基于WebGL的海島環(huán)境場三維可視化

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)境探測技術與應用重點實驗室 廣州 510000)

1 研究背景

海島數據三維可視化是指利用相關虛擬現實、3S(GPS、RS、GIS)和WebGIS等地理信息技術以及OpenGL和WebGL等計算機圖形技術,對海島數據進行三維展示,主要應用于海島周邊風場、流場、浪場和溫度場等環(huán)境場的三維實時動態(tài)可視化。

目前國內外對海洋環(huán)境場三維可視化平臺的研究主要分為2 個類型:①基于單機或C/S架構的三維可視化平臺(如EV-Globe、OSG 和Google Ocean),其存在環(huán)境部署復雜、更新維護較難且定制平臺開發(fā)周期較長等弊端;②基于B/S架構的三維可視化平臺(如Super Map、Three.js和Cesium),其避免單機或C/S架構存在的問題,但存在渲染速度慢、人-機交互不流暢和可視化效果較差等弊端。

海洋環(huán)境場的可視化方法主要包括對標量場和矢量場的可視化,由于矢量場能較好地展示環(huán)境場的變化情況,矢量場可視化方法逐漸成為熱門研究方向。矢量場可視化方法主要包括3 個類型。①基于幾何形狀的可視化方法,如點圖標法[1]、矢量線和矢量面法[2-3]以及粒子流法[4-5]。李志煒等[6]構建海洋時空過程對象并進行紋理填充,以點、線、面、體的形式實現對海洋環(huán)境場的矢量化表達;樊宇等[7]基于OSG 三維可視化平臺,利用點圖標映射法實現海洋風場的動態(tài)可視化;廖明[8]基于矢量場和WebGL 技術構建多尺度動態(tài)風矢量場,并以粒子流的方式實現鄱陽湖風場的三維動態(tài)可視化。點圖標法以及矢量線和矢量面法等方法在表達環(huán)境場時欠缺連續(xù)性和特征性,粒子流法在表達大范圍和高精度環(huán)境場時存在計算量大和渲染速度慢等問題。……