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电子海图显示与信息系统(Electronic Chart Display and Information System,ECDIS)是一个综合性的系统,是在符合国际海道测量组织S-57标准的ENC(Electronic Nautical Chart,ENC)数据集的基础之上集成了电子海图显示系统、定位系统等子系统。它具有海图显示、计划航线设计、航行记录等许多功能,在很大程度上提高了水上航行的安全性。但目前的ECDIS系统多侧重于二维模式的设计和显示,对很多三维信息也仅限于用二维图形符号或数字加以显示,不能直观、快速的反映周围真实航行环境,如航行水域的海床、小岛及岸上高山的形状、以及船舶航行在水深受限水域的水下真实场景等。但同时在ECDIS系统所用到的数据库(ENC数据集)以及海事部门提供的各种水上预报服务中都提供了多种这样的数据,这些数据能通过三维方式直观、快速的呈现给驾驶员,如三维水深点数据、实时的水位和潮流信息等。 本文结合国家自然科学基金项目《分布交互三维行为—特征建模方法的研究》,在ENC数据集的基础之上,研究了近海三维可视化的相关技术。这些可视化内容有:海底数字高程模型、动态仿真海面以及航标模型与灯光信号模型。 在近海海域的可视化前首先要考虑数据源的问题。在本文的第四章详细地分析了数据源(ENC数据集)、数据模型以及它的文件结构。然后介绍了两种使用ENC数据集的方法,一个是建立完整的数据库,从ENC数据集文件中读取出所有的信息;二是针对所研究的重点,只读取其中要研究的数据即可。本文采用第二种方法。在成功读取了三维离散水深点数据后,论文第五章详细地分析了如何利用Delaunay法则生成海底的不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)模型。可以从生成的TIN模型中看出由于采样点数量和精度的限制模型很粗糙。所以本文采用移动平均法的插值算法来生成表达精度更高的海底数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)模型,这就是第五章中分析的离散数据的网格化方法。对于海面模型,我选择了正弦波的叠加技术生成动态的仿真海面,并且采用三维建模工具建立航标模型。最后论文采用镜头光斑技术来生成航标灯灯光效果,从而增加可视化场景的真实感。