[发明专利]一种海洋水体虚拟现实的建模方法

权利要求书

1.一种海洋水体虚拟现实的建模方法，其特征在于包括如下步骤：

1)通过数据转换服务的方式，将原始海洋遥感环境反演数据文本格式自动转换为栅格数据集；

2)对转换后的数据进行了基于时间可视化方式的存储，支持对海量遥感栅格数据集的时空特性进行快速查询；

3)OpenGL三维海洋水体场景的空间坐标系统设定，经过Z轴缩放、坐标系沿垂直屏幕方向向屏幕内平移、坐标系旋转以及X、Y轴坐标单位统一至经纬度坐标完成场景坐标系统设置；

4)根据用户构造的任意海域多边形轮廓线构建三维海洋水体表面，以平行轮廓线“投影”生成海洋水体立方体模型的主体；

5)以海面波浪纹理对海表进行贴图，海底地形经由数字高程模型转换为OpenGL原语，用单一颜色渲染与多光源参数设置建模；

6)由平行轮廓线“投影”和地形模拟拉伸获得栅格数据集物理量横截面，透明显示海洋水体表面获得各个角度的可视化效果。

2.根据权利要求所述的一种海洋水体虚拟现实的建模方法，其特征在于所述的通过数据转换服务的方式，将原始海洋遥感环境反演数据文本格式自动转换为栅格数据集步骤：是将原始海洋环境反演数据的Head文件头和数据体以文件流的形式读入内存，再将其按照栅格数据集的数据组织方式写入栅格数据集，利用Internet信息服务器检测目标文件夹下的数据文件，转换入库后删除源文件。

3.根据权利要求所述的一种海洋水体虚拟现实的建模方法，其特征在于所述的对转换后的数据进行了基于时间可视化方式的存储，支持对海量遥感栅格数据集的时空特性进行快速查询步骤：基于时间可视化方式的存储是将原始海洋环境反演数据的Head文件头中的产品周期、产品生成时间段、产品生成时间点分别保存在产品元数据表、周期性时间元数据表和瞬时性时间元数据表中，以标准的SQL时间查询语句，可快速的查询出时间集合内的数据集。

4.根据权利要求所述的一种海洋水体虚拟现实的建模方法，其特征在于所述的OpenGL三维海洋水体场景的空间坐标系统设定，经过Z轴缩放、坐标系沿垂直屏幕方向向屏幕内平移、坐标系旋转以及X、Y轴坐标单位统一至经纬度坐标完成场景坐标系统设置步骤：OpenGL默认的世界坐标系统的X轴、Y轴和Z轴坐标单位长度是统一的，但考虑到海洋水体数据的特征，即水平方向X坐标范围为东经180度至西经180度，Y坐标范围为北纬90度至南纬90度，而全球海洋深度由0米至-10000多米不等，X轴、Y轴方向与Z轴方向的坐标单位长度相差2倍数量级以上，则会造成Z轴方向过于陡峭，建模效果不佳，所以，将Z轴坐标的单位长度缩小为原始长度的1/100，即X轴、Y轴的1单位长度，在Z轴上100，OpenGL场景的世界坐标系统与眼坐标系统的XY轴平面是重合于屏幕平面的，所以需要将坐标系统沿垂直屏幕方向向屏幕内平移，世界坐标系统为右手笛卡尔坐标系统，XY轴平面与屏幕平行，生成场景的海平面与屏幕相平行，这与海平面应处于水平方向的常识不符，因此，要将坐标系旋转至Z轴向上，X轴水平向右为正方向、Y轴向上为正方向。

5.根据权利要求所述的一种海洋水体虚拟现实的建模方法，其特征在于所述的根据用户构造的任意海域多边形轮廓线构建三维海洋水体表面，以平行轮廓线“投影”生成海洋水体立方体模型的主体步骤：根据用户构造的任意海域多边形轮廓线，利用GIS的方法裁剪、掩膜海表轮廓线外的区域，构建三维海洋水体表面，以平行轮廓线“投影”生成海洋水体立方体模型的主体，将轮廓线沿Z轴向下平移至海底地形数字高程模型的最大深度，两平行轮廓线之间以上下轮廓线上的拐点相连利用OpenGL构造矩形面，并透明显示，海洋水体柱状体X轴、Y轴平面内的尺寸取决于用户在二维电子地图中绘制的闭合多边形的尺寸，海洋水体深度Z轴方向是海底地形数字高程模型的最大深度。

6.根据权利要求所述的一种海洋水体虚拟现实的建模方法，其特征在于所述的以海面波浪纹理对海表进行贴图，海底地形经由数字高程模型转换为OpenGL原语，用单一颜色渲染与多光源参数设置建模步骤：利用OpenGL在顶面进行海洋波浪纹理映射，贴图的位置信息来源于二维轮廓线，因海表为任意多边形，所以采用环绕模式“镜像”重复与裁剪来“补足”海表多边形映射或裁剪纹理，把海底地形数字高程模型先转换为文本文件格式，再用OpenGL原语描述出来，从而转化成OpenGL可识别的图形函数，海底地形采用单一颜色渲染，利用光照视点位置、视线方向、光照参数设置反映高程的变化。

7.根据权利要求所述的一种海洋水体虚拟现实的建模方法，其特征在于所述的由平行轮廓线“投影”和地形模拟拉伸获得栅格数据集物理量横截面，透明显示海洋水体表面获得各个角度的可视化效果步骤：海洋水体柱状体的侧面用来表达海洋环境反演数据随深度变化的情况，通过平行轮廓线“投影”的方式将海表轮廓线映射到海洋环境反演数据的各分层信息上，得到海洋环境反演数据的二维轮廓线范围内的横截面，经预处理的海洋环境栅格数据集的像素为(x，y，value)，其中包含坐标和物理量，海洋环境栅格数据集经由文本文件转换至OpenGL原语，再由地形模拟拉伸，即将物理量值value作为高程方向Z的坐标，以数字高程模型的方式拉伸获得直观的分层信息，海洋水体表面采用透明显示以便从任意角度透视各分层海洋环境反演数据。