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科学计算可视化在海洋水团分析上的应用




摘 要
科学计算可视化是八十年代后期提出并迅速得到发展的一门新兴学科。目前，它已广泛应用于医学、地质勘探、气象预报、分子生物学、计算流体力学及有限元分析等诸多领域，并引起人们越来越多的重视。而海洋温、盐度场及海洋水团的分析一直是物理海洋学的一个重要研究领域。目前所采用的水团分析方法，普遍存在着分析结果不直观、具有明显的经验性和主观性等问题。本论文试图将可视化技术引入海洋水团分析的领域中，以解决上述问题，并为海洋水团分析开辟一条新途径。
文中，首先给出了海洋实测数据（散乱体数据）的两种常用的建模方法：多重二次型法和局部体样条函数法，前者适用于中小规模体数据，后者适用于大规模体数据。然后，采用可视化中的面绘制与直接体绘制技术分别进行海洋温、盐度场与海洋水团的分析工作。面绘制的工作包括：1. 采用等值面抽取技术（Marching Cube 算法）进行海域中指定参数值的分布结构和变化趋势的显示；2. 采用颜色编码技术显示海域的整体分布情况。直接体绘制中采用了光线投射法来协助海洋水团的分析工作。最后，通过实例研究可以看出，可视化方法对研究海洋温、盐度场和海洋水团的分布是相当有效的，其全局直观性、可操纵性及可交互性要远远优于传统方法。

关键词：科学计算可视化，散乱体数据，面绘制，直接体绘制，物理海洋学，水团分析



第一章 摘要
第二章 文献综述
2.1 传统海洋水团分析方法与现况
2.2 散乱体数据建模
2.3 等值面的生成与绘制
2.4 直接体绘制
第三章 散乱体数据建模
3.1 海洋调查数据的表示
3.2 多重二次型法
3.3 局部体样条函数法
第四章 利用面绘制技术进行海洋温、盐度场的分析
4.1 Marching Cube算法与等值面的抽取
4.2 颜色编码技术（三次样条函数调控色标）
第五章 利用体绘制技术进行海洋水团的分析