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原文传递三维内河通航环境仿真系统关键技术研究

论文题名：	三维内河通航环境仿真系统关键技术研究
关键词：	内河通航;地形建模;水波仿真;层次细节
摘要：	随着国民经济的快速增长及水上交通的日益繁华，我国内河通航建设也进入了新的发展时期。为了紧跟当今全球信息化和数字化的普及脚步，中央和交通部提出了“数字航道”的构建目标。数字航道的建立对于内河航运的影响作用也越来越大。相比公路运输、铁路运输和航空运输，内河航运具有占地少污染低、廉价运货量大、依托基础设施少等特点，是货运物流化的理想之选。内河航运通过对水资源的充分利用，可以降低运输的物流成本、扩大资源效益。无论是从航道的日常监督管理和长远的规划设计方面，还是从内河通航环境的维护和改善方面来看，建立数字航道，对内河航运的安全、航道的规范建设、航运资源的维护都有着重要的意义。本研究依托于交通部本部科技项目《内河航道拥堵解决方案及优化仿真技术研究》进行了相应的真实数据调研与理论技术研究，重点研究了实现三维内河通航环境仿真系统中的相关技术。研究了基于OGRE引擎的三维仿真系统的构建方法，三维河道地形建模与仿真环境渲染技术，内河水域中水波动画的三维仿真技术，多模型快速加载处理方法。基于上述研究实现系统的轨迹回放、三维漫游、操纵船舶功能，构建了三维内河通航环境仿真系统。研究内容主要分为如下几个方面: 　　 (1)研究了三维地形建模技术以及OGRE仿真环境构建技术。本研究结合长江河道荆州段真实CAD河道数据，采用大规模三维地形生成方法构建三维河床地形，实现对二维CAD图形数据的三维可视化。并在实现三维河道的建模和仿真的基础上，结合OGRE驱动结构建立三维仿真系统的实现框架，加载三维地形模型及虚拟仿真资源，来构建基于OGRE的三维仿真环境。　　 (2)研究了OGRE中水波动画的三维仿真技术。通过基于领域传播思想的水波构造方法，结合细胞自动机理论，实现对水波仿真模型的设计与构造。并结合真实世界情况，利用光照渲染等技术来增强水波的视觉效果。研究还分析了对风浪、雨水波浪和船行波三种不同类型水波进行模型构造时的差别。　　 (3)研究了多模型快速加载与处理方法。在实现建立三维仿真系统框架的基础上，研究通过对三维模型的特征以及OGRE引擎渲染显示模型的原理进行分析，提出了基于包装盒思想来处理模型预加载的算法，并通过使用层次细节技术进行多层次模型间的无缝拼接，改善了虚拟仿真中多模型加载的速度慢和效果差的缺点。　　 (4)研究了三维内河通航环境仿真系统的功能实现方法。通过实现空间坐标的几何变换和OGRE中实体与节点的挂接方法，实现场景模型的加载。通过船舶轨迹回放更新算法来控制船舶历史轨迹的回放，实现仿真系统的轨迹回放功能。通过三维河道漫游仿真功能及船舶碰撞监测机制，为内河通航环境的改善提供辅助决策支持。
作者：	郑望贤
专业：	计算机应用技术
导师：	陈先桥
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文