基于WebGL的海岛环境场三维可视化

杨晨曦 王平 温玉波马华栋

(1.国家海洋局南海信息中心 广州 510000;2.自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室 广州 510000)

1 研究背景

海岛数据三维可视化是指利用相关虚拟现实、3S(GPS、RS、GIS)和WebGIS等地理信息技术以及OpenGL和WebGL等计算机图形技术,对海岛数据进行三维展示,主要应用于海岛周边风场、流场、浪场和温度场等环境场的三维实时动态可视化。

目前国内外对海洋环境场三维可视化平台的研究主要分为2 个类型:①基于单机或C/S架构的三维可视化平台(如EV-Globe、OSG 和Google Ocean),其存在环境部署复杂、更新维护较难且定制平台开发周期较长等弊端;②基于B/S架构的三维可视化平台(如Super Map、Three.js和Cesium),其避免单机或C/S架构存在的问题,但存在渲染速度慢、人-机交互不流畅和可视化效果较差等弊端。

海洋环境场的可视化方法主要包括对标量场和矢量场的可视化,由于矢量场能较好地展示环境场的变化情况,矢量场可视化方法逐渐成为热门研究方向。矢量场可视化方法主要包括3 个类型。①基于几何形状的可视化方法,如点图标法[1]、矢量线和矢量面法[2-3]以及粒子流法[4-5]。李志炜等[6]构建海洋时空过程对象并进行纹理填充,以点、线、面、体的形式实现对海洋环境场的矢量化表达;樊宇等[7]基于OSG 三维可视化平台,利用点图标映射法实现海洋风场的动态可视化;廖明[8]基于矢量场和WebGL 技术构建多尺度动态风矢量场,并以粒子流的方式实现鄱阳湖风场的三维动态可视化。点图标法以及矢量线和矢量面法等方法在表达环境场时欠缺连续性和特征性,粒子流法在表达大范围和高精度环境场时存在计算量大和渲染速度慢等问题。……