基于WebGL的海島環(huán)境場(chǎng)三維可視化

楊晨曦 王平 溫玉波馬華棟

(1.國家海洋局南海信息中心 廣州 510000;2.自然資源部海洋環(huán)境探測(cè)技術(shù)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣州 510000)

1 研究背景

海島數(shù)據(jù)三維可視化是指利用相關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)、3S(GPS、RS、GIS)和WebGIS等地理信息技術(shù)以及OpenGL和WebGL等計(jì)算機(jī)圖形技術(shù),對(duì)海島數(shù)據(jù)進(jìn)行三維展示,主要應(yīng)用于海島周邊風(fēng)場(chǎng)、流場(chǎng)、浪場(chǎng)和溫度場(chǎng)等環(huán)境場(chǎng)的三維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化。

目前國內(nèi)外對(duì)海洋環(huán)境場(chǎng)三維可視化平臺(tái)的研究主要分為2 個(gè)類型:①基于單機(jī)或C/S架構(gòu)的三維可視化平臺(tái)(如EV-Globe、OSG 和Google Ocean),其存在環(huán)境部署復(fù)雜、更新維護(hù)較難且定制平臺(tái)開發(fā)周期較長等弊端;②基于B/S架構(gòu)的三維可視化平臺(tái)(如Super Map、Three.js和Cesium),其避免單機(jī)或C/S架構(gòu)存在的問題,但存在渲染速度慢、人-機(jī)交互不流暢和可視化效果較差等弊端。

海洋環(huán)境場(chǎng)的可視化方法主要包括對(duì)標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng)的可視化,由于矢量場(chǎng)能較好地展示環(huán)境場(chǎng)的變化情況,矢量場(chǎng)可視化方法逐漸成為熱門研究方向。矢量場(chǎng)可視化方法主要包括3 個(gè)類型。①基于幾何形狀的可視化方法,如點(diǎn)圖標(biāo)法[1]、矢量線和矢量面法[2-3]以及粒子流法[4-5]。李志煒等[6]構(gòu)建海洋時(shí)空過程對(duì)象并進(jìn)行紋理填充,以點(diǎn)、線、面、體的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境場(chǎng)的矢量化表達(dá);樊宇等[7]基于OSG 三維可視化平臺(tái),利用點(diǎn)圖標(biāo)映射法實(shí)現(xiàn)海洋風(fēng)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)可視化;廖明[8]基于矢量場(chǎng)和WebGL 技術(shù)構(gòu)建多尺度動(dòng)態(tài)風(fēng)矢量場(chǎng),并以粒子流的方式實(shí)現(xiàn)鄱陽湖風(fēng)場(chǎng)的三維動(dòng)態(tài)可視化。點(diǎn)圖標(biāo)法以及矢量線和矢量面法等方法在表達(dá)環(huán)境場(chǎng)時(shí)欠缺連續(xù)性和特征性,粒子流法在表達(dá)大范圍和高精度環(huán)境場(chǎng)時(shí)存在計(jì)算量大和渲染速度慢等問題。……