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【智慧海洋】虚拟仿真可视化场景,绘就“透明海洋”新蓝图

发布者:admin 发布时间:2018-04-08 浏览次数:31090 背景颜色

海洋占地球面积的70%,自20世纪60年代开始,世界各国尤其是临海国家已纷纷将海洋开发作为基本国策。海洋强国建设已成为国家战略,为了充分利用丰富的海洋信息,引导建立关心海洋、认识海洋,经略海洋的海洋发展意识,进而对于更直观、灵活、丰富的展现方式有了更高的需求。

传统海洋环境的表现方法是海图,必须借助海图图式和规范,通过读图的形式来获得对海洋环境的认识,用户无法直观地获取海洋信息。

因此,借助海洋虚拟场景仿真与数据可视化技术,将丰富的海洋信息以更直观的形式展示,通过仿真“沉浸式“交互体验的方式,将成为“智慧海洋”战略的探索、研究以及应用的创新方向。

随着虚拟仿真技术的不断成熟与完善,结合了海洋GIS、大数据、可视化、传感器等技术的海洋虚拟仿真系统的研发,为高效地处理、理解、分析海洋数据提供了更有力的工具。

整合最新的海洋虚拟仿真技术---水仿真效果和无边界海洋地形场景开发的深潜器航行作业仿真系统,通过三维虚拟现实技术的软硬件配合,情景化地展示深潜器从下潜、到作业的整个运动工作过程。

系统提供2*2km海面及海底地形,下潜深度达到5000m,可模拟天气、光照、风浪变化,支持海面船只随风浪起伏,海面下有水下环境及不同深度的光照效果。

操作者可选择冷泉区、多金属硫化物区、富钴结壳矿区、浅海区四种不同的水下场景。

深潜器工作状态仿真

下潜状态模拟:操作者可通过驾驶室控制系统让深潜器进行海面航行或海底潜入,系统操作响应时间小于1秒,支持通用摇杆操作。在下潜过程中,以第三人称视角观察周围景观的变化及深潜器的行驶姿态。

工作场景模拟:深潜器到达一定深度将自动激活或手动激活场景选择菜单,镜头将切换至相应场景内。舱内操作台上包括仪表盘、控制面板、GPS定位导航、雷达功能等,仪表盘和显示系统数值实时变化,能直观反映深潜器当时的航行相关信息。操作者以第一人称视角观察舱内及通过悬窗观察窗外视景。

工作过程模拟:操作员可控制机械手,进行简单取样动作,当确定目标采集物后将镜头切换至舱内舷窗视角,调整远近光灯,操作机械臂进行采集模拟。

技术要点

充分考虑深潜器表面与海水的摩擦、螺旋桨推动以及船体产生的表面兴波的影响,基于粒子系统的方法,通过改变浪尖处粒子的位置、速度、颜色来实现船舶尾迹、水花等效果。不止于细致的海上及海面场景模拟,更具备行业领先的海底场景仿真技术。逼真还原不同日照光线强度,不同浑浊度的水下视角。根据所处坐标与水下深度,最大程度贴近不同海域的特征,生成符合现实的海底地形,例如大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊,以及丰富的生态环境。

无边界海域开发:以真实GIS数据建立整个地球大小的海域虚拟场景,并以高精度画面展现。

数字海洋可视化:可通过洋流粒子实时调用数据库洋流数据,接入CAE对海洋洋流进行实时动态模拟,实现了洋流动态可视化表达,进而实现三维场景中对洋流的一系列交互操作。

风浪及动态天气模拟:可以模拟0-12级不同蒲福风浪时的水面物理虚拟效果,并配合不同参数下的大气光照散射模式、24小时可定义的动态时间、自由切换风雨雾雷电等常见天气模式。

复杂海岸线效果:基于水流仿真技术与流体动力学,可模拟具有海岸线形状的弯曲波浪。

全景多通道显示:系统能对连接在同一网络中涉及的多台电脑或多组图像生成器执行多通道渲染操作,并使用不同视窗对同一场景执行同步渲染。即便应对超高分辨率的360度显示系统,也能使帧速保持在稳定的60赫兹。

基于海洋GIS、大数据、可视化、传感器等技术的海洋虚拟仿真平台,将为海洋科学研究、海洋文化教育、海洋工程、海洋船舶、海洋装备、海洋生物医药、海洋渔业、海洋油气、海洋军事......等众多海洋相关产业与领域产生重大动能驱动。

同时,对于虚拟现实这个全球新兴科技产业由技术研发向行业深度应用开发转化提供了广阔的空间和支撑。  

山东半岛蓝色经济区海洋产业公共服务平台,始终致力于“科技+海洋产业”平台的创新融合与构建运作,以公共服务平台为载体,聚合政策、产业、科技、运营等核心要素,打造创新产业级共享平台。

(来源:山东蓝海产业联盟)

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