i4Ocean: 虚拟海洋三维可视仿真引擎的研发与海洋数据可视化

本文主要探讨了"搜索引擎-虚拟海洋与三维可视化仿真引擎的研究与开发"这一主题，针对海洋作为复杂且动态的系统，中国对海洋的依赖日益增强，推动了"数字海洋"的发展，即通过海量海洋数据的收集、分析和信息系统的构建，以支持国家海洋科技发展计划。在这个背景下，本文提出了i4Ocean——一个专为"数字海洋"应用设计的三维可视化仿真引擎，它强调了沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）、构想性（Imagination）和智慧性（Intelligence）四个核心特性。 i4Ocean的设计摒弃了依赖其他地理信息系统软件的二次开发，而是基于底层自主研发，拥有独立的知识产权。它的技术架构采用了Model-View-Adapter-Effect（MVAE）框架模式，这种模式使得界面展示、交互逻辑、功能模块和特效管理之间保持松耦合，从而提高了灵活性。用户界面和功能实现层面相对独立，允许对视图层进行修改而不影响其他部分的代码，极大地提升了引擎的适应性和可扩展性。 引擎的核心功能包括资源管理、场景管理、渲染管理和交互管理，这些模块提供了实时交互的三维海洋环境构建，以及海洋数据的可视化处理能力。用户和开发者可以轻松利用这个平台创建和扩展海洋数据处理和展示的应用，例如模拟海上溢油事件，观察油粒子在风场和水下流场中的扩散和漂移，甚至实现海洋水文环境要素的三维可视化展示，如中国东海水文环境数据的球面三维体绘制和三维矢量场的可视化。 本文的主要贡献在于设计并实现了i4Ocean引擎，它不仅满足了海洋数据处理和可视化的需求，还展示了在复杂海洋环境中进行仿真模拟的强大工具，对于推动海洋信息技术的发展和应用具有重要意义。