[發明專利]一種基于網頁的全球海浪真實感繪制方法

在審

• 申請號: 201810735074.8
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN109064534A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 吳方才;黃玉甫;曾飛傳;曾剛
• 申請（專利權）人: 航天星圖科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T15/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于網頁的全球海浪真實感繪制方法，包括以下步驟：步驟1、構建海水的繪制函數模型；步驟2、生成符合海浪波形的高度圖；步驟3、利用全球的海陸分離數據做掩膜，來實現全球的海陸分離以及內陸湖的模擬；步驟4、利用粒子系統和多細節層次技術相結合的技術方法實現船航跡的模擬；步驟5、重構瀏覽器應用程序，將步驟1?4中的海洋繪制場景渲染為紋理繪制在瀏覽器的標簽頁中，通過瀏覽器標簽方式加載并顯示在瀏覽器頁面中。本發明突破瀏覽器對本地計算資源使用的限制，可以展現更好的顯示效果，尤其針對3D效果的渲染能力。

技術領域

本發明涉及數字地球可視化，尤其涉及一種基于網頁的全球海浪真實感繪制方法。

背景技術

數字地球是一種可以嵌人海量數據的、多分辨率的和三維的地球表達。他明確地將“數字地球”與遙感技術、地理信息系統、計算機技術、網絡技術、多維虛擬現實技術等高技術和可持續發展決策、農業、災害、資源、全球變化、教育、軍事等方面的社會需求聯系在一起。按照實現架構，主要分為組件式的地理信息系統(ComGIS)和網絡地理信息系統(WebGIS)。在互聯網出現的初期，數字地球是以組件式的地理信息系統應用為主，這種架構既具備了強大的GIS處理數據的能力、可視化能力，又不失其開發的靈活性與便捷性。然而其缺點也是顯而易見的，ComGIS對于數據的共享能力太弱。

隨著遙感等信息技術、互聯網技術、計算機技術等的應用和普及，數字地球實現架構已經從單純的技術型和研究型逐步向地服務層面轉移。WebGIS正是Internet技術應用于GIS開發的產物。WebGIS以瘦客戶端，富服務端為應用模式。由于應用程序統一部署在服務端，維護工作只需要在服務器端進行，不但簡單方便，也極大的減少了部署維護的費用。雖然WebGIS補充了傳統GIS在跨平臺與大眾化方面的不足，但是WebGIS也付出了相應的代價。首先，與傳統桌面GIS相比，WebGIS有限的交互能力極大地影響了用戶體驗效果，客戶端對GIS數據進行瀏覽時，其響應速度也受到了網絡帶寬的影響。其次，瘦客戶端應用程序更多地依賴于Web服務器的性能，無法充分利用客戶端機器的硬件處理能力，WebGIS對本地計算資源使用的限制也局限了GIS三維化的效果展現。

海洋占據著地球的大部分面積，含有豐富的礦物，漁業等資源，對它的探索具有重大的意義；在考古領域，海洋深處埋藏著無數的秘密；在軍事領域，要保持現代的，強大的國防力量和軍事實力，就必須保持經常性的軍事演習。由于常規的海上訓練經費高、周期長、風險大等一系列弊端，同時也不能窮盡其所有的可能及其他不可控的因素，因此世界各國軍隊求助于仿真技術、虛擬現實等來解決類似的問題，進行虛擬海戰模擬。其中最重要的一點就是創建一個逼真的全球海浪真實感環境。在各個需求的牽引下，國內外學者進行了一些研究，有助于降低成本，提高效率。由于海場景的時空動態特性、受力的復雜性、海面光學效應及巨大的計算量，使得大規模海戰場景的模擬繪制一直是一個難點問題。

在數字地球可視化構建上，全球海洋的真實感快速模擬是其中的一個難點。主要是由于海場景的時空動態特性、受力的復雜性、海面光學效應及巨大的計算量，使得大規模海戰場景的模擬繪制一直是一個難點問題。在組件式的GIS平臺上，近年來，國內外學者針對全球海浪的模擬進行了一些研究，也取得了一些成績。但是在WebGIS平臺上，全球海浪的真實感圖形快速繪制技術一直是一個難點。

對于海洋網格的構建，Claes Johanson提出了投影網格算法，該算法虛擬了一個分布均勻的平面網格，通過變換，將采樣點轉換到世界空間中，形成與人視覺相符的海面網格采樣點。基于生成的網格采樣點，Foster結合有限差分法求解了N-S方程，通過近似的流速場和壓力場模擬出了各個采樣網格點的高程值。HinSinger等提出一種自適應的網格模型，該模型將屏幕上顯示的海面區域細分成M*N個矩形網格單元，每個網格單元按照逆向透視投影到靜止的海平面上，從而獲得海平面上對應的不均勻分布的M*N個網格位置。