科學(xué)計(jì)算可視化在海洋水團(tuán)分析上的應(yīng)用




摘 要
科學(xué)計(jì)算可視化是八十年代后期提出并迅速得到發(fā)展的一門新興學(xué)科。目前，它已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、地質(zhì)勘探、氣象預(yù)報(bào)、分子生物學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)及有限元分析等諸多領(lǐng)域，并引起人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?。而海洋溫、鹽度場及海洋水團(tuán)的分析一直是物理海洋學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。目前所采用的水團(tuán)分析方法，普遍存在著分析結(jié)果不直觀、具有明顯的經(jīng)驗(yàn)性和主觀性等問題。本論文試圖將可視化技術(shù)引入海洋水團(tuán)分析的領(lǐng)域中，以解決上述問題，并為海洋水團(tuán)分析開辟一條新途徑。
文中，首先給出了海洋實(shí)測數(shù)據(jù)（散亂體數(shù)據(jù)）的兩種常用的建模方法：多重二次型法和局部體樣條函數(shù)法，前者適用于中小規(guī)模體數(shù)據(jù)，后者適用于大規(guī)模體數(shù)據(jù)。然后，采用可視化中的面繪制與直接體繪制技術(shù)分別進(jìn)行海洋溫、鹽度場與海洋水團(tuán)的分析工作。面繪制的工作包括：1. 采用等值面抽取技術(shù)（Marching Cube 算法）進(jìn)行海域中指定參數(shù)值的分布結(jié)構(gòu)和變化趨勢的顯示；2. 采用顏色編碼技術(shù)顯示海域的整體分布情況。直接體繪制中采用了光線投射法來協(xié)助海洋水團(tuán)的分析工作。最后，通過實(shí)例研究可以看出，可視化方法對(duì)研究海洋溫、鹽度場和海洋水團(tuán)的分布是相當(dāng)有效的，其全局直觀性、可操縱性及可交互性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

關(guān)鍵詞：科學(xué)計(jì)算可視化，散亂體數(shù)據(jù)，面繪制，直接體繪制，物理海洋學(xué)，水團(tuán)分析



第一章 摘要
第二章 文獻(xiàn)綜述
2.1 傳統(tǒng)海洋水團(tuán)分析方法與現(xiàn)況
2.2 散亂體數(shù)據(jù)建模
2.3 等值面的生成與繪制
2.4 直接體繪制
第三章 散亂體數(shù)據(jù)建模
3.1 海洋調(diào)查數(shù)據(jù)的表示
3.2 多重二次型法
3.3 局部體樣條函數(shù)法
第四章 利用面繪制技術(shù)進(jìn)行海洋溫、鹽度場的分析
4.1 Marching Cube算法與等值面的抽取
4.2 顏色編碼技術(shù)（三次樣條函數(shù)調(diào)控色標(biāo)）
第五章 利用體繪制技術(shù)進(jìn)行海洋水團(tuán)的分析