海底溢油三维仿真关键技术研究

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1、谨以此论文献给所有关心帮助过我的人-------宋蒙万方数据海底溢油三维仿真关键技术研究学位论文答辩日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：万方数据独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签

2、名：签字日期：年月日---------------------------------------------------------------------学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下事项：1、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。2、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”用于出

3、版和编入CNKI《中国知识资源总库》，授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签字：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据海底溢油三维仿真关键技术研究摘要本文在研究OpenSceneGraph（简称OSG）三维渲染引擎的基础上，在VC++开发平台下，将MFC人机交互的优越性与OSG的高效渲染特性相结合，基于现有的研究成果，对海洋环境三维场景构建关键技术进行研究，将用户交互框架、海底地形与海水等要素进行集成

4、，构建海洋环境三维可视化场景，将溢油数值模型的数据结果在海洋环境交互场景下进行三维动态模拟，为海洋能源开发人员提供了一个实时、逼真、可交互的海底溢油三维可视化系统。本文进行的研究工作，主要包括以下几个方面：1）深入研究OSG三维可视化渲染引擎的场景构建及渲染机制，利用其跨平台性，将OSG与MFC进行集成，建立三维可视化框架体系，提供给用户菜单栏、工具栏、浮动窗口、键盘、鼠标等多种操作控制方式。2）学习研究GPU可编程的渲染管线，采用OpenGL编程语言GLSL提高绘制速率与显示效果，为提高整个系统的图形绘

5、制的渲染效率提供基础。3）研究三维地形数据建模绘制的方式，采用GLSL着色语言及OSG平台下VBO快速渲染方式，完成海底地形数据的立体建模。4）研究海面绘制的实现方式，提出了针对不同应用场景下的快速处理和绘制技术：基于凹凸纹理映射技术和纹理动画方式，实现海面颜色及光照的渲染，适用于仿真度要求不高的小区域海面场景模拟；另外一种方式是基于GPU通用计算编程语言CUDA，进行并行计算实现的FFT快速海面高度计算，在OSG场景下完成绘制，能满足较高仿真度要求下的大场景海面模拟。5）进行粒子系统关键技术的研究，探索

6、粒子系统在不同时刻下的粒子属性更新方法，基于GPU缓存对象和并行计算原理，重点研究和对比几种实现技术下的粒子系统属性更新和绘制的效率，用GPU编程方式实现了百万级粒子在不同时刻下的属性更新和实时绘制，开发界面友好的溢油参数控制界面，增强用户交互性。6）本论文在研究三维可视化关键技术基础上，结合MFC良好的交互性与OSG的图形渲染特点，将溢油模式数值结果进行动态的三维模拟，初步构建了一个实时、动态、可交互的溢油三维仿真平台。万方数据关键词：OSG；三维仿真；GPU；溢油可视化；粒子系统万方数据Researc

7、hontheKeyTechnologiesof3DUnderseaOilSpillSimulationAbstractInthisthesis,thekeytechnologiesof3Dmarineenvironmentwereresearchedbasedonexistingresearchresults.OntheVC++developmentplatform,takingadvantageofMFCUIlibraryandOpenSceneGraph(OSG)renderingengine,3Dm

8、arineenvironmentwasdevelopedbasedonthekeytechnologiesresearch,inwhichuserinteractionframework,seabedtopographyandseawaterwereintegrated.Bytheresultsofnumericaloilspillmodels,datawasdynamicallysimulatedinthe3Dmarinee