【摘要】：隨著時(shí)代的發(fā)展，越來(lái)越多的國(guó)家和一些國(guó)際組織開(kāi)始重視開(kāi)發(fā)高級(jí)別層次地理空間信息可視化平臺(tái)。“數(shù)字海洋”是隨“數(shù)字地球”應(yīng)運(yùn)而生的。它的海洋空間信息主要通過(guò)地球衛(wèi)星，海上探測(cè)器，海底遙感設(shè)備來(lái)獲取。然后將這些海量的數(shù)據(jù)（比如海底地形，海洋要素，海洋生物）通過(guò)仿真技術(shù)，以三維立體的方式將海洋虛擬現(xiàn)實(shí)出來(lái)。作為“數(shù)字海洋”中十分關(guān)鍵的技術(shù)支撐環(huán)節(jié)，研究和開(kāi)發(fā)面向海洋空間數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化新理論與方法，尤其是基于特征的可視化新理論與方法，以及對(duì)海洋環(huán)境模擬再現(xiàn)與仿真的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，并將它們應(yīng)用于海洋研究與實(shí)踐，無(wú)疑具有十分重大和現(xiàn)實(shí)的意義。 本文研究了在有限的圖形處理和計(jì)算處理資源支持下，面對(duì)海量的高分辨率海底地形地貌數(shù)據(jù)，采用優(yōu)化的算法和策略，實(shí)現(xiàn)渤海任意區(qū)域3D場(chǎng)景的高度真實(shí)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、可交互的立體顯示和漫游。以海量數(shù)據(jù)的金字塔模型和LOD算法為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分層、分塊、存儲(chǔ)和調(diào)度策略等一系列預(yù)處理流程和方法，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速高效調(diào)度和渲染并取得良好效果。 該平臺(tái)是在NASAWorldWind框架下開(kāi)發(fā)的一套基于Web的渤海地形地貌信息動(dòng)態(tài)展示平臺(tái)。通過(guò)此平臺(tái)，用戶可以通過(guò)經(jīng)緯度信息來(lái)動(dòng)態(tài)加載海底地形數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)漫游；根據(jù)地理位置和時(shí)間變化動(dòng)態(tài)生成各種海洋要素結(jié)果，使用戶在進(jìn)行海底漫游時(shí)，可實(shí)時(shí)查詢?cè)搱?chǎng)景所在地理位置附近的各海洋要素?cái)?shù)據(jù)的可視化結(jié)果；根據(jù)地理位置對(duì)渤海海底地形地貌的等深線實(shí)時(shí)可視化展示以及手動(dòng)添加各種海洋模型（鉆井平臺(tái)和油船等）。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：P714.7
【圖文】：

基于 W eb 的 三維 可 視化 及 渤海 地 形地 貌 示范 平 臺(tái)研 究 2 平 臺(tái)設(shè) 計(jì) 與數(shù) 據(jù) 處 理 本 文 提 出 的 三 維 可 視 化 平 臺(tái) 是 在 基 于 渤 海 GI S 數(shù) 據(jù) 的 基 礎(chǔ) 上 ， 在Wo r l d Wi n d 框 架 下 開(kāi) 發(fā) 的 一 套 基 于 We b 的 渤 海 地 形 地 貌 信 息 動(dòng) 態(tài) 展 示 平 臺(tái)[ 8 ] 。用戶 可 以 通過(guò) 經(jīng) 緯 度 信息 來(lái) 動(dòng) 態(tài)加 載 海 底地 形 數(shù) 據(jù) 并進(jìn) 行 實(shí) 時(shí)動(dòng) 態(tài) 漫 游， 根據(jù) 地 理位 置 和 時(shí)間 變 化 動(dòng) 態(tài)生 成 各 種海 洋 要 素結(jié) 果 ， 使 用戶 在 進(jìn) 行海 底 漫 游 時(shí)， 可 實(shí) 時(shí)查 詢 該 場(chǎng)景 所 在 地 理位 置 附 近的 各 海 洋要 素 數(shù) 據(jù) 的可 視 化 結(jié)果 ； 根據(jù) 地理 位 置 對(duì)渤 海 海 底地 形 地 貌 的等 深 線 實(shí)時(shí) 可 視 化展 示 以 及 手動(dòng) 添 加 各種 海 洋 模型 （鉆 井 平臺(tái) 和油 船 等） ，效 果 圖如 圖 2- 1 所示 ：

圖 2 -2 體 系結(jié) 構(gòu)圖 數(shù)據(jù) 層 是 三維 可 視 化及 渤 海 地形 地 貌 示范 平 臺(tái) 的 數(shù)據(jù) 來(lái) 源 (由 國(guó) 家 海洋 局 北 分 局 提 供) ， 主 要 負(fù)責(zé) 海 洋 三維 空 間 數(shù)據(jù) 的 讀 寫(xiě) 和存 儲(chǔ) 。 其中 包 括 了 渤海 海 洋 形 地 貌 數(shù)據(jù) 和 渤 海 海洋 要 素 數(shù)據(jù) ， 其中 渤海 海 洋 地 形地 貌 數(shù) 據(jù)主 要 有 多波 束 測(cè) 、 旁 掃 聲納 、 淺 地 層剖 面 等 數(shù)據(jù) ， 海 洋要 素 數(shù) 據(jù) 主要 包 括 向量 場(chǎng) 數(shù) 據(jù) （浪 高 、 速 、 風(fēng) 速等 ） 和 標(biāo) 量場(chǎng) 數(shù) 據(jù) （溫 度 、 鹽度 、 密 度 、潮 位 等 ）。這 些 海 量數(shù) 據(jù) 經(jīng) 特 殊的 建 模、 分 塊 、分 層 處理 后會(huì) 按 照 地 理坐 標(biāo) 位置 和分 辨 率 來(lái) 存儲(chǔ) 到 or a c l e據(jù) 庫(kù) 中 ，并 為 數(shù)據(jù) 可 視 化展 示 提 供統(tǒng) 一 接 口， 提 高 系統(tǒng) 可 復(fù) 用性 。 邏輯 業(yè) 務(wù) 層通 過(guò) 對(duì) 數(shù)據(jù) 層 訪 問(wèn)， 實(shí) 現(xiàn) 所有 的 業(yè) 務(wù) 邏輯 。 其 中海 底 數(shù) 據(jù)可 視 化 利 用 Di re c t 9 .0 S DK 對(duì) 實(shí) 時(shí) 讀入 內(nèi)存 的 分塊 海底 地 形數(shù) 據(jù)進(jìn) 行 實(shí)時(shí) 渲染 。 標(biāo)量 場(chǎng) 洋 要 素 數(shù)據(jù) 采 用 體 繪制 算 法 、面 繪 制 算法 、 非 規(guī) 則數(shù) 據(jù) 場(chǎng) 可視 化 等 經(jīng) 典算 法 ， 過(guò) 使 用 ID L交 互 數(shù)據(jù) 語(yǔ) 言 對(duì) 基于 標(biāo) 量 的海 洋 要 素 數(shù)據(jù) 進(jìn) 行 實(shí)時(shí) 渲 染。 矢 量 場(chǎng) 海 要 素 數(shù) 據(jù)采 用 直 接 可視 化 ， 基 于 幾 何 形狀 的 可 視 化， 特 征 可視 化 技 術(shù) 。通 過(guò) 使

圖 2 - 3 功 能結(jié) 構(gòu)圖 1 海底 地 形可 視 化 模塊 ： 該 模塊 是 本 文需 要 重 點(diǎn) 講解 的 模 塊， 根 據(jù) 國(guó)家 海 局北 海分 局 提供 海 量 地形 數(shù) 據(jù) ， 為用 戶 提 供 良好 的 實(shí) 時(shí) 36 0 ° 海底 多 分 辨 率漫 游 用戶 可 以 根據(jù) 海 底 地形 的 某 一 點(diǎn)或 某 一 區(qū)域 的 位 置 信息 來(lái) 查 詢?cè)?點(diǎn) 或 該區(qū) 域 的 對(duì)應(yīng) 的 海 洋要 素 信 息， 模 塊 的具 體 實(shí) 現(xiàn)將 在 后 面 的章 節(jié) 中 進(jìn)行 詳 細(xì) 的介 紹 。 2 海洋 要 素可 視 化 模塊 ： 該 模塊 主 要 是將 各 種 海 洋要 素 數(shù) 據(jù)以 不 同 的形 式 示在 用 戶 面前 ， 使 用 戶可 以 全 方位 的 了 解和 預(yù) 測(cè) 海 洋信 息 的 變化 。 該 模 塊的 所 海洋 要素 數(shù) 據(jù)由 國(guó) 家 海洋 局 北海 分局 提 供 。 該模 塊 的繪 制是 通 過(guò)I D L7 .0 提供 相 接口 來(lái) 實(shí) 現(xiàn)， 具 體 分 為標(biāo) 量 場(chǎng) 可視 化 （ 溫度 、 鹽 度 、密 度 、 氣 溫 、 氣 壓、 濕 度 要素 ） 與 向量 場(chǎng) ( 波 、浪 、 海 流 、風(fēng) 等 海 洋要 素 ） 。其 中 標(biāo) 量 場(chǎng)可 視 化 主 要運(yùn) 用 ID L7 . 0提 供 的 等值 線 ，立 方圖 繪 制 接 口進(jìn) 行 繪制 ，向 量 場(chǎng) 可 視化 主 要 運(yùn) 用了 直 可視 化， 特 征可 視 化 相 應(yīng)的 接 口 進(jìn) 行繪 制 。 由 于 I D L7 . 0 已經(jīng) 提供 了 具 體 的接 口

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本文編號(hào)：2803500