[发明专利]Cesium引擎下基于非结构化网格的海洋流场可视化方法

说明书

本发明涉及海洋流场可视化领域，尤其是Cesium引擎下基于非结构化网格的海洋流场可视化方法，其包括以下步骤：获取海洋流场数据，根据海洋流场数据构建数据集；解析数据集，以数据字典的格式存储非结构化三角网格点与边、三角形与边的关系；计算非结构化三角网格面积，自定义密度标准，根据网格密度进行粒子初始化；使用基于线段相交的网格查找法确定粒子所在网格；根据粒子的连续位置用粒子渲染绘制动态轨迹。本发明将基于非结构化三角网格的海洋流场数据进行了科学计算可视化，补充了以往非结构三角网格上实现动态流场可视化的空白，非结构化三角网格在描述近岸及河道流场方面更优于结构化网格。

技术领域

本发明涉及海洋流场可视化领域，尤其是Cesium引擎下基于非结构化网格的海洋流场可视化方法。

背景技术

FVCOM是非结构化三角网格架构、有限体积、自由表面、三维原始方程海洋数值模型，该有限体积积分格式，能更好地保证复杂几何结构的河口海湾及海洋计算中的质量、动量、盐度、温度及热量的守恒性，其中非结构化三角网格的优点在于可应用于任意复杂的场景，非常灵活，具有普遍适用性。因其能更容易地实现区域的边界拟合和光滑的网格尺寸过渡，因此三角网格在海洋应用领域使用越来越广泛，这也是本发明选择研究非结构化三角网格的重要原因。但非结构化三角网格需要额外的存储空间，在邻接点查找、可视化计算中都更加困难。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，本发明以海洋流场的可视化表达为研究对象，研究包括基于“全球-区域-近岸”三层分辨率的流矢量和温、盐、海平面的标量的可视化。通过对全球流场结构的多时刻动态表达，能够深层次理解和归纳海洋流场的时空变化规律，从而丰富海洋数据模型的理论方法研究。本发明提供了一种Cesium引擎下基于非结构化网格的海洋流场可视化方法，其采用的技术方案如下：

Cesium引擎下基于非结构化网格的海洋流场可视化方法，包括以下步骤：

S1.获取海洋流场数据，根据海洋流场数据构建数据集；

S2.解析数据集，以数据字典的格式存储非结构化三角网格点与边、三角形与边的关系；

S3.计算非结构化三角网格面积，自定义密度标准，根据网格密度进行粒子初始化；

S4.基于龙格库塔法确定粒子下一位置坐标，使用基于线段相交的网格查找法确定粒子所在网格；

S5.根据粒子的连续位置用粒子渲染绘制动态轨迹。

在上述方案的基础上，所述步骤S1包括以下详细步骤：

S1-1.将海洋流场数据存储为NetCDF格式；

S1-2.创建加载NC格式文件的函数loadNetCDF()，加载海洋流场的NetCDF数据，确定要初始化的粒子数量，网格数量。

在上述方案的基础上，所述步骤S2包括以下详细步骤：

S2-1.提取NetCDF内网格顶点经纬度数据、网格中心点的UV分量数据以及中心点经纬度，构造三角网格边列表数组；

S2-2.以数据字典的格式建立非结构化三角网格点与边、三角形与边的关系；

S2-3.运用重心差值确定网格重心点标量、矢量值。

优选地，所述步骤S3包括以下详细步骤：

S3-1.遍历所有三角网格，求得每个三角网格的面积triangular_area和三角网格面积的总和data.all_triangular_area；

S3-2.对三角网格根据面积大小进行分类，对不同类别的三角网格选取不同的单位面积；

S3-3.根据公式(1)求三角网格中粒子数目的期望E：