15、虚拟实境在切萨皮克湾研究中的应用

虚拟实境在切萨皮克湾研究中的应用

1. 切萨皮克湾VR项目背景

美国陆军工程兵团水道实验站（CEWES）与国家超级计算应用中心（NCSA）合作，开展了利用VR技术可视化切萨皮克湾的项目。该项目有多个目的，其中一个主要目的是作为技术转移项目。CEWES获得了一台ImmersaDesk设备，希望与NCSA合作，积累将其应用于科学研究的经验。NCSA对切萨皮克湾项目尤为感兴趣，因为该海湾具有重要意义，且其模拟计算复杂、数据变量多。

2. BayWalk应用程序介绍

2.1 应用描述

BayWalk主要作为科学可视化和协作工具，用于探索复杂计算科学模拟的结果。在计算模型中，三维的海湾被划分为4000个体积单元或“砖块”。模拟计算整个海湾随时间的水流信息和某些物质的存在情况。模拟中每个单元有多个变量，最初仅可视化了三个变量：叶绿素、盐度和溶解氧。后来又增加了两个变量：氮和磷（这两种变量因存在于肥料中，是生态关注的来源之一，尤其受关注）。通过修改系数和其他计算参数，计算模型已校准以匹配观测数据，使基于已知初始条件的模拟结果与自然界中观察到的实际结果相符。

2.2 可视化表示

• 平面表示 ：参与者首先看到带有文本标记和符号的海湾平面表示，这些标记给出地标位置，包括城市和河流名称。
• 多种可视化工具 ：
  • Glyphs显示 ：最初，三个变量映射到三维向量轴上，每个轴的长度表示该化学物质的含量，叶绿素对应绿色向量，盐度对应品红色，溶解氧对应白色。后来增加了氮和磷限制潜力两