三維矢量場可視化方法研究.pdf

1、近年來,在地學領域中,包括地質,水文,氣象,流體動力學,大地測量等,關于三維空間信息的研究與日俱增。三維可視化作為獲取信息最直觀快捷的方式,在信息表達方面具有獨特的優(yōu)勢。矢量場描述了許多非常重要物理現(xiàn)象。矢量場可視化是理解矢量場運動規(guī)律的有力工具,在科學計算和工程分析中發(fā)揮著重要作用,已被廣泛應用于地質勘探、天文氣象等領域。隨著計算流體力學的快速發(fā)展迫切需要一種能有效幫助研究人員分析理解大量數(shù)據(jù)集所蘊含規(guī)律的技術,特別是在工程計算、地學

2、領域,矢量場研究者需要耗時更少,性能更好的可視化方法。
　　 三維矢量場的可視化一直是矢量場可視化中的重點和難點,目前能夠描述三維矢量場有點圖標法、矢量線法、矢量面法、矢量管法等,點圖標法能夠表現(xiàn)出矢量場的在三維空間中的運動軌跡,但其無法體現(xiàn)出矢量場的整體特征。因此本文基于地學領域的三維可視化,針對地學機理與過程所產生的三維矢量場數(shù)據(jù),在對已有的三維矢量場算法的研究和實現(xiàn)的基礎上,采用四面體多分辨率網格自適應生成技術來進一步提高

3、點圖標法在進行三維表達時的整體特征和質量。同時實現(xiàn)了三維矢量場與標量場的融合表達。具體成果包括以下方面:
　　 (1)四面體多分辨率網格自適應生成根據(jù)模型計算和三維可視化的要求,基于網格離散方法的研究,提出了四面體網格自適應生成算法,通過平面網格模型構建、模型幾何特征識別、尺寸控制、模型自適應平面網格生成、四面體多分辨率網格生成四個步驟實現(xiàn)對四面體多分辨率網格的自適應生成,并應用到太湖流場和濃度場的三維可視化中。
　　

4、(2)三維矢量場與標量場的融合表達主要研究矢量場與標量場融合表達的理論,點圖標法、矢量線法、矢量面法、矢量管法的三維矢量場可視化表達及其與三維標量場的融合表達,使得三維矢量場和標量場的三維可視化表達更加的清晰、直觀。
　　 (3)原型系統(tǒng)設計本文在研究基于地學的三維矢量數(shù)據(jù)場可視化算法的基礎上,基于.net和VTK來構建三維矢量場可視化原型系統(tǒng)。
　　 通過實例證明本文所提算法可靠高效,可在一定程度上解決地學機理與過程模