黄吴蒙-面向虚拟地球的海面动态可视化方法.pdf

《黄吴蒙-面向虚拟地球的海面动态可视化方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、面向虚拟地球的海面动态可视化方法报告人：黄吴蒙,陈静单位：武汉大学汇报内容1研究背景2面向虚拟地球的海面格网模型3基于GPU的海面动态绘制方法4基于GPU的海面格网缝隙修补方法5实验与讨论1研究背景海洋覆盖全球70%表面，是虚拟地理环境表达的重要内容之一。海面可视化即采用计算机图形学手段将真实水面环境在计算机中进行重现。是实现与水域有关的地理信息仿真应用的基础1研究背景随着计算机图形技术的发展，传统基于二维制图技术的海面可视化，已无法满足人们对视觉及应用的需要1研究背景基于三维图形技术的海面可视化很好的弥补了传统二维可视化过于

2、抽象且缺乏真实感的缺点。然而，目前实现的主流系统大部分还是基于小范围区域性的海面环境仿真。空间尺度的局限性限制了三维海面可视化系统的发展。1研究背景虚拟地球作为新一代的地理信息集成可视化共享平台，其最大优势在于能够实时构建包括海底地形在内全球三维地理环境，这一全球无缝浏览的特点使得其十分适用于全球尺度的海面环境仿真。1研究背景现有的面向虚拟地球的海面动态可视化主要分两大类：投影网格法（主流方法）全球离散格网法1研究背景投影格网定义：在投影空间构建格网，生成的格网能够随视角进行自动的平移缩放，进而实现无限海域的效果。优点

3、：绘制效率较高，场景LOD过渡平滑，格网之间无缝隙。缺点：所有地区采用同一格网表示，在反映不同海域的差异化特征时存在缺陷，尤其体现在精细海陆分界上1研究背景全球离散格网定义：基于自顶向下瓦片四叉树的方式组织格网。不同格网之间独立存在。优点：能够很好的与虚拟地球中的多尺度空间数据相匹配，可以根据需要对不同海域进行特殊处理缺点：进行海浪动态绘制时，相邻格网之间存在明显的缝隙问题。1研究背景综上所述，现有的虚拟地球中的海面动态可视化方法都存在的一定缺陷，为了弥补这些缺陷，本文提出了一种新的面向虚拟地球的海面可视化方法：本文

4、在传统等经纬度全球离散格网基础上进行了扩展，设计了一种面向虚拟地球的多尺度海面网格模型来组织管理海面格网基于该网格模型，提出一种以GPU着色器技术为核心的海浪动态绘制方法及缝隙修补方法。汇报内容1研究背景2面向虚拟地球的海面网格模型3基于GPU的海面动态绘制方法4基于GPU的海面格网缝隙修补方法5实验与讨论2面向虚拟地球的海面格网组织N(90,0)影像海域分布第i层Bmax,LmaxBmax,LminBmin,Lmax分层分块W(0,-180)Bmin,LminE(0,180)风场海水深度第j层S(-90,0

5、)(a)虚拟地球(b)空间数据库(c)海面网格金字塔以全球等经纬度空间剖分方式划分多尺度海域采用自顶向下瓦片四叉树的方式组织海面格网除上下级外，海面格网之间相互独立每个格网都有唯一空间编码与空间数据库进行关联2面向虚拟地球的海面格网数据结构海面格网继承自全球等经纬度离散格网空间参考全球离散格网每个格网除了包含自身空间时态编码外，还记录了与它相邻1空间对象格网的空间编码n风向几何对象为格网的基本骨架，空间编码属性海面格网风速确定了格网的范围大小邻接关系纹理对象记录的不是用于贴对应关系海水深度1图的纹理，而是通过纹

6、理的形式保持在内存中的数据1111几何纹理11111n顶点索引顶点位移纹理表面纹理索引数量索引数据顶点位置扩展属性分辨率帧数纹理数据分辨率纹理数据2面向虚拟地球的海面格网数据结构纹理位表移面纹纹理理位移纹理记录了海浪的运动轨迹，通过采样位移纹理可以得到格网点的偏移值，进而实现海浪动态效果表面纹理记录了当前海域的海陆分布情况，通过采样表面纹理可以实现精确到像素级的海陆分界汇报内容1研究背景2面向虚拟地球的海面格网模型3基于GPU的海面动态绘制方法4基于GPU的海面格网缝隙修补方法5实验与讨论3海浪建模算法优点：考虑到了风速

7、、风向对海浪的影响缺点：只对海浪垂直方向进行了模拟yyxx(a)基于高度场的海浪模拟(b)风场驱动下的海浪模拟3海浪建模算法3海浪建模算法根据海浪建模算法得到海浪在三个方向的偏移值后将其以三维纹理的方式载入到GPU着色器中位移纹理3基于GPU的海面动态绘制方法当前海域平均风向当前海域平均风速海浪建模算法?a??,???,?,?,????,???,?????采样立体纹理得到当前通过GPU顶点着色器修改顶点位置时刻顶点的偏移值时间??,??,??经度纬度???,???,?+??,?+??,?+??（a）当前海域的位移纹理（b）某

8、一时刻的海面格网优点：充分利用GPU并行I.构建当前海域的位移纹理计算能力II.在着色器中根据格网点的经纬度坐标和帧率采样位移纹理得到偏移值优点：格网的几何结构与III.将偏移值叠加在格网点原来的坐标上具体的形态相互分离，更新时不需要修改几何体汇报内容1研究背景2面向虚拟