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原文传递基于电子海图的三维可视化研究

论文题名：	基于电子海图的三维可视化研究
关键词：	电子海图;分形插值;航姿显示;三维可视化
摘要：	二维电子海图作为舰船导航中不可或缺的导航设备，深深影响着航海自动化、智能化的发展。但是现实世界是三维的，二维电子海图只能用水深和等深线来描述水下的地形地貌，有表述不直观、信息不全等问题，不利于海底地形分析。　　地形三维化是近些年随着地理信息系统和计算机可视化技术发展起来的新兴应用。现阶段地形可视化的研究对象还主要集中在陆地地形，对于水下地形的研究很少。三维海底地形可视化操作更简便、表达更直观、逼真性更强、信息量更大，更有利于人的接受、感知和理解。论文中介绍了一个基于二维电子海图中离散水深数据构建数字高程模型（DEM），并通过三维地形建模最终实现海底地形的三维可视化的解决方案。　　首先分析了S-57格式电子海图的数据模型和封装结构，编写程序提取二维电子海图的离散水深数据，并先后采用的传统插值算法和分形插值算法构建三维数字高程模型。　　其次，将插值格网化后的数据导入三维地形建模工具MultiGen Creator，选择合适的建模方法进行地形建模。为了增强地形的可读性，需要给地形添加纹理，结合几种地形纹理的优缺点选择添加纹理。随着地形区域增大、纹理分辨率的提高，普通建模工具Creator无法满足需要。针对大地形仿真下需要解决的关键技术，使用CTS（Creator Terrain Studio）实现大地形、高分辨率下的三维地形建模。　　接着，使用虚拟现实软件Vega Prime实现了海底地形的三维可视化，并采用多种增强模块（例如Vega Prime Marine、特效、Path Tool）等增强了三维地形图的渲染力和真实感。引入了虚拟仪表技术，设计虚拟仪表并实现与Vega Prime中元素的交互。　　最后，介绍了一种基于所设计的三维电子海图的应用。针对MEMS航姿系统提供的姿态、速度等惯性信息，分别设计了航姿显示系统和Vega Prime程序，并实现了惯性信息的在三维电子海图上的显示。
作者：	张克飞
专业：	控制工程
导师：	孙尧
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文