本文選題：溢油可視化 + 渲染引擎�。� 參考：《中國海洋大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：伴隨著高速騰飛的世界多元化經(jīng)濟，水上運輸作為一種古老的運輸方式近年來也重新煥發(fā)了蓬勃的生機，海上船舶運輸更是被冠之于“世界貿(mào)易載體”的美名。但是，伴隨著日漸繁榮的海上運輸業(yè)，巨型油輪及其他運輸工具造成的原油泄漏事故也頻繁發(fā)生，帶來了日趨嚴(yán)重的石油污染，極大的破壞了海洋生態(tài)環(huán)境，同時也帶來了巨大的經(jīng)濟損失，一幅幅溢油場景讓人觸目驚心。近年來發(fā)生的幾起重大溢油事故，更是引起了人們對溢油造成的石油污染問題的重視，使得溢油成為各個領(lǐng)域研究的熱點。如何在溢油事故發(fā)生后準(zhǔn)確迅速地預(yù)報出溢油的漂移擴散動態(tài)、使其得到及時的清除，成為了當(dāng)前科研工作人員亟待解決的問題。 目前國內(nèi)外有很多對海上溢油可視化的相關(guān)研究，但這些溢油可視化模型往往傾向于二維，無法真實、形象、生動的展現(xiàn)海上溢油的漂移擴散以及海底溢油噴發(fā)的過程。本課題旨在實驗室自主研發(fā)的虛擬海洋可視化平臺（i4Ocean）的基礎(chǔ)上建立一個具有高度真實感的海上溢油動態(tài)可視化及應(yīng)急決策支持系統(tǒng)，主要包含以下研究內(nèi)容： 1.綜合比較當(dāng)前幾種溢油漂移擴散算法，整合出一個適用于在復(fù)雜海洋環(huán)境中進行溢油可視化的算法，以此來模擬溢油在不同風(fēng)場、流場等參數(shù)下的漂移擴散過程。 2.采用內(nèi)外存調(diào)度算法來解決大規(guī)模粒子渲染效率低的問題，，同時通過GPU來渲染自定義的特效文件，提高溢油的可視化效果。 3.運用i4Ocean渲染引擎，采用粒子系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)來實現(xiàn)海上溢油的動態(tài)可視化以及飛機噴灑化學(xué)劑消融海面溢油的過程。 4.模擬溢油在發(fā)生時的風(fēng)場、流場等參數(shù)作用下的漂移擴散過程，把可視化結(jié)果與該海域溢油真實遙感影像進行比對，以此來檢驗、校對該系統(tǒng)的可視化結(jié)果。 本文針對以上幾方面的研究，建立了一個海上溢油動態(tài)可視化及應(yīng)急決策支持系統(tǒng)，對海上溢油的漂移擴散過程進行了動態(tài)可視化，彌補了二維溢油可視化在真實感方面的不足。經(jīng)過測試表明，該系統(tǒng)能夠較為真實的展現(xiàn)海面溢油及海底溢油的擴散過程，渲染效率較高，能夠滿足交互性和實時性的各項要求。本文的研究為溢油事故提供一個全新的解決方案，同時也可以作為向公眾宣傳介紹溢油事故的一個窗口，向公眾普及溢油知識。并為類似海上漂浮物的可視化提供了技術(shù)可行性，具有較大的意義。
[Abstract]:With the rapid development of the diversified economy in the world, water transportation as an ancient mode of transport has been revitalized again in recent years, and maritime shipping is also known as the "carrier of world trade". However, with the increasing prosperity of the marine transportation industry, oil spill accidents caused by giant oil tankers and other means of transportation also occur frequently, which has brought more and more serious oil pollution and greatly damaged the marine ecological environment. At the same time also brought huge economic losses, oil spill scenes are shocking. In recent years, several major oil spill accidents have caused people to pay more attention to the oil pollution caused by oil spill, which makes oil spill become a hot spot in various fields. How to accurately and rapidly predict the drift and diffusion dynamics of oil spill after the oil spill accident, so that it can be cleared in time, has become an urgent problem to be solved by researchers. At present, there are many researches on the visualization of oil spill at sea, but these visualization models tend to be two-dimensional, unable to be real and vivid, showing the drift and diffusion of oil spill at sea and the process of submarine oil spill eruption. The purpose of this paper is to establish a highly realistic dynamic visualization and emergency decision support system for offshore oil spills based on the virtual ocean visualization platform named Ni4 Ocean.It mainly includes the following research contents: 1. By comparing several current oil spill drift diffusion algorithms, an algorithm for visualization of oil spills in complex marine environment is developed to simulate the drift diffusion process of oil spills in different wind and current fields. 2. The internal and external memory scheduling algorithm is used to solve the problem of low efficiency of large-scale particle rendering. At the same time, GPU is used to render custom special effect files to improve the visualization effect of oil spill. Using i4Ocean rendering engine, using particle system and other key technologies to realize the dynamic visualization of oil spills at sea and the process of jet spraying chemical agent to melt oil spills on the sea surface. This paper simulates the drift and diffusion process of oil spills under the action of wind field, flow field and other parameters, compares the visual results with the real remote sensing images of oil spills in the sea area, and verifies the visualization results of the system. In this paper, a dynamic visualization and emergency decision support system for offshore oil spill is established, and the drift and diffusion process of oil spill at sea is dynamically visualized. It makes up for the deficiency of two-dimensional oil spill visualization in the sense of reality. The test results show that the system can show the diffusion process of sea surface oil spill and submarine oil spill, and the rendering efficiency is high, and the system can meet the requirements of interaction and real-time. The research in this paper provides a new solution for the oil spill accident, and it can also be used as a window to introduce the oil spill accident to the public and popularize the knowledge of oil spill to the public. It also provides the technical feasibility for the visualization of similar floating objects at sea and has great significance.
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U698.7

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本文編號：2011297