基于海陸一體化平臺的海上溢油實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化研究與設(shè)計(jì).pdf

1、全球海洋油氣資源十分豐富,約占全球石油資源總量的34％。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源需求不斷增加,對海洋石油資源的勘探開發(fā)呈現(xiàn)出較快增長的趨勢。伴隨著海洋油氣資源的勘探開發(fā)和海運(yùn)的迅速發(fā)展,井噴與船舶漏油事故更加頻繁,造成了巨大的環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失。近期的幾起重大溢油事件如墨西哥灣溢油、渤海灣溢油等,使得石油污染問題成為各個(gè)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　目前國內(nèi)外海上溢油可視化的相關(guān)研究,大多傾向于二維,三維可視化方面仍存在著物理模型不完善、

2、模擬效果差及功能缺失等問題。本課題旨在實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的三維海陸一體化平臺基礎(chǔ)上,建立一個(gè)具有高度沉浸感的3D溢油應(yīng)急處理交互環(huán)境,并重點(diǎn)對以下方面進(jìn)行研究:
　　1、綜合分析當(dāng)前知名的溢油數(shù)值模擬研究成果,推導(dǎo)出一種能夠較好地反映復(fù)雜環(huán)境條件下溢油的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并且適合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)現(xiàn)的完善的溢油離散化運(yùn)動(dòng)公式。
　　2、結(jié)合“油粒子”模型和粒子系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行溢油實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化實(shí)現(xiàn),利用GPU圖形渲染管線編程實(shí)現(xiàn)了粒子間及其

3、與水環(huán)境間的混合特效。
　　3、分析對比了幾種當(dāng)前廣泛使用的3D渲染引擎,并指出傳統(tǒng)的OpenGL固定渲染流水線的渲染方式的不足,最后選取了基于可編程流水線的WildMagic渲染引擎進(jìn)行溢油可視化的渲染繪制。
　　4、研究實(shí)現(xiàn)了海上溢油交互式圍欄布控功能,為海事與環(huán)保部門實(shí)時(shí)提供圍欄、捕撈等最佳處理預(yù)案。選取開源ColDet庫進(jìn)行圍欄布控的碰撞檢測研發(fā),解決了大規(guī)模油粒子實(shí)時(shí)繪制時(shí)碰撞檢測效率低下的問題。
　　5、實(shí)

4、現(xiàn)溢油事件和圍欄方案的保存和加載、溢油動(dòng)畫控制、羅盤和鷹眼顯示等交互功能。
　　本文通過以上方面的研究,建立一套完整的三維溢油實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化與應(yīng)急處理機(jī)制,彌補(bǔ)當(dāng)前三維方面研究的不足。實(shí)驗(yàn)測試表明,系統(tǒng)能較為真實(shí)地模擬海上漏油及其應(yīng)急處理過程,并具有較高的渲染效率,能夠滿足實(shí)時(shí)性和交互性的各項(xiàng)要求。本文的研究為海上溢油事故處理提供了一個(gè)全新的解決思路,并為類似的海上漂浮物(如海洋垃圾、滸苔等)的漂移擴(kuò)散模擬、應(yīng)急方案制定等提供了技