海洋環(huán)境數(shù)據(jù)場(chǎng)建模與可視化技術(shù)研究.pdf

1、隨著海洋在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事領(lǐng)域的戰(zhàn)略意義日漸凸顯，人們對(duì)海洋的探索和研究呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢(shì)。誰能夠掌握海洋的客觀規(guī)律，充分利用海洋資源，誰就占據(jù)了發(fā)展的先機(jī)。海洋環(huán)境數(shù)據(jù)分析是海洋探索的重要手段，為海洋環(huán)境數(shù)據(jù)建立符合海洋特點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)模型，是充分了解、利用海洋信息的前提；同時(shí)，對(duì)海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的可視化，使抽象數(shù)據(jù)直觀具體，將有利于人們掌握海洋的本質(zhì)和內(nèi)涵。
　　論文圍繞海洋環(huán)境數(shù)據(jù)場(chǎng)的建模、矢量場(chǎng)數(shù)據(jù)插值、矢量場(chǎng)可視化三方面內(nèi)容展開

2、研究，針對(duì)存在的問題，提出了相應(yīng)的解決方法和思路，論文的主要工作如下：
　?。?）在數(shù)據(jù)場(chǎng)建模方面，提出了基于時(shí)空格網(wǎng)二維基態(tài)修正模型的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)場(chǎng)建模方法。首先分析了海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)有模型的不足，提出了更符合海洋特點(diǎn)規(guī)律的海洋環(huán)境時(shí)空格網(wǎng)二維基態(tài)修正模型。該模型以同一年初始月數(shù)據(jù)為基態(tài)數(shù)據(jù)，以差文件的形式存儲(chǔ)其他月份數(shù)據(jù)，形成“基態(tài)年不同月份”數(shù)據(jù)維度；然后以該維度中各月份數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)不同年的相應(yīng)月份再次記錄差文件

3、，構(gòu)建“不同年相同月份”數(shù)據(jù)維度，從而形成二維基態(tài)修正模型。最后基于此模型，實(shí)現(xiàn)了海洋環(huán)境數(shù)據(jù)建模。提出的模型較大限度地減少了數(shù)據(jù)冗余，更有利于海洋環(huán)境數(shù)據(jù)的分析。
　?。?）在矢量場(chǎng)插值方面，基于流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特點(diǎn)，提出了基于拉格朗日流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型的矢量場(chǎng)數(shù)據(jù)插值算法。算法首先對(duì)所研究區(qū)域內(nèi)的流體進(jìn)行拉格朗日質(zhì)點(diǎn)建模；然后選取距離待插值點(diǎn)最近的六個(gè)采樣點(diǎn)，基于拉格朗日模型估算其下一時(shí)刻的位置；利用采樣點(diǎn)前后兩個(gè)時(shí)刻的位置坐標(biāo)

4、，解算出區(qū)域流體運(yùn)動(dòng)方程的待定系數(shù)；最后根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程確定待插值點(diǎn)運(yùn)動(dòng)后的位置坐標(biāo)，進(jìn)而反推出任一點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)。算法采用二次多項(xiàng)式對(duì)區(qū)域流體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行擬合，更符合區(qū)域流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所得插值結(jié)果更為精確。
　?。?）在矢量場(chǎng)可視化方面，分析了經(jīng)典線積分卷積及其改進(jìn)算法在表達(dá)矢量場(chǎng)強(qiáng)度方面存在的不足，提出了一種基于場(chǎng)強(qiáng)驅(qū)動(dòng)的紋理可視化算法。算法首先將矢量場(chǎng)強(qiáng)度與輸入噪聲紋理結(jié)合，生成場(chǎng)強(qiáng)驅(qū)動(dòng)的輸入噪聲紋理；然后利用線積分卷積得到灰度輸出紋