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随着海洋信息可视化技术不断发展,海洋科学研究得到了越来越多的支持,尤其在空间数据组织、结果可视化分析与表达方面有了很大的发展。海流是海洋中最重要的海洋动力过程之一,目前已经有很多针对流场的数值模拟研究成果,但是由于其模型复杂,主要关注海流运动过程本身,在结果表达方面还不够直观方便。GIS以其强大的空间信息处理能力,为解决海流研究的可视化问题提供了可能。传统的GIS研究主要关注陆地的相对静态、缓变的信息,并没有专门支持海洋动态过程的模型,所以基于GIS的海洋流场可视化尚不成熟。本文在对基于GIS的海洋流场可视化研究的基础上,针对流场可视化中由于数据密集导致的效果不佳的问题,设计了基于GIS的海洋流场自适应稀疏化算法,自动调整实时显示数据量,实现海流显示疏密合理,同时优化了大数据量海洋流场显示与分析的效率。 本文在进行流场稀疏化表达时,研究了传统海洋流场信息获取与表达方法,分析了GIS在流场可视化表达中的应用,在此基础上实现了基于GIS的矢量流场数据的渲染,将地图制图中图标法与颜色编码法相结合,增强流场渲染的视觉效果。针对渲染的数据,构建了基于GIS的海洋流场自适应稀疏化算法。具体的算法研究过程为,首先从人的视觉感知出发,分析计算机符号显示与间隔的适宜尺度,基于流场数据空间分布最适宜稀疏程度,构建了流场显示的空间均匀密度系数;在此基础上,研究流场空间尺度切换关系,建立空间纵向分级,实现近似的无级缩放;然后针对每一级数据,构建虚拟的空间网格,建立筛选算法,提取每一级的显示数据;最后构建数据还原显示查询算法,实现流场显示过程的自适应稀疏化处理。本文主要解决两个关键问题,一是确定稀疏化程度控制与地图比例尺的关系,以此为基础实现稀疏化处理的自适应表达;二是根据流场模型数据组织方式,分别建立规则流场与不规则流场两种自适应稀疏算法的实现方式。在研究并实现算法的基础上,本文对其进行了封装,使其可灵活嵌入各种集成GIS系统。最后,本文将其集成应用到一个海洋监测应用系统,实现了GIS应用中海洋流场及其它海量场数据的直观可视化与高效空间分析。