面向海量的海洋數(shù)據(jù)動態(tài)可視化與實時繪制技術(shù)研究.pdf

1、我國是海洋大國，在“海洋強國”戰(zhàn)略決策的背景下，提供全面準確的海洋信息資料和產(chǎn)品，將有效的信息集成、展示、提煉和分析，在數(shù)字海洋的建設(shè)中起著重要的作用。海洋資料是建設(shè)數(shù)字海洋的基礎(chǔ)，通過科學可視化技術(shù)將海洋信息數(shù)據(jù)的動態(tài)表達成為呈現(xiàn)給用戶最直觀而有效的手段。目前多種格式的海洋數(shù)據(jù)以及爆發(fā)式增長的信息量，需要占用GB的存儲空間。因此在充分利用現(xiàn)有硬件性能的基礎(chǔ)上，研究可以滿足大規(guī)模場景實時繪制的算法，減少漫游繪制時內(nèi)外存數(shù)據(jù)大量交換所帶來

2、繪制幀率降低的影響，成為海量海洋數(shù)據(jù)動態(tài)可視化也即本文所依托的i4Ocean系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　本文針對海洋領(lǐng)域的需要，設(shè)計面向海洋虛擬現(xiàn)實和可視化（i4Ocean）原型系統(tǒng)場景管理和繪制引擎管理部分，研發(fā)一種忽略上層應用語義的內(nèi)外存調(diào)度架構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)海量海洋數(shù)據(jù)的動態(tài)可視化。論文的主要工作以及取得的研究成果如下：
　?。?）海洋可視化數(shù)據(jù)分析與設(shè)計
　　分析研究海洋數(shù)據(jù)的種類與格式，并設(shè)計基于多

3、源異構(gòu)的海洋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使其能夠最大限度的支持現(xiàn)有的海洋數(shù)據(jù)，解決了多格式海洋數(shù)據(jù)之間的兼容問題。
　?。?）i4Ocean系統(tǒng)的場景架構(gòu)實現(xiàn)與繪制資源管理
　　本文對i4Ocean系統(tǒng)的場景管理部分做了貢獻，包括對場景對象和繪制資源進行管理。數(shù)據(jù)管理上，支持對不同類型場景數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，提供標準的數(shù)據(jù)操作接口；使用類型池對場景結(jié)點進行管理，方便程序的調(diào)試；以二進制流對數(shù)據(jù)進行存儲，提高了文件的訪問速度。繪制管理上通過對Open

4、GL狀態(tài)進行封裝，對所有場景均采用可編程流水線進行繪制。
　?。?）海洋數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
　　依托所設(shè)計的海洋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和MVC框架，搭建多維海洋數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，并實現(xiàn)等值線、彩色剖面、等值面和矢量箭頭的可視化。
　?。?）基于塊策略的內(nèi)外存調(diào)度架構(gòu)研究與實現(xiàn)
　　為海量數(shù)據(jù)的實時繪制研發(fā)一種忽略上層應用語義的內(nèi)外存調(diào)度架構(gòu)，研究場景更新后增量保存的方法從而減少數(shù)據(jù)IO操作的代價，同時需要控制硬盤文件中的數(shù)