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海洋环境预报、海洋灾害预警服务是基于实时海洋观测资料为基础,采用先进的数值模拟技术为手段,对未来海洋环境演变做出预测,并且对即将可能发生的海洋灾害做出预警。海洋环境预报、海洋灾害预警服务为协助海洋行政主管部门在海洋防灾减灾工作方面提供了科技支撑,提高了海洋职能部门的决策能力,极大地降低了海洋灾害给社会经济造成的损失,保障人民生命、财产安全。 但是,随着海洋经济的快速发展,当前的海洋环境预报和海洋灾害预警服务已经不能满足经济发展的要求,尤其是海洋环境预报产品以及海洋环境预警信息二维形式表达,在刻画复杂海洋环境及海洋环境要素时空关系方面存在不足,给政府职能部门和海洋管理部门的使用造成障碍,同时也不利于普通大众对海洋数值预报信息的认知,阻碍了海洋数值预报信息的普及。 本文基于上述现状,通过采用三维可视化技术,研究海洋水动力数值预报产品的可视化表达方法,设计并实现三维可视化原型系统,为厦门海域海洋水动力数值预报和预警保障提供了可靠的三维可视化解决方案。本文研究内容包括以下四方面: (1)对国、内外海洋水动力预报产品的三维可视化技术研究成果进行综述;系统归纳三维可视化软件及其应用情况,重点讨论基于OpenGL的三维可视化研发技术,详细论述了海洋水动力信息数据的特点。 (2)采用三维可视化技术,设计虚拟海洋场景的建模流程,研究构建三维海洋场景方法。基于海岸带地形数据、岸线数据、高程数据、海岸带遥感影像数据从地形建模和地物建模两方面,构建虚拟海洋三维场景要素。 (3)研究海洋水动力要素可视化显示方法,包括海浪、潮位、海流等海洋要素的显示。分析海洋数值模式框架及其数据格式,通过 OpenGL三维可视化技术,构建海面网格,进行环境要素建模,网格赋值、添加纹理渲染,从而将抽象、难于理解的海洋水动力数值预报结果以三维图形图像的形式予以展示。 (4)设计并实现厦门海域海洋水动力数值预报产品三维可视化原型系统。以厦门海域为应用背景,选择厦门沿海区域椰风寨到白城一带海域进行三维系统的建设,典型示范区选取椰风寨海水浴场。最后,对系统的运行效果予以展示,充分说明了本文研究的海洋环境数值预报产品三维可视化解决方案可行。