渔场环境信息等值线绘制及其算法的开发实现

绘制等值线是对各类环境要素进行可视化表达的重要方式之一。根据海渔况预报过程中海水表层温度等海洋环境要素数据多规则网格分布的特点,介绍了四边形进行三角网格化并插值生成原始等值线的过程步骤,并利用Visual C 成功开发了渔场环境要素等值线的绘制模块。同时,针对所生成的原始等值线尖锐角过多、不够光滑的特点,给出了一种在保留原始等值点的基础上,补充等值线顶点个数以消除等值线上尖锐角的新的平滑算法,对其平滑过程进行了理论证明并给出了等温线绘制实例。最后,分析讨论了与商业化软件ArcView中的等值线绘制效果差异及其优点。     

渔场环境信息等值线绘制及其算法的开发实现

绘制等值线是对各类环境要素进行可视化表达的重要方式之一。根据海渔况预报过程中海水表层温度等海洋环境要素数据多规则网格分布的特点,介绍了四边形进行三角网格化并插值生成原始等值线的过程步骤,并利用Visual C 成功开发了渔场环境要素等值线的绘制模块。同时,针对所生成的原始等值线尖锐角过多、不够光滑的特点,给出了一种在保留原始等值点的基础上,补充等值线顶点个数以消除等值线上尖锐角的新的平滑算法,对其平滑过程进行了理论证明并给出了等温线绘制实例。最后,分析讨论了与商业化软件ArcView中的等值线绘制效果差异及其优点。     

基于元胞自动机与智能体的水污染可视化模拟仿真

【目的】建立水污染可视化扩散模型,以刻画水污染突发事件的复杂性及满足其应急决策平台对可视化的需求。【方法】构建基于元胞自动机和智能体的三维水污染可视化扩散模型,用元胞自动机刻画研究区流域及所在区域地形,并从元胞空间、元胞状态、演化规则方面扩展普通元胞自动机模型,应用水质Agent描述流域中携带污染物的水体,在此基础上结合3S技术充分展现污染物的扩散运移过程,并将文中模型在渭河宝鸡段水污染事件中进行实例应用。【结果】基于元胞自动机和智能体的三维水污染可视化扩散模型充分展现了流域水污染扩散模拟现象的动态性、复杂性、非线性特点。模型在渭河宝鸡段水污染事件中的应用表明,静态水面元胞层和水下元胞层以及动态水质Agent的结合,简化了污染物在水面及水下不同的扩散运移现象,所建模型合理、可靠,能有效预测及模拟污染物的运移扩散过程;同时利用3S技术对流域空间信息进行了展示分析,满足突发水污染事件应急平台对事件模拟高效率、可视化的要求。【结论】所建模型可以为突发水污染事件提供一种预测和模拟方法。     

网格法追踪等深线的多义性问题研究

在采用网格法追踪等值线时,如果某个网格四条边上都有等值点,等值点的连接就会出现多义性问题.本文首先介绍了解决网格法追踪等值点中多义性问题的常用方法,针对绘制等深线的特殊要求,分析了这些方法用于追踪等深点的不合理性.为了解决网格法追踪等深线多义性问题,本文提出了追踪等深点的浅点相近方法.通过理论分析和实验,证明本文所提方法解决网格法追踪等深线时的多义性是有效的.     

等值线和等值面生成算法在精准农业变量施肥中的应用

为了满足精准农业变量施肥中面状处方图生成的需要,该等值线、等值面生成算法在VisualC 6.0开发环境下结合ESRI公司的GIS控件MapObject2.0实现了由空间散点数据在不同插值算法下经过等值线最终生成等值面的功能,应用在变量施肥处方图生成中实现了生成等值面形式的施肥处方图的功能。     

基于三角形折叠的植物叶片曲面网格简化方法研究

为在保留植物器官形态重要特征的前提下,适度精简原始三角网格数据,以满足计算机三维建模及应用的需要。通过改进Isler等"基于三角形折叠的网格简化方法",提出了能够有效解决简化过程中出现网格交叉、大钝角三角形和狭长三角形现象的算法,构建精简叶曲面网格的新方法,并使用三维激光扫描仪采集得到的烟草叶片结构数据对该方法进行评价。结果显示当冠层简化比例为90.3%时,渲染效率提高86.1%,并且简化后叶片仍然逼近原始结构。结果表明:使用该算法不但能显著减少叶曲面三角形网格的数目,而且能很好地保留叶曲面形态特征。该算法可应用于不同形态类型叶片的简化,包括褶皱度很大的叶片。该研究可为植物冠层可视化与植物冠层光环境模拟等方面提供有力的支持。     

基于HYSPLIT4．8的常州市大气污染扩散应急响应系统研究

利用中尺度数值预报模式、大气扩散模式及地理信息系统软件建立了常州市大气污染扩散应急响应系统,该系统以中尺度数值模式CWRF输出的大气背景场作为气象初始场,运用美国国家海洋大气局（NOAA）最新开发的大气污染扩散模式HYSPLIT4．8计算大气污染物的轨迹、扩散、沉降浓度及扩散范围,采用叠加了常州、金坛和溧阳加密观测站点的地理信息系统软件（GoogleEarth）精确地显示出大气污染物的传播路径、影响区域和污染物浓度的变化情况;     

集思宝G330手持全球定位系统接收机在林区单点定位的精度分析

通过三维激光扫描技术得到的树木枝干点云数据,不仅数据量大,而且特征复杂,不适合采用传统的方法提取等值线。对此,首先把点云数据中树木的枝和干分为不同的部分,然后建立点云的分层模型,并分析点云在树高方向上的数据量分布。在高精度采样下,将分层点云作为等值线的采样数据,对每层数据中不同部分的树木枝干点云分别采用凸包算法进行连接,建立树木枝干的等值线模型。结果表明:在没有先验等值线知识和建立点云对象模型的条件下,利用迭代的凸包算法可以有效地对树木枝干离散点云数据进行连接,得到的等值线符合一般等值线的特点。最后通过实例验证了方法的适用性。图8表1参11     

树木枝干点云数据的等值线提取

通过三维激光扫描技术得到的树木枝干点云数据,不仅数据量大,而且特征复杂,不适合采用传统的方法提取等值线。对此,首先把点云数据中树木的枝和干分为不同的部分,然后建立点云的分层模型,并分析点云在树高方向上的数据量分布。在高精度采样下,将分层点云作为等值线的采样数据,对每层数据中不同部分的树木枝干点云分别采用凸包算法进行连接,建立树木枝干的等值线模型。结果表明:在没有先验等值线知识和建立点云对象模型的条件下,利用迭代的凸包算法可以有效地对树木枝干离散点云数据进行连接,得到的等值线符合一般等值线的特点。最后通过实例验证了方法的适用性。图8表1参11     

松嫩平原浅层地下水水质状况及发展趋势研究

根据松嫩平原地质、地貌和水文地质条件,利用野外实地调查的现场数据,首次对该区域内浅层地下水的水质变化特征及水资源保护进行了分析研究,并且根据主要污染物的浓度变化绘制出了20世纪80年代及2005年典型离子浓度等值线图和浓度对比图。同时,对该区域内地下水质量环境的演变趋势进行了研究。该研究为松嫩平原地下水保护、水污染防治及地下水合理开发利用提供了参考。     

含断层的不规则散乱数据域的等值线绘制

以石油地质勘探数据处理为应用背景,提出了一种含断层的不规则散乱数据域中等值线的绘制方法。对于数据域中的断层作为区域中的内边界处理,通过平面外推法对边界上的点进行插值。然后按照Delaunay三角剖分准则和边界约束条件通过生长法对区域进行三角剖分,最后进行等值线追踪和平滑,取得了较好的效果。     

模型燃烧室中两相化学反应流动的大涡模拟

对带V型火焰稳定器的模型燃烧室中气液两相化学反应流动进行大涡模拟(LES)，研究中采用了欧拉一拉格朗日方法。利用大涡模拟来研究气相流场，k方程亚网格尺度模型来模拟亚网格涡粘性。化学反应速率由亚网格EBU燃烧模型来确定，两步亚网格紊流燃烧模型被用来确定CO浓度，NO亚网格污染物生成模型被用来评估NO生成速率，辐射热量传递采用了热通量辐射模型。并在交错网格体系下气相采用SIMPLE算法和混合差分格式求解，液相在拉格朗日坐标系下采用PSIC算法对其进行求解。通过大涡模拟，能得到气相和液相之间的质量、动量和能量交换。通过计算值和实验值的比较可知，出口温度和污染物成分浓度实验结果与计算结果吻合较好。因此采用大涡模拟方法来模拟两相化学反应流动和污染物生成过程是可行的。     

基于WebGIS的数字农业园区信息系统研究

针对农业园区生产管理和服务的需求,开发了基于WebGIS的数字农业园区信息系统。系统采用Openlayers开发WebGIS前端,实现地理图形展示绘制和属性处理等功能,以Geoserver和PostGIS作为地图服务器,MySQL为业务数据库系统,采用Java开发服务器管理端应用系统,实现了农业园区生产的数字化管理、分析和信息服务。该系统功能模块包括资源维护、业务管理、统计信息、农技信息服务和系统管理,目前,该系统已在江西省农业科学院高安农业园区示范应用。结果表明:该系统可实现农业园区的高效管理和农技服务的信息透明,对转变农业生产和管理方式具有重要意义。     

基于WebGIS的数字农业园区信息系统研究

针对农业园区生产管理和服务的需求,开发了基于WebGIS的数字农业园区信息系统.系统采用Openlayers开发WebGIS前端,实现地理图形展示绘制和属性处理等功能,以Geoserver和PostGIS作为地图服务器,MySQL为业务数据库系统,采用Java开发服务器管理端应用系统,实现了农业园区生产的数字化管理、分析和信息服务.该系统功能模块包括资源维护、业务管理、统计信息、农技信息服务和系统管理,目前,该系统已在江西省农业科学院高安农业园区示范应用.结果表明:该系统可实现农业园区的高效管理和农技服务的信息透明,对转变农业生产和管理方式具有重要意义.     

军事突发事件信息服务情景数据建模研究

近年来,中国非常规军事突发事件频发,传统的"预测—应对"应急处置模式遇到了前所未有的挑战,构建"情景—应对"型非常规军事突发事件应急处置智能信息服务理论体系成为非常规军事突发事件应急处置领域的重要研究内容。对军事突发事件情景数据进行了分析,从用户数据、项目数据和军事突发事件情景数据3个维度建立了军事突发事件信息服务情景数据模型,为军事突发事件应急处置信息服务研究奠定了基础。     

一种基于GPU并行加速的快速建模方法

在油气开发领域,经常采用网格模型对地形进行描述,当采样数据点分布相对规则时,可以快速建立网格模型,而当采样数据点不规则分布时,建立网格模型则比较困难。为此,提出了一种基于GPU并行加速的快速建模方法:首先分离规则分布数据和不规则分布数据;然后根据数据特征建立适合不规则数据的规则网格模型,并利用GPU加速修正网格,从而实现了不规则数据的规则化;最后进行三角形剖分并通过OpenGL绘制。试验结果表明,该方法能够处理不规则分布的大数据并在保持较高逼真度的前提下大幅度提升了建模速度,适用于复杂地质体的快速建模。     

树木枝干Delaunay三角网格构建技术

基于点云的树木建模技术是获取树木三维模型的一种重要方法。以三维激光扫描得到的树木枝干点云数据为数据源,将树木枝干点云数据分割成不同的部分,沿树高方向分层。利用凸包算法提取树木不同高度的点云等值线,在相邻等值线间使用三角网生长算法构建Delaunay三角网。合并树木不同部分的Delaunay三角网格,构建出树木枝干的Delaunay三角网模型。通过实例验证,运用此方法提取的树木枝干等值线模型符合一般等值线模型的特点,相邻2条等值线间不会产生边缘交叉问题;构建的树木枝干Delaunay三角网模型比使用普通软件建立的模型数据量大幅减小,而且模型效果更好。使用射线碰撞检测技术提取模型参数,与实际测量值对比误差在5%以内,满足林业测树要求。     

利用3D Surfer实现田间土壤信息的三维可视化

为了清晰地分析田间土壤养分空间变异,直观的展示农田养分的空间分布,为农田实施精准施肥管理及控制农业生产面源污染提供依据,利用3D Surfer软件中的5种插值算法实现对规则网格数据和散乱数据的插值处理,通过体成像功能来制作横向切片,实现对土壤不同深度硝态氮数据的三维可视化。选择绘制了0~200 cm土壤不同层面NO3--N含量的切片图来直观、清晰地反映太原市清徐县粮蔬轮作灌溉区域田块土壤NO3--N的空间变异性。     

基于WebGIS的安全环境大数据应用平台设计与实现

为提高铁路防洪和路外安全环境变化的应急处置效率,设计基于WebGIS技术的安全环境大数据应用平台。系统通过对电务、工务等专业基础数据进行收集分析,采用WebGIS、数据挖掘、内外网数据交换等技术,实现智能化联动查询、信息共享、拓展外勤巡检等功能,为管理人员直观展示业务数据变化及提供预警,旨在提升安全社会效益,为突发事件应急指挥提供平台支持。     

三维地质模型的一种快速建模方法研究

在油气开发领域,经常采用网格模型对地形进行描述,而网格模型的大数据量成为实时绘制的瓶颈。因此,对地形网格模型进行简化的同时必须对现有算法进行加速。提出了一种三维地质模型的快速建模方法:通过删除顶点法矢量变化不明显的点来减少数据量,同时运用GPU技术将海量地形数据进行并行计算进而提高建模速度。试验结果表明,该算法能够在保证在失真较低的情况下实现数据运算速度的大幅提升以及网格模型较大幅度的简化,从而满足实时显示的需要。