lián)。如何將海量的數(shù)據(jù)以直觀的方式表達(dá)是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)方向,涉及大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)圖示化等相關(guān)領(lǐng)域。論文嘗試將海洋數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形元素直觀的顯示出來(lái),可以為相關(guān)管理機(jī)構(gòu)提供快速?zèng)Q策的依據(jù),并且可以發(fā)現(xiàn)更多有用的信息以及隱藏在數(shù)據(jù)背后的規(guī)律,特別是當(dāng)數(shù)據(jù)量較大、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí),使用該技術(shù)來(lái)表達(dá)其信息是直觀、有效的。論文將海浪、海冰的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及溢油模擬用可視化技術(shù)表達(dá),形象地顯示出海上環(huán)境信息,提供快速了解海洋環(huán)境的方法,也增添了一種交流海洋信息的方法。論文使用Visual Studio 2010中的MFC作為界面框架,OpenGL作為三維(3D)可視化渲染引擎,百度地圖JavaScript API作為顯示地理信息和二維(2D)可視化的工具,完成了海洋數(shù)據(jù)可視化仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì),論文主要完成的工作內(nèi)容有：1.在MFC下搭建OpenGL的3D可視化程序框架,實(shí)現(xiàn)海浪3D可視化；并調(diào)用百度地圖JavaScript API,實(shí)現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)的2D可視化。2.探索數(shù)據(jù)可視化的算法：論文研究了使用OpenGL實(shí)現(xiàn)海浪的3D可視化方法,以及使用顏色映射算法在百度地圖上實(shí)現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)2D可視化。3.海浪數(shù)據(jù)可視化：對(duì)海浪數(shù)據(jù)進(jìn)行了3D可視化和2D可視化。3D可視化使用基于幾何模型的標(biāo)準(zhǔn)正弦函數(shù)對(duì)海面海浪進(jìn)行建模；并使用投影網(wǎng)格算法對(duì)大規(guī)模海面進(jìn)行網(wǎng)格劃分,從而提高計(jì)算和渲染速度。同時(shí)對(duì)海浪的離散網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：剔除陸地上的無(wú)效數(shù)據(jù),并使用距離反比權(quán)重插值(IDW)算法將離散數(shù)據(jù)連續(xù)化。在繪制海浪模型時(shí),海面網(wǎng)格對(duì)海浪數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣,實(shí)時(shí)生成海浪。為了增加模型的真實(shí)感,使用紋理貼圖技術(shù)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行貼圖。最后使用OpenGL渲染引擎對(duì)海浪模型渲染,實(shí)現(xiàn)海浪數(shù)據(jù)的3D可視化。海浪數(shù)據(jù)2D可視化使用百度地圖JavaScript API實(shí)現(xiàn)：需要先將預(yù)處理的海浪數(shù)據(jù)中的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換成百度經(jīng)緯度,并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為JavaScript對(duì)象。再使用顏色映射算法將海浪波高數(shù)據(jù)與顏色進(jìn)行映射。最后使用百度地圖JavaScriptAPI函數(shù)進(jìn)行繪制渲染,實(shí)現(xiàn)對(duì)海浪數(shù)據(jù)的2D可視化。4.基于百度地圖的海冰數(shù)據(jù)2D可視化：方法和海浪數(shù)據(jù)2D可視化相似。先對(duì)海冰數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,再使用顏色映射算法把海冰數(shù)據(jù)在百度地圖上2D可視化。5.海面溢油模擬及可視化：對(duì)海上溢油事故進(jìn)行模擬,并將模擬數(shù)據(jù)在百度地圖上2D可視化。溢油模擬可視化分為三個(gè)部分,分別為輸入部分：溢油的各種屬性的初始化；溢油行為計(jì)算部分：根據(jù)溢油模型計(jì)算溢油的漂移擴(kuò)散等過(guò)程；輸出部分：把溢油行為變化數(shù)值轉(zhuǎn)化為圖像數(shù)據(jù)并在百度地圖上可視化。模擬了溢油在東南風(fēng)、西北風(fēng)作用下10天內(nèi)漂移、擴(kuò)散、蒸發(fā)等行為變化,并將模擬數(shù)值在百度地圖上進(jìn)行2D可視化。論文在該平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了海浪數(shù)據(jù)的3D和2D可視化、海冰數(shù)據(jù)的2D可視化、溢油事故模擬及2D可視化,為管理人員的決策提供快速支持。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P714;TP391.9

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