海洋非結構網格流場多尺度表達研究.pdf

1、海流是重要的海洋物理現(xiàn)象，對海洋中多種物理過程、化學過程、生物過程、地質過程，以及海洋上空氣候和天氣的形成，具有重要影響和制約作用。在海洋流場模擬方面，非結構有限體積近岸海洋模型(FVCOM)綜合了有限元和有限差分的優(yōu)點，既可以像有限元一樣精確擬合淺海復雜岸界，又便于離散差分原始動力學方程組，計算效率高。FVCOM非結構網格數(shù)據(jù)量大，用原始數(shù)據(jù)進行流場表達，不僅需要非常高的計算機性能，而且存在要素相互壓蓋的問題，不利于海洋要素特征提取。

2、為了解決FVCOM網格流場數(shù)據(jù)表達中存在的問題，需要進行海洋非結構網格流場多尺度表達的研究。
　　傳統(tǒng)的多尺度表達多集中在陸地地形或者三維模型上面，并沒有專門針對海洋非結構網格流場的多尺度表達方法。本文中通過借鑒陸地地形和三維模型多層次構建方法，提出了基于四叉樹的海洋非結構網格流場多尺度表達方法和基于鄰近點刪除的海洋非結構網格流場多尺度表達方法，并對兩種方法進行了可用性評價。主要研究內容如下:
　　(1)非結構有限體積近岸海

3、洋模型:介紹了非結構有限體積近岸海洋模型使用的有限體積法、控制方程、區(qū)域劃分方法，并對該模型的標準輸入輸出格式NetCDF文件的數(shù)據(jù)內容、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)特點進行了分析。
　　(2)基于四叉樹的非結構網格流場多尺度表達:利用四叉樹構建海洋非結構網格流場多尺度表達層次結構，各層次結構不同程度的保留了原始網格流場的空間分布特征。多層次結構構建過程包括四叉樹劃分和散點三角化兩個過程，過程中的關鍵步驟有四又樹分割、獲得數(shù)據(jù)角點、提取網格邊界

4、以及剔除多余三角形。
　　(3)基于鄰近點刪除的非結構網格流場多尺度表達:針對基于四叉樹的流場多尺度表達中不能保持流場網格疏密分布特征以及FVCOM網格特征的問題，本文基于空間自相關原理，提出了基于鄰近點刪除算法的海洋非結構網格流場多尺度表達方法。利用鄰近點刪除算法構建的多層次結構，既可以保持原始網格疏密分布特征，又可以較好的維持FVCOM三角網格形態(tài)。
　　(4)可用性評價:采用問卷調查法對不同多尺度表達構建方法進行可用性