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线积分卷积(LIC)方法是一种针对矢量场数据的可视化技术,本文主要研究了LIC方法应用于海洋流场的可视化质量改进问题。主要包括以下几点改进:根据海流运动方向改变稀疏背景噪声的指向以使流线变得更加细长明亮;针对稀疏噪声中海流变化剧烈的区域流线会出现分叉的问题,采用忽略稀疏背景噪声流线追踪时非主流线部分的纹理点的积分计算方法来解决此问题,同时可以省去不必要纹理点的积分计算的开支,加快显示速度;采用赋予海流随机的初始相位的方法来解决稀疏噪声循环动画突兀的问题;通过流线的运动速度快慢或者流线的颜色来表示海流速度大小;通过对海流数据进行插值并改善边界流线追踪条件的方法可形成完整细致的全球海流图像。实验结果表明,该方法可以生成纹理对比强烈、细节清晰、动画连贯的高质量海流运动图像,具有良好的可视化效果。 相似文献
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基于粒子系统的流场可视化,将流场中运动的流体质点看作粒子,借助大量粒子的运动,表达了一种具有真实感的流场。受限于当前普通硬件设备的运算能力,这种方法在全球大规模流场可视化中的应用并不理想本文从优化粒子系统数据结构出发,设计了视景体索引、流场数据网格、粒子的三层结构,快速检索、绘制当前视景体内的粒子,大幅度减少了粒子可视化运算量。最后,将设计思路应用到粒子系统的程序设计中,借助三维虚拟地球可视化平台展示全球表层流场的动态效果,并验证了该方法的有效性。 相似文献
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美国InterOcean公司1983年研制成功一种型的海流计——S_4球形固态传感器海流计。这种海流计的外形是一个球形,采用微处理机控制,在任何情况下都能记取数据,具有较高的精确度和良好的可靠性。S_4的球形壳体由高强度的环氧树脂玻璃钢制成,支撑轴采用钛材,这两种材料都耐海水和生物腐蚀。壳体表面的径线方向呈沟槽状,具有稳定的流体动力学特性和较好的流线性。流速传感器由两对钛电极组成,它们对称地安装在壳体的四周。当海水流过仪器时产生电磁场,即产生一个正比于流速大小的电压,这个电压被钛电极所感应。流向的 相似文献
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海洋中尺度涡是一种常见的中尺度海洋现象,研究海洋中尺度涡的分布及运动特性对航运、气候、军事等具有重要作用,海洋中尺度涡的识别是海洋学和计算机科学领域的一个热门研究课题。运用深度学习的方法和框架,对中尺度涡的二维识别和三维结构构建展开研究分析。首先,获取全球海洋再分析数据并进行流线可视化,构建涡旋流线数据集;其次,利用YOLO v5s卷积神经网络对涡旋流线数据集进行训练,并对南海区域中尺度涡进行有效检测。实验结果表明,YOLO v5s训练后得到最优模型经过测试,平均检测精度均值达到了86.10%;最后,根据涡旋检测结果,对检测出的同时刻不同深度的涡旋判断是否属于同一涡旋,确定后进行该涡旋的三维结构构建。 相似文献
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针对南海油气田勘探开发溢油污染防治需求,开发了国内首套深水区水下溢油三维可视化模拟系统,由三维海流预报模型、深水溢油模型、三维可视化仿真系统和数据库组成。海流预报模型基于ROMS模式,通过考虑波致混合影响,并利用最优插值技术同化卫星测高资料和嵌套技术,保障了预报结果的准确性。深水溢油模型由羽流模型和对流扩散模型组成,考虑了卷吸、油气分离、溶解、水合物生成、漂移、扩散等复杂过程。系统能够预测深水区水下油气泄漏后行为和归宿过程,提供油、气、天然气水合物粒子的大小、分布、移动速度和漂移轨迹、扩散面积、水体溢油残存量、水面溢油量等三维可视化动态模拟结果。目前系统已经在油气田勘探开发中得到应用,为南海深水溢油应急提供了重要支撑。 相似文献
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提出了一种模拟三维海流运动的隐式差分方法,井给出其计算步骤。通过对该差分方法的稳定性分析可以发现,它的时间步长取值有较大的灵活性。该方法被用于崖门海域的海流模拟。实例计算表明,该差分方法计算过程稳定,计算结果合理,能较好地反映出三维海流运动的特征。 相似文献
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在分析海洋环境标量场要素数据特点,了解常规的海洋环境要素分析和可视化表达方式的基础上,对在三维球体模型上实现海洋标量场要素时空分析和可视化表达的方法和技术进行了研究.提出了海洋标量场要素数据的三维空间数据模型,以此为基础利用VC与Open GL技术实现纹理数据的实时绘制,并采用基于对象的方法在三维球体上对其进行可视化表达,实现了真正意义上基于地球球体模型的海洋标量场要素的可视化.该基于球体的可视化方式能更好地表现研究对象的区域特点,特别是在进行大范围区域乃至全球性研究时更具优势.同时,通过按需进行数据抽取,系统在数据加载效率与数据承载总量上都有所提高,在＂数字海洋＂原型系统中目前已经加载了全球范围多个精度的温度、盐度、密度、声速等标量场数据,并实现了业务化运行. 相似文献
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基于垂向混合坐标系统的海洋模式HYCOM建立了全球大洋气候态环流场.在此基础上与前人研究工作进行对比,分析和讨论了全球风生大洋环流场的季节变化情况.从模拟结果看该模式具有较好的模拟能力,可以合理地模拟南极绕极流、赤道流系、黑潮和湾流等世界各主要大洋流系.从断面温度场、流函数分布和断面流量场等分析显示:南极绕极流堪称世界最强流,湾流整体强于黑潮,3者都具有夏季增强、冬季减弱的特点.HYCOM模式在国外的研究方兴未艾,而在国内的应用尚处在起步阶段.本文通过对该模式的介绍和结果分析,向读者推荐使用该模式. 相似文献
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利用2000~2008年的卫星高度计资料和QuikSCAT风场资料,反演了全球的海表的地转流和Ekman流,将两者合成后生成了0．5°×0．5°的逐周全球表层流产品。在计算Ekman流的时候,引入了权重函数,改进了Lagerloef方法中Ekman流在25°S和25°N上的不连续问题。分析表明：卫星资料反演的流产品能够反映出海表流场的特征,将其分别于TAO观测和SGUD流产品进行定量化的比较显示,所得流产品具有较高的反演精度和可信度,说明改进的方法是有效的。 相似文献
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利用卫星测高、GRACE和GOCE资料估计全球海洋表面地转流 总被引：1，自引：1，他引：0
重力恢复和气候试验GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星极大地提高了地球重力场的精度和分辨率,特别是中长波分量,联合卫星测高数据可获得全球海洋表面大尺度洋流循环。另外,新一代地球重力和海洋环流探测卫星GOCE(gravity field and steady-state ocean circulation explorer)于2009年3月成功发射,采用卫星重力梯度测量原理,对重力场的高频部分非常敏感,使其高分辨率监测全球海洋循环成为可能。本文利用1~7年GRACE观测数据确定的重力场模型和18个月GOCE观测数据确定的地球重力场模型GO_CONS_GCF_2_TIM_R3,联合卫星测高确定的平均海面高模型MSS_CNES_CLS_11,分别估计全球海洋表面地转流,并且与实测浮标数据结果进行比较。分析表明GOCE重力卫星确定的重力场模型具有更高的空间分辨率,能够确定高精度和高空间分辨率的全球海洋地转流,如墨西哥湾暖流的细节和特征,并且与实测浮标结果基本一致。而基于1~4年GRACE观测资料的模型不能很好估计全球地转流特征,基于7年GRACE观测资料的重力场模型ITG-Grace2010s确定的全球地转流的精度仍低于18个月GOCE观测数据确定的地球重力场模型GO_CONS_GCF_2_TIM_R3的结果,估计的全球地转流仍含有较大的噪声,不能很好地反应中小尺度地转流细节特征。并计算ITG_Grace2010s和GOCE_TIM3的稳态海面地形和全球平均地转流的内符合精度,结果显示,在全球范围内,GOCE_TIM3的稳态海面地形和全球平均地转流的精度都比ITG_Grace2010s结果的精度有着很大的改善,其中ITG_Grace2010s的稳态海面地形的精度为21.6cm,而GOCE_TIM3的结果则为7.45cm,ITG_Grace2010s的全球平均地转流的精度为40.7cm/s,而GOCE_TIM3的结果则为19.6cm/s。 相似文献
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Lihua Wang Benwei Shi Yunxuan Zhou Hui Sheng Yanghua Gao Li Fan Ziheng Yang 《海洋学报(英文版)》2021,40(12):135-147
Ocean currents are a key element in ocean processes and in meteorology, affecting material transport and modulating climate change patterns. The Doppler frequency shift information of the synthetic aperture radar (SAR) echo signal can reflect the dynamic characteristics of the sea surface, and has become an essential sea surface dynamic remote sensing parameter. Studies have verified that the instantaneous Doppler frequency shift can realize the SAR detection of the sea surface current. However, the validation of SAR-derived ocean current data and a thorough analysis of the errors associated with them remain lacking. In this study, we derive high spatial resolution flow measurements for the Kuroshio in the East China Sea from SAR data using a theoretical model of shifts in Doppler frequency driven by ocean surface current. Global ocean multi observation (MOB) products and global surface Lagrangian drifter (GLD) data are used to validate the Kuroshio flow retrieved from the SAR data. Results show that the central flow velocity for the Kuroshio derived from the SAR is 0.4–1.5 m/s. The error distribution between SAR ocean currents and MOB products is an approximate standard normal distribution, with the 90％ confidence interval concentrated between –0.1 m/s and 0.1 m/s. Comparative analysis of SAR ocean current and GLD products, the correlation coefficient is 0.803, which shows to be significant at a confidence level of 99％. The cross-validation of different ocean current dataset illustrate that the SAR radial current captures the positions and dynamics of the Kuroshio central flow and the Kuroshio Counter Current, and has the capability to monitor current velocity over a wide range of values. 相似文献
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An extended variable-grid global ocean circulation model and its preliminary results of the equatorial Pacific circulation 总被引：2，自引：0，他引：2
1IntroductionThetropicalPacificOceanplaysanimpor-tantroleintheclimatevariabilitiessuchasElNi-no-SouthernOscillation(ENSO)phenomenon(Chao,1993).ManystudieshavefoundthatthetropicalPacificvariabilitiescanhavesignifi-cantinfluenceontheoceancirculationintheseasadjacenttoChina(Yu,1985;Chaoetal.,1996;Wangetal.,2002).TheseaareaadjacenttoChinaischaracterizedbyitscomplextopog-raphyandnumerousnarrowstraits,andthusre-quiresafinegridtoresolve.Tostudytheinter-actionbetweenthetropicalPacificandChinas… 相似文献
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为研究海洋环境信号在OBS(Ocean Bottom Seismograph)原始数据中的规律及应用,根据OBS原始数据的波形及频谱特征,将研究区划分为5个时间段,依次为旧涌浪阶段、风浪渐强阶段、风浪全盛阶段、风浪消退阶段和新涌浪阶段。结合海洋天气预报,认为上述现象是由偏南风风浪对海流的影响造成的。参考野外地震数据采集记录班报,得到各阶段的时长和距离,计算风浪渐强、全盛和消退阶段OBS附近海流的平均速度。结果表明:OBS原始资料中浅海海洋环境噪音增强的主要因素是风浪,且风浪引起的噪音信号的波形变化特征是渐进式的;OBS可用于接收某种特殊阶段(如台风、海啸等)的噪音信号,并根据噪音信号的波形特征、频谱变化规律和持续时间估算该阶段的海流速度变化。 相似文献
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According to the current paradigm of modern climatology and oceanography, the global ocean thermohaline circulation works as the so-called “global ocean salinity conveyor belt” – a system of currents connecting different ocean basins and most notably – the northern North Atlantic and northern North Pacific Oceans – the most distant regions of the world ocean. It is shown here that a slight disparity in freshwater redistribution between the Atlantic and Pacific oceans can be sufficient for building up and maintaining a global conveyor-type ocean thermohaline circulation. On the other hand, relatively small changes in this disparity leading to change in sea surface salinity contrasts between and in the north-south within the northern parts of these two oceans can easily change the conveyor. 相似文献