本文關(guān)鍵詞：全球海洋水體三維建模理論與技術(shù)研究　出處：《解放軍信息工程大學(xué)》2014年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 全球海洋水體 極地冰體 菱形棱柱網(wǎng)格 四面體細(xì)分 體函數(shù)內(nèi)插算法 稀疏八叉樹(shù)索引

【摘要】：海洋科學(xué)在20世紀(jì)后半葉得到迅速發(fā)展,人們逐漸認(rèn)識(shí)到海洋在全球環(huán)境與人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。從20世紀(jì)90年代起,遠(yuǎn)洋與近海并重已經(jīng)成為國(guó)際海洋學(xué)的研究趨勢(shì),并呈現(xiàn)出鮮明的全球性、整體性、系統(tǒng)性的特點(diǎn)。全球海洋水體研究是從全球視角研究海洋環(huán)境的基礎(chǔ),在洋流監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境治理、極地科考中都占據(jù)著重要地位。在全球范圍對(duì)海洋水體、兩極冰體進(jìn)行三維建模、仿真和分析成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)全球海洋水體、極地冰體的三維建模與可視化需求,從三維幾何模型、全球海洋水體網(wǎng)格模型、數(shù)據(jù)組織存儲(chǔ)模型等方面展開(kāi)研究,主要成果有:1、通過(guò)分析全球海洋水體的空間結(jié)構(gòu)特征,提出空間要素的幾何形態(tài)與空間要素所在空間維度存在如下關(guān)系:空間要素的維數(shù)與其所在空間的空間維數(shù)相等時(shí),要素的邊界就代表了其幾何形態(tài);當(dāng)空間要素的維數(shù)低于其所在空間的空間維數(shù)時(shí),要素的邊界并不能代表要素的幾何形態(tài),還需要增加若干低維的型值點(diǎn)或型值線(也稱(chēng)骨架線)才能完整描述空間要素的幾何形態(tài)。在此基礎(chǔ)上,提出了“上、下表面縫合于海岸線構(gòu)成海洋水體幾何邊界”的全球海洋水體宏觀幾何形態(tài)的概念模型。其中,近似球面的海洋大地水準(zhǔn)面或?qū)崪y(cè)的海洋上表面為全球海洋水體的上表面,崎嶇不平的海底地形表面為下表面,上、下兩個(gè)曲面縫合于海岸線構(gòu)成海洋水體幾何邊界。全球海洋水體三維幾何模型為建立全球海洋水體空間網(wǎng)格,并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建全球海洋環(huán)境數(shù)據(jù)組織管理提供了理論支撐。2、提出了全球海洋水體菱形棱柱網(wǎng)格模型。首先,基于正八面體的球面四元三角網(wǎng)格(QTM)設(shè)計(jì)了地球表面菱形網(wǎng)格劃分方法,并通過(guò)徑向劃分實(shí)現(xiàn)對(duì)全球海洋水體的立體網(wǎng)格剖分,形成基于八叉樹(shù)規(guī)則的菱形棱柱立體網(wǎng)格剖分模型。然后,設(shè)計(jì)了菱形棱柱網(wǎng)格單元編碼方案及其與空間坐標(biāo)的換算方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于菱形棱柱網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)了對(duì)全球海洋水體規(guī)則化、多層次、唯一性的剖分與編碼,為全球海洋環(huán)境數(shù)據(jù)組織提供了基礎(chǔ)。3、針對(duì)全球海洋環(huán)境數(shù)據(jù)多源、多分辨率、海量的特點(diǎn)和集成管理的應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)了菱形棱柱網(wǎng)格存儲(chǔ)方案,論述了影像、高程、海水場(chǎng)數(shù)據(jù)(溫度、鹽度、密度等)向菱形棱柱網(wǎng)格轉(zhuǎn)換的流程;提出了稀疏八叉樹(shù)索引構(gòu)建與檢索算法,并基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了具體實(shí)現(xiàn)。4、針對(duì)海水場(chǎng)數(shù)據(jù)立體網(wǎng)格化處理中的插值問(wèn)題,提出了基于菱形棱柱四面體細(xì)分的體函數(shù)插值算法。首先,設(shè)計(jì)了菱形棱柱網(wǎng)格單元的頂點(diǎn)排序方法,提出了菱形棱柱網(wǎng)格單元的四面體細(xì)分算法。然后,分析了體函數(shù)的數(shù)學(xué)模型與擬合方法,提出了基于四面體的體函數(shù)插值算法。5、開(kāi)發(fā)了全球海洋水體三維建模與可視化試驗(yàn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)全球海底地形、海面高度、海水?dāng)?shù)據(jù)場(chǎng)等基礎(chǔ)環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織與管理,在中國(guó)周邊海水溫度、鹽度、密度數(shù)據(jù)組織和三維可視化、海洋水體數(shù)據(jù)建模等典型任務(wù)中得到應(yīng)用,驗(yàn)證了基于菱形棱柱立體網(wǎng)格的全球海洋水/冰體三維幾何模型與屬性場(chǎng)數(shù)據(jù)組織模型的有效性,為全球海洋水/冰體環(huán)境研究提供了新的工具和方法。
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：P71

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 嚴(yán)曉海,羅霞芬;海洋水體中懸浮泥砂含量與海洋光譜的關(guān)系[J];紅外研究;1984年01期

2 許祝華;趙新生;;海洋水體中的污染物分析及處理[J];海洋開(kāi)發(fā)與管理;2006年05期

3 沙晨燕;;人類(lèi)活動(dòng)加劇了對(duì)近岸及海洋水域生物地球化學(xué)過(guò)程的影響[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2011年04期

4 劉金;姜曉軼;李四海;;數(shù)字海洋水體模型建立與三維可視化技術(shù)研究[J];海洋通報(bào);2009年04期

5 倪科軍;;海洋水體油污染處理[J];科技信息(學(xué)術(shù)研究);2006年05期

6 王全林;;海洋水體原油污染存在形態(tài)及處置技術(shù)研究[J];安全、健康和環(huán)境;2009年07期

7 賈躍明;地球上的第四大生命域——地下深部的高溫生物圈[J];中國(guó)地質(zhì);1995年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 張旭;孫同華;;海洋水體中雙酚A的快速檢測(cè)方法研究[A];第五屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)摘要集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 周俊良 華東師范大學(xué)教授;海洋水體污染調(diào)查難度越來(lái)越大[N];文匯報(bào);2013年

2 趙希友 譯;深海封存二氧化碳[N];中國(guó)氣象報(bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 譚海;全球海洋水體三維建模理論與技術(shù)研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉媛;基于體模型的海洋水體三維可視化研究[D];蘭州交通大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1327425