[发明专利]并行化二维流场多元数据动态可视化系统

说明书

本发明公开了一种并行化二维流场多元数据动态可视化系统，操作步骤如下：(1)、流场数据准备；(2)、计算粒子路径；(3)、绘制流场图；所述流场数据准备包括时间变量、经纬度坐标变量、速度分量变量和温度变量等格点化数组，计算粒子路径是通过Fortran程序来实现，最后再利用Python语言及相应的程序包来绘制流场图；本发明基于地球科学领域常用的工具，利用粒子追踪方法构建曲线型流线向量场来更直观地描述海洋二维流场，并利用并行技术来计算粒子追踪和绘图，大大提高了处理能力和计算速度。

技术领域

本发明涉及的是软件技术领域，具体的说是一种并行化二维流场多元数据动态可视化系统。

背景技术

在地球科学领域，将海洋流场做为一种向量场来表示，是描述海洋特征的常用手段之一。目前对流场可视化的方法主要有纹理法、几何线形法和特征法等，不同的方法对流场的刻画都有其观注的重点，而在地球科学领域，人们更倾向于使用几何线形来表达真实观测或数值模拟的流场数据。随着观测技术与计算机的发展，海洋流场数据产品的时空分辨率越来越高，人们对流场可视化的要求也越来越高。首先是静态图片对流场的描述已不能满足一些特定场合的需求，尤其对于非静态流场，简单的几张图片已无法对流场的变化进行精细刻画；其次，目前在地球科学领域使用的流场表示方法多数是基于格点数据进行直线型矢量群的绘制，这种方法对流场精细结构的描述非常有限。另外，目前虽然有不少文献介绍了多种方法来进行流场的可视化，但多数是从计算机信息工程与技术角度出发，与地球科学领域的直接应用还有一定的距离。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种并行化二维流场多元数据动态可视化系统，基于地球科学领域常用的工具，利用粒子追踪方法构建曲线型流线向量场来更直观地描述海洋二维流场，利用并行技术来计算粒子追踪和绘图，大大提高了处理能力和计算速度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

并行化二维流场多元数据动态可视化系统，具体操作步骤如下：

1、流场数据准备；

2、计算粒子路径；

3、绘制流场图。

进一步，所述流场数据准备包括时间变量、经纬度坐标变量、速度分量变量和温度变量等格点化数组。

进一步，所述步骤中第(2)、(3)步的实现均通过多CPU并行的计算方式来提高处理能力和计算速度。

进一步，所述绘制的流场图是利用粒子路径形成的曲线矢量场来描述二维流场的形态，通过透明度渐变的方式表示流线方向，并利用线条颜色来叠加更多的流场信息。

本发明的有益效果为：

1、对定常流场进行粒子追踪计算，利用粒子路径形成曲线矢量场系列图片对定常流场进行动态描述；

2、对非静态流场进行粒子追踪计算，利用粒子路径形成曲线矢量场系列图片对时变的流场进行动态描述；

3、对曲线矢量流场系列图片进行染色，使得曲线矢量流场图不仅可以对流场的运动进行描述，还可以叠加水温等多元信息。

4、根据计算条件可设置多个CPU进行并行计算，极大提高粒子追踪计算和绘图的速度。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

并行化二维流场多元数据动态可视化系统，具体操作步骤如下

1、流场数据准备

流场数据文件为NetCDF格式，文件中应包含以下几个变量：