基于非结构化三角网格的海洋流场可视化

针对二维流场可视化均是基于结构化网格流场数据的情况,提出一种基于非结构化三角网格的海洋流场可视化策略：使用流线表达流场,流线可视化的主要挑战是种子点放置问题,即流线的初始点,制定了非结构化三角网格下基于特征引导的种子点放置策略,合理放置流线初始点以利于表达流场特征;设计了基于网格密度的层次聚类算法,引入网格密度属性对流线进行聚类并基于聚类质心进行流线放置,在保留了FVCOM 模式数据的多密度性前提下提高了流线可视化效果。实验表明,该方法可以有效地保留流场特征,并且借助 FVCOM 模式的边界拟合性能在海湾、河道等地区取得良好的可视化效果;在此基础上,基于 Cesium引擎开发了基于流线聚类数据的动态流场可视化应用,其是 FVCOM 模式数据首次应用于动态粒子流场的一次尝试,并且具有较好的可视化效果。     

基于时空一致性的非结构化网格时变流场高效体绘制方法

时空一致性是时变流场的重要性质,也是加速时变数据可视化算法的关键.以硬件加速的光线投射算法(HRC)为框架,设计并实现了一种基于时空一致性的非结构化网格时变流场高效体绘制方法.首先提出一种分析非结构化网格单元和顶点数据时间一致性的方法,分别建立单元和顶点数据时间表,以降低绘制过程中的计算开销;然后设计一种单元和顶点数据相分离的GPU纹理结构,并采用一种小巧的单元梯度矩阵来降低显存开销;同时,设计了一种合理的数据调度策略,既能有效地避免绘制停顿,又使显存纹理结构更为紧致、高效.实验结果表明,该方法不仅明显地提高了绘制效率,而且具有更优显存空间利用率,能实现更大网格规模的非结构化网格时变流场数据体绘制.     

基于Python的海洋气象数据可视化技术研究

针对现有可视化方法在展示海洋气象数据时,存在可视化覆盖范围小、可视化数据量少的问题,文章提出基于Python的海洋气象数据可视化技术研究。对来自不同数据源、不同类型、不同格式的多源异构海洋气象数据,采用清洗、格式转换等方式实现同一化处理;绘制海洋气象数据体,并对其进行三维立体分割;利用Python技术,实现非结构化数据与结构化数据的可视化展现。实验结果表明,所提可视化方法可以实现对更大范围、更多数量的海洋气象数据的展示,具备更加理想的可视化效果。     

基于两级采样的非结构化网格流场多激波特征可视化方法

激波特征可视化是流场可视化的重要内容.目前主流的激波特征提取方法是先采用正则马赫数检测激波,再设计过滤算法去除噪声.已有方法在计算正则马赫数时,并未区分压力梯度和密度梯度;在过滤噪声时,有效性依赖于数据集本身,适应性和准确性差.当流场中存在强度不同的多激波特征时,往往在过滤噪声的同时也滤掉了"弱激波",且即便对于单激波特征,也常出现激波面不连通甚至断裂现象.论述了基于压力梯度计算正则马赫数的必要性;利用激波物理特性,结合光线投射算法优势,提出了一种基于两级采样的多激波特征可视化方法;并针对拓扑复杂的3D非结构化网格数据,在GPU上设计实现了算法.实验表明,该方法能自动识别并过滤噪声,即便对包含多激波特征的复杂流场,也具有很好的适应性和准确性,过滤效果明显优于已有方法,且对较大规模非结构化网格数据,绘制性能可满足实时交互.     

基于粒子纹理融合的流场可视化方法

基于纹理的可视化方法可以描述流场的整体结构，但传统方法计算耗时，生成可视化图像对比度比较低。从加速可视化整体流程出发，提出了一种基于粒子纹理融合的流场可视化方法。此方法首先随机产生一组噪声图像作为初始粒子分布图，然后依次将初始粒子分布图与根据流动而变形的数据网格加权融合得到粒子轨迹图，最后一帧帧彼此相邻的粒子轨迹图组成一个流场的动态显示。该方法具有独立于流场数据、绘制速度快、生成图像对比度高的特点，参数物理意义明显，不同参数选择可得到不同视觉效果的可视化输出结果，能够充分利用现有硬件图形显示加速设备,已经被成功应用于空间晶体生长实验流场数据的可视化，获得了较好的效果。     

嫦娥一号高能粒子分布数据的可视化

针对大规模嫦娥一号高能粒子数据,提出采用可视化分析其数据分布的一套方法.利用各时刻获取的粒子通量来图示高能粒子通量随时间的变化情况;并将一段时间内粒子通量分成若干区间,利用直方图显示不同通量范围内粒子数的统计分布;针对月表各点粒子通量所处的不同范围,给出月表不同通量区间内粒子分布的三维显示;基于月表各投影网格对应的平均粒子通量,给出月表平均通量分布的三维显示;通过引入月地日夹角参数,可视化随月地日夹角变化的通量分布.基于文中方法设计并实现一个高能粒子可视化辅助分析系统,对不同月份、不同种类的高能粒子数据进行快速浏览和分析,大大提高了对高能粒子分布数据的分析效率.     

Linux下基于体绘制算法实现地震数据的三维可视化

论文针对地震数据量大且为结构化规则网格型体数据场的特点,根据地震解释的需要,对直接体绘制算法进行了简化和改进,利用OpenGL和Qt实现了Linux系统中地震数据的三维可视化,取得了较好的效果。     

基于结构化粒子模型的云可视化应用

云数据的三维可视化模拟一直是计算机图形学和气象科学领域的研究热点。提出了基于WRF模式数据的建模与渲染技术,以实现真实云数据三维可视化模拟。针对粒子系统建模复杂、实时性差的问题,首先通过计算云粒子之间的相互关系建立结构化粒子模型,实现WRF云数据的建模;然后利用光照模型和公告牌技术对建模粒子进行光照渲染和三维模拟,同时结合Imposter技术提高纹理绘制速度和效果。实验仿真结果验证了该方法在提高云数据的建模与渲染速度,提高云三维可视化的逼真度方面的有效性。     

三维地质界面网格模型构建算法研究

三维地质模型主要包含地质构造模型和地质属性模型。提出一种局部映射-边界控制的曲面三角化网格模型构建算法,与映射法相比,减少三维空间点映射到二维平面的计算过程,避免因多点到一点的映射关系而生成错误的三角化网格模型。基于地质测量数据特点,原始地质数据经处理后采用点集合形式表示,基于点集数据构建三维三角化网格模型,模拟地质界面的展布形态,控制三角网格质量。采用两种网格边界控制方法,在有边界约束数据和无边界约束数据条件下均能自动更新地质界面三角化网格模型边界。基于断层点数据集测试并展示算法构建的三维三角化网格模型可视化效果,通过断层面三角化网格模型能够反映断层面之间空间位置关系。     

B/S模式下的结构化与非结构化数据备份与恢复机制的研究与实现

分析了目前常用数据库备份与恢复方案的现状,针对结构化与非结构化数据管理的复杂性,本文提出了一种基于B/S模式下的一体化的结构化与非结构化数据备份方案.该方案整合了结构化数据和非结构化数据的备份方法,并能够根据特定的需求进行分类备份和恢复.论文最后应用上述方案成功地实现了一个具体系统的数据备份和恢复.     

CFD非结构化网格格心格式数据高质量体绘制方法

3D非结构化网格格心格式数据是近年流场数值模拟结果的常见形式,目前的可视化方法无法直接绘制此类数据,通常采用外推技术将其转换为格点格式数据后再进行绘制.导致数据精度损失,严重影响绘制质量.在多遍光线投射算法框架下,设计一种非结构化网格格心格式数据直接采样计算方法(避免外推),使采样过程中的所有计算任务基于原始数据完成,...     

基于笛卡尔切割单元法的复杂河道地理信息系统环评可视化

复杂河道中污染物扩散计算及其在地理信息系统(GIS)上的可视化,对于地表水环境影响评价(EIA)具有非常重要的意义,但在网格生成、污染物计算模型及计算结果可视化方面存在着诸多困难。针对点源岸边排放河流污染物计算及基于GIS可视化中的难点问题,提出了基于切割单元法的地面水环境影响评价可视化方法。将切割单元法应用于网格剖分,通过切割单元交点追踪算法及河道轮廓线内背景网格筛取算法,生成了复杂河道笛卡尔网格。提出了基于污染物二维稳态衰减模式的网格自适应加密与稀疏算法,在非结构化笛卡尔网格基础上采用了基于河流几何信息判断的点源岸边排放河流污染预测算法与区域填充算法,实现了环境影响评价计算结果的可视化显示。通过一个河流污染环境影响评价可视化的实例,验证了所提方法的可行性与有效性。     

B/S模式下的结构化与非结构化数据备份与恢复机制的研究与实现

分析了目前常用数据库备份与恢复方案的现状,针对结构化与非结构化数据管理的复杂性,本文提出了一种基于B/S模式下的一体化的结构化与非结构化数据备份方案。该方案整合了结构化数据和非结构化数据的备份方法,并能够根据特定的需求进行分类备份和恢复。论文最后应用上述方案成功地实现了一个具体系统的数据备份和恢复。     

基于笛卡尔切割单元法的复杂河道地理信息系统环评可视化

复杂河道中污染物扩散计算及其在地理信息系统(GIS)上的可视化,对于地表水环境影响评价(EIA)具有非常重要的意义,但在网格生成、污染物计算模型及计算结果可视化方面存在着诸多困难。针对点源岸边排放河流污染物计算及基于GIS可视化中的难点问题,提出了基于切割单元法的地面水环境影响评价可视化方法。将切割单元法应用于网格剖分,通过切割单元交点追踪算法及河道轮廓线内背景网格筛取算法,生成了复杂河道笛卡尔网格。提出了基于污染物二维稳态衰减模式的网格自适应加密与稀疏算法,在非结构化笛卡尔网格基础上采用了基于河流几何信息判断的点源岸边排放河流污染预测算法与区域填充算法,实现了环境影响评价计算结果的可视化显示。通过一个河流污染环境影响评价可视化的实例,验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于GIS 的高架道路交通噪声环评可视化

针对基于地理信息系统(GIS)的评价区域交通噪声环评可视化问题,引入了基于切 割单元法的评价区域网格生成算法,分别提出了基于道路中心线段集的评价区域边界生成方法 和基于声照区的网格自适应加密与稀疏算法,实现了复杂评价区域内非结构化网格的生成。在 此基础上提出了适应于区域计算的等效声级计算模型,实现了环评计算结果的可视化显示。通 过一个高架高速公路的实例,验证了该方法的准确性与有效性。     

MyBUD自适应分布式存储管理的设计与实现

面对日益增长的非结构化数据管理需求,实现了基于"自由表"数据模型和BUD(bank of unstructured data)参考体系模型的非结构化数据管理平台MyBUD系统。提出了一种能够根据非结构化数据的类型和访问特点自适应地选择分布式存储子系统的方法,同时也对MyBUD进行了TPCC测试和非结构化数据存取实验。结果表明,这种自适应的数据存储方法为MyBUD系统提供了高效的可扩展存储层,为采用数据库方法实现对结构化和非结构化数据统一管理的进一步研究工作奠定了基础。     

基于GIS的海洋灾害预报预警系统应用研究

针对目前宁波市海洋灾害实时数据存储分散独立、预报不够精细化且不能有效结合 GIS 可视化分析等问题,提出并实现海洋灾害预报预警系统应用建设。以宁波市沿海区域为例,结合历年影响宁波市较大的多场台风,通过分析海浪、风暴潮等海洋灾害特点,对海洋灾害各类实时数据进行数据预处理、融合、清洗等,并整合为统一的、标准的海洋灾害实时数据库。利用智能网格预报和 ADCIRC 技术方法分别对海浪和风暴潮进行预报,并基于GIS 动态可视化海洋灾害预报预警演变历程,实现海洋灾害的监测、预报、预警、预演等功能,为海洋灾害防御决策提供直观场景和技术支撑,进而提升沿海区域海洋灾害治理和防御能力。     

基于粒子群优化算法的三角网格孔洞修补

为了对三角网格模型中的复杂孔洞和曲率变化较剧烈部位处的孔洞进行修补,提出了一种基于粒子群优化算法（PSO）的三角网格孔洞修补算法。首先对孔洞多边形进行初始网格化,并计算所有网格顶点的梯度值,然后采用PSO搜索与孔洞边缘顶点梯度匹配的点集,最后根据孔洞匹配点集中顶点的梯度对孔洞中的初始网格进行修正,实现三角网格孔洞的修补。实验表明,该算法对各种复杂或曲率变化较大的孔洞,都有很好的修补效果。     

复杂非均质地层的等值线生成算法研究

等值线图是复杂油气藏地质研究中的一类重要表示形式。针对地层数据特点,研究和分析了复杂非均质地层数据等值线绘制方法的不足,提出一种新的分区方法,实现了带断层的数据集合划分。基于Delaunay三角剖分算法,并以几何多边形为雏形,建立了带约束的三角网格模型。采用约束Delaunay三角网的拓扑结构,选用改进的反距离加权插值算法,有效地解决了断层两侧高程值问题,并结合实际应用要求在VC++与OpenSceneGraph的开发环境下,实现了非均质带断层的地层等值线的绘制。通过对国内某采油厂的实际油气储集地层数据等值线图的绘制和可视化,证明了方法的可行性和准确性。     

面向二维零质量射流的动网格数值模拟方法

为了研究零质量射流的作用机理和流场结构,发展了一套面向二维零质量射流的非结构化动网格模拟方法:采用控制容积法,引入动网格控制方程,并与任意曲线坐标系下矩阵形式的时均可压缩N-S方程组联合求解,迭代过程中采用弹性类推法进行动态网格更新.基于此方法,对二维零质量射流进行数值模拟,对计算获得的流场涡线和流线分布进行了分析和讨论,并与其他学者类似算例进行了比较,表明该方法能够合理揭示零质量射流的流场结构和作用机理,可实现二维零质量射流的数值模拟.