【摘要】：隨著海洋科學(xué)研究和地球科學(xué)研究的發(fā)展,每天都會(huì)產(chǎn)生大量的科學(xué)數(shù)據(jù),對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化研究對(duì)于海洋開(kāi)發(fā)、漁業(yè)捕撈、海洋航運(yùn)、海洋國(guó)防具有重大意義。本文基于“全球高分辨率海洋再分析產(chǎn)品應(yīng)用示范”課題中的海流數(shù)據(jù)可視化目的進(jìn)行展開(kāi),對(duì)于流線可視化中盡量多地表現(xiàn)流線特征和流線結(jié)果清晰兩個(gè)對(duì)立的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行研究,最后提出一種基于度量標(biāo)準(zhǔn)的流線可視化方法。首先,介紹了本課題研究海流可視化的目的與意義,對(duì)于國(guó)內(nèi)外的矢量場(chǎng)可視化和海流可視化研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析與總結(jié),并結(jié)合全球再分析海流數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn),提出設(shè)計(jì)再分析海流可視化系統(tǒng)。其次,對(duì)于基于點(diǎn)圖標(biāo)的矢量可視化、基于幾何的矢量可視化、基于紋理的矢量可視化和基于特征的矢量可視化的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分析,選定基于點(diǎn)圖標(biāo)、基于幾何、基于紋理三種方式作為本文主要研究方向。然后,重點(diǎn)闡述了基于紋理的矢量場(chǎng)可視化和基于流線的矢量場(chǎng)可視化兩種算法,并在基于流線的矢量場(chǎng)的流線生成與流線繪制步驟中間,考慮到太多相似流線聚集在一起,造成流線冗余的情況,并且也沒(méi)有突出流線的關(guān)鍵特征,提出了描述流線之間相似性的度量標(biāo)準(zhǔn),度量標(biāo)準(zhǔn)受到了兩條流線之間的歐式距離的主要影響,并且兩條流線之間的形狀和方向?qū)ζ溆绊懸埠艽?并提出公式進(jìn)行系統(tǒng)闡述。在傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上,以控制變量法為主要實(shí)驗(yàn)方法,驗(yàn)證基于度量標(biāo)準(zhǔn)的流線繪制方法的可適用性。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在傳統(tǒng)的流線繪制算法中加入基于度量標(biāo)準(zhǔn)的流線繪制算法,可以去除多余重復(fù)的流線,保留含有大量特征的流線,可以根據(jù)海流的特征自適應(yīng)地繪制出流線,然后用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于度量標(biāo)準(zhǔn)的流線繪制算法中參數(shù)對(duì)于繪制效果的影響,并得出一組最好的參數(shù),應(yīng)用于最終的再分析海流可視化系統(tǒng)之中。最后,實(shí)現(xiàn)了再分析海流可視化系統(tǒng),在系統(tǒng)之中,不僅將基于度量標(biāo)準(zhǔn)的可視化算法集成進(jìn)系統(tǒng)之中,同時(shí),實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)圖標(biāo)可視化和基于紋理的可視化,從而更好的顯示海流數(shù)據(jù)。
【圖文】：

利用箭頭的方向表示海流運(yùn)動(dòng)的方向，利用長(zhǎng)度屬性表示大小，如圖2.4 所示。圖 2.4 點(diǎn)圖標(biāo)常見(jiàn)形狀基于點(diǎn)圖標(biāo)的海流可視化方式作為一種簡(jiǎn)單的方式被很多要求并不是很高的系統(tǒng)所采用，但是其具有一定的缺點(diǎn)，點(diǎn)圖標(biāo)繪制出來(lái)的矢量圖因?yàn)槊總�(gè)圖標(biāo)之間沒(méi)有連續(xù)，所以不能體現(xiàn)數(shù)據(jù)場(chǎng)的連續(xù)特征。在面對(duì)大量的海流數(shù)據(jù)的可視化中，在圖像之中繪制大量的箭頭會(huì)導(dǎo)致圖像混亂并且降低可視化效果。并且如果為了減小繪制的混亂而減少箭頭的數(shù)量，會(huì)缺失海流矢量場(chǎng)中的特征區(qū)域，同時(shí)，少量的箭頭也表達(dá)不清晰海流矢量區(qū)域。鑒于以上的原因，對(duì)于數(shù)據(jù)量小且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)，適合使用基于點(diǎn)圖標(biāo)的映射方式進(jìn)行可視化。（二）基于流線的海流場(chǎng)映射技術(shù)流線、跡線、脈線和時(shí)線等線性展示方式是海流可視化的主要表示形式，不同的是

過(guò)積分之后的點(diǎn) p 會(huì)出現(xiàn)兩種情況第一種是點(diǎn)行下一次的積分，第二種情況是沒(méi)有落在網(wǎng)格將 p 點(diǎn)轉(zhuǎn)換到所落區(qū)域周圍的網(wǎng)格點(diǎn)上面。當(dāng)?shù)乃俣扔?( )kV p 表示。對(duì)待稀疏數(shù)據(jù)的插值和最終顯示產(chǎn)生巨大影響，相似地，積分方法的果。的海流場(chǎng)映射技術(shù)場(chǎng)中含有大量微小特征時(shí)，利用基于點(diǎn)圖標(biāo)的表達(dá)特征不明顯的問(wèn)題。基于紋理的映射方式以任何細(xì)微的特征都會(huì)被展現(xiàn)。點(diǎn)噪聲法[22]和中最常用的兩種，在點(diǎn)噪聲方法中，首先是應(yīng)成紋理的基本單元，將大量這樣的隨機(jī)位置、噪聲紋理，然后沿著向量的方向?qū)υ肼暭y理進(jìn)了向量場(chǎng)的方向，如圖 2.5 所示，，是基于紋理
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P714

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4 張晗s

本文編號(hào)：2614190