[发明专利]一种海流矢量场的远程可视化方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋地理信息系统(MGIS)中数据模型可视化研究领域，涉及到一种通过互联网远程获取海流要素场数据，并实时生成海流矢量场可视化的方法。

背景技术

地理信息系统(GIS)在陆地范围上的研究和应用已经日臻完善，数字地球的提出和发展将GIS的应用提升到新的高度。然而，由于海洋现象的复杂性和多样性，使得GIS在海洋环境中的研究及应用目前还是偏少。随着海洋观测技术的飞速发展，海洋科研和工作人员获取的海洋数据资料也正以几何级数形式增长。如果能够利用GIS技术来处理海洋数据，提取其中的有用信息，并通过对海洋信息的分析、综合、归纳、演绎及科学抽象等方法，揭示并再认识海洋现象及其构造特征，将会极大地促进和提高海洋地理信息系统(MGIS)的研究与应用水平。

将GIS技术应用于海洋，首要的问题是海洋数据的基本表达，也就是海洋GIS数据的可视化显示问题。为了能够真实、动态的表达各类海洋现象，必须对海洋空间数据进行可视化显示。但是海洋现象具有与陆地现象不同的特殊性质，比如海洋现象存在于流动的水体当中，在时空分布方面结构复杂、动态多变，加之水体要素之间的相关性大、边界模糊、结构特征不直观等原因，使得GIS技术在海洋中的应用还存在着特殊的困难。为了能够用GIS技术处理海洋数据，目前在MGIS中一般采用“场”的形式表达各类海洋现象，如海水温度、海水盐度等海洋要素形成的场常用标量场表达。但是另一类海洋现象(如浪、潮、海流等)的动态特征使海洋工作者不得不考虑水体运移规律的表达问题，即矢量场表达问题。海洋矢量场不同于几何地理空间数据，一方面它与空间位置相关，另一方面它又具有数值和方向特征，使得它可以独立于几何地理空间对象而存在，因此不能像几何地理空间数据那样直接对其进行几何图像的可视化显示，必须采用有效的算法对这类海洋矢量场数据进行可视化。

海洋矢量场是海洋科学中的核心研究对象，也是海洋中最主要的动态变化的要素场。由于海洋矢量场数据的分布性、动态性、异构性及抽象性，传统的空间数据共享方式无法满足用户对海洋环境信息实时动态可视化共享的要求。为了实现多源、异构海洋矢量场数据共享并实时可视化，本发明以海流矢量场为突破口，给出了海流矢量场的一种GIS可视化表达方法，实现了在多源、异构、分布式环境下海流矢量场的GIS网络远程实时可视化。

发明内容

本发明是在对海流矢量场深入研究的基础上，借鉴当前流行的Web Service技术，采用客户端与服务器端协同操作的模式，实现了将远程服务器上的海流数据在客户端的可视化表达，其具有服务器端海流数据预处理、客户端请求并接收服务器端海流数据、海流数据映射处理、海流矢量场绘制等环节。本发明提出的一种海流矢量场的远程可视化方法，具体步骤如下：

(1)服务器端海流数据预处理环节是将服务端海流数据的格式转化成客户端需要的数据组织方式。由于海流数据的来源多种多样，数据格式不统一，因此必须将不同来源的海流数据转化成客户端需要的格式，从而达到屏蔽多源数据的异构性，以利于客户端对海流数据的处理和显示。

(2)客户端请求并接收服务器端海流数据环节是客户端向远程服务器端发出数据请求，服务器端在接收到客户端请求后发送数据，然后客户端接收服务器端响应的数据这一过程。

(3)海流数据映射处理环节是将客户端获取到的海流数据映射成为便于显示的几何数据，以便在客户端进行可视化表达。由于海流矢量场数据是抽象型数据，没有办法对其直接可视化，因此，在进行显示之前必须对海流数据做映射处理。

(4)海流矢量场绘制环节是在经过第(3)环节映射计算处理后，将抽象的海流数据以矢量箭头这种图形方式进行绘制，从而完成海流矢量场的可视化。

由于海流数据的海量性和时效性，导致海流数据更新频繁，相应地为实时海流数据一一创建服务的传统静态地图服务方法已经不能满足服务随时更新的要求，本发明在网络环境下进行海流数据的管理、海流数据的网络发布及海流数据的远程可视化，改善了传统的海流数据格式不统一的问题，实现了在服务器端海流数据服务的动态创建和海流数据的最广泛共享，提高了海流数据的使用效率，更加方便了海洋工作者对海流数据的准确、及时的快捷访问，对海洋科研者掌握海流的运动规律、研究水团的形成、环流结构及其变化等都具有极其重要的指导意义。

附图说明

图1是本方法的方框示意图；

图2是海流数据存储结构的示意图；

图3是海流可视化逻辑流程示意图；

图4是海流矢量箭头各点坐标计算示意图；