[发明专利]一种基于网页的全球海浪真实感绘制方法

说明书

本发明公开了一种基于网页的全球海浪真实感绘制方法，包括以下步骤：步骤1、构建海水的绘制函数模型；步骤2、生成符合海浪波形的高度图；步骤3、利用全球的海陆分离数据做掩膜，来实现全球的海陆分离以及内陆湖的模拟；步骤4、利用粒子系统和多细节层次技术相结合的技术方法实现船航迹的模拟；步骤5、重构浏览器应用程序，将步骤1‑4中的海洋绘制场景渲染为纹理绘制在浏览器的标签页中，通过浏览器标签方式加载并显示在浏览器页面中。本发明突破浏览器对本地计算资源使用的限制，可以展现更好的显示效果，尤其针对3D效果的渲染能力。

技术领域

本发明涉及数字地球可视化，尤其涉及一种基于网页的全球海浪真实感绘制方法。

背景技术

数字地球是一种可以嵌人海量数据的、多分辨率的和三维的地球表达。他明确地将“数字地球”与遥感技术、地理信息系统、计算机技术、网络技术、多维虚拟现实技术等高技术和可持续发展决策、农业、灾害、资源、全球变化、教育、军事等方面的社会需求联系在一起。按照实现架构，主要分为组件式的地理信息系统(ComGIS)和网络地理信息系统(WebGIS)。在互联网出现的初期，数字地球是以组件式的地理信息系统应用为主，这种架构既具备了强大的GIS处理数据的能力、可视化能力，又不失其开发的灵活性与便捷性。然而其缺点也是显而易见的，ComGIS对于数据的共享能力太弱。

随着遥感等信息技术、互联网技术、计算机技术等的应用和普及，数字地球实现架构已经从单纯的技术型和研究型逐步向地服务层面转移。WebGIS正是Internet技术应用于GIS开发的产物。WebGIS以瘦客户端，富服务端为应用模式。由于应用程序统一部署在服务端，维护工作只需要在服务器端进行，不但简单方便，也极大的减少了部署维护的费用。虽然WebGIS补充了传统GIS在跨平台与大众化方面的不足，但是WebGIS也付出了相应的代价。首先，与传统桌面GIS相比，WebGIS有限的交互能力极大地影响了用户体验效果，客户端对GIS数据进行浏览时，其响应速度也受到了网络带宽的影响。其次，瘦客户端应用程序更多地依赖于Web服务器的性能，无法充分利用客户端机器的硬件处理能力，WebGIS对本地计算资源使用的限制也局限了GIS三维化的效果展现。

海洋占据着地球的大部分面积，含有丰富的矿物，渔业等资源，对它的探索具有重大的意义；在考古领域，海洋深处埋藏着无数的秘密；在军事领域，要保持现代的，强大的国防力量和军事实力，就必须保持经常性的军事演习。由于常规的海上训练经费高、周期长、风险大等一系列弊端，同时也不能穷尽其所有的可能及其他不可控的因素，因此世界各国军队求助于仿真技术、虚拟现实等来解决类似的问题，进行虚拟海战模拟。其中最重要的一点就是创建一个逼真的全球海浪真实感环境。在各个需求的牵引下，国内外学者进行了一些研究，有助于降低成本，提高效率。由于海场景的时空动态特性、受力的复杂性、海面光学效应及巨大的计算量，使得大规模海战场景的模拟绘制一直是一个难点问题。

在数字地球可视化构建上，全球海洋的真实感快速模拟是其中的一个难点。主要是由于海场景的时空动态特性、受力的复杂性、海面光学效应及巨大的计算量，使得大规模海战场景的模拟绘制一直是一个难点问题。在组件式的GIS平台上，近年来，国内外学者针对全球海浪的模拟进行了一些研究，也取得了一些成绩。但是在WebGIS平台上，全球海浪的真实感图形快速绘制技术一直是一个难点。

对于海洋网格的构建，Claes Johanson提出了投影网格算法，该算法虚拟了一个分布均匀的平面网格，通过变换，将采样点转换到世界空间中，形成与人视觉相符的海面网格采样点。基于生成的网格采样点，Foster结合有限差分法求解了N-S方程，通过近似的流速场和压力场模拟出了各个采样网格点的高程值。HinSinger等提出一种自适应的网格模型，该模型将屏幕上显示的海面区域细分成M*N个矩形网格单元，每个网格单元按照逆向透视投影到静止的海平面上，从而获得海平面上对应的不均匀分布的M*N个网格位置。