Визуализация трехмерного ландшафта в комплексных тренажерных системах нефтегазовой промышленности

• Автор: Шустиков, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Введение

1. Актуальность

2. Цель работы.

3. Научная задача

4. Рамки исследования

5. Предмет и объект исследования.

6. Научные результаты

7. Значение полученных результатов для теории и практики

8. Используемый инструментарий

9. Внедрение

. Апробация
. Публикации.
Глава 1. Визуализация обстановки в тренажерных системах нефтегазовой промышленности
1. Трехмерное моделирование окружающей обстановки на предприятиях нефтегазовой
промышленности.
1.1. Системы прогнозирования..
1.2. Системы проектирования
1.3. Тренажерные комплексы для подготовки персонала предприятия
1.4. Тренажерная система буровой платформы.
1.5. Структура тренажерного комплекса
1.6. Требования к системе визуализации ландшафта, предъявляемые тренажерной
системой.
2. Подводя итоги
Глава 2. Методы и инструментарий компьютерной графики
1. Трехмерная графика.
2. Графический адаптер
2.1. Обработка вершин
2.2. Обработка примитивов
2.3. Растеризация
2.4. Шейдеры.
2.5. 1 изкоуровневыс программные интерфейсы.
2.6. Высокоуровневые программные интерфейсы. Трехмерные движки.
3. Визуализация рельефа и ландшафта.
3.1. Визуализация матрицы высот
3.2. Тексту ры и визуализация ландшафта
3.3. Проблемы, возникающие при визуализации ландшафта
3.4. Обзор существующих алгоритмов.
3.5. Визуализация земной поверхности методом сферического проектирования i
i
4. Подводя итоги
Глава 3. Визуализация ландшафта для тренажерных систем. Представление данных и алгоритмы .
1. Алгоритм визуализации ландшафта методом кубического проектирования i
i
2. Общая структура алгоритма отображения трехмерного ландшафта
3. Хранение информации
4. Преобразование данных
5. Потоковая загрузка.
6. Визуализация данных
6.1. Создание геометрии ландшафта
6.2. Непрерывность триангуляционной сетки
6.3. Растеризация
6.4. Уровни детализации
6.5. Эффект атмосферы
6.6. Проблемы точности вычислений
7. Подводя итоги
Глава 4 Программная система Vii
1. Цель разработки
2. Структура системы
3. Основные модули
3.1. Программное средство генерации ландшафта ПС .
3.2. рограммное средство визуализации трехмерного ландшафта.
4. Результаты визуализации.
5. Подводя итоги.
Выводы.
Литература


Проблема заключается в том, что, например, для визуализации окружающей обстановки наземной буровой платформы требуется высокая степень детализации области сравнительно небольшого размера, для тренажера спасательного вертолета требуется отображение ландшафта области большего размера, но с меньшей степенью детализации, а для визуализации данных, поступающих от спутника на орбите, требуется отображать область масштаба планеты. Напрямую невозможно загрузить в память компьютера все данные о земной поверхности с высокой детализацией, так как это требует терабайтов информации. Целью работы является повышение качества подготовки специалистов, занимающихся управлением производственными и чрезвычайными ситуациями при добыче и транспортировке нефти и газа путем создания системы визуализации ландшафта. Задача решается на идеальной сфере, без учета эллипсоида земли. Максимальная детализация ландшафта составляет 0. Метод визуализации ландшафта не может отображать подземные части рельефа. Задача рассчитана на использования графического устройства. Объектом исследования являются способы представления и передачи исходных данных о рельефе местности и методы трехмерной визуализации ландшафта. Отличие метода визуализации ландшафта связано с применением, кубической проекции для вРи СИртарь, а так же с повышением точности отображения ландшафта путем предварительного расчета сферической поверхности, перерасчета некоторых матриц для графического конвейера и переноса системы координат. Метод хранения данных о ландшафте, основанный на использовании индексированного квадродерева, позволяющий осуществлять быструю работу с хранилищем информации. Так же особенностью этого метода является использование шаблонов типов в алгоритме доступа к данным, что позволяет вводить новые типы данных, не меняя структуру алгоритма. Метод потоковой загрузки данных о ландшафте на процессор графического устройства, повышающий эффективность поиска информации в индексированном квадродеревс и загрузки данных в кэш оперативной памяти. Разработанная в диссертация система У1зюЬапс1 - отображения трехмерных ландшафтов используется в тренажерном комплексе компании ОАО “ ВНИИНС”. Данный программный комплекс позволил объединить системы визуализации и работать различным тренажерным системам в едином виртуальном пространстве. Vindows. Программная реализация осуществлялась на языке С++. В качестве основы системы визуализации была выбрана кроссплатформенная библиотека с открытыми исходными кодами - 0§геЗО 1. Программный комплекс визуализации трехмерных ландшафтов, разработанный в ходе выполнения диссертационной работы, использовался при создании системы единой моделирующей среды, проектируемой в ОАО «ВНИИНС». Акт о реализации от февраля года. Результаты диссертационной работы применяются в ОАО «ВНИИНС». Результаты диссертации докладывались на конференциях ММТТ в и в годах, а также на семинарах кафедры АТПП факультета ФАС и кафедры ПО факультета ФИТ Тверского государственного технического университета. Шустиков Д. А. Использование тороидального копирования для пошаговых обновлений текстуры. Шустиков Д. А.// Международный журнал «Программные Продукты и Системы» г. Дмитриев Г. А. Система визуализации трехмерного ландшафта для интеграции тренажеров буровых установок и комплексов. Дмитриев Г. А., Шустиков Д. А.// Научно-технический вестник КАРОТАЖНИК, г. Шустиков Д. А. Основные особенности алгоритма вложенных регулярных сеток, использующегося для моделирования рельефа местности. Шустиков Д. А.// Вестник Тверского Государственного Технического Университета г. Шустиков Д. А. Получение кубической проекции земной поверхности, для визуализации сферического ландшафта. Шустиков Д. А.// Вестник Тверского Государственного Технического Университета, г. Шустиков Д. А. Алгоритм отображения эффекта атмосферы для трехмерной визуализации планет. Шустиков Д. А.// Вестник Тверского Государственного Технического Университета, г. Шустиков Д. А. Применение алгоритма вложенных регулярных сеток для визуализации сферического рельефа. Шустиков Д. А.// XXII Международная научная конференция. Математические Методы в Технике и Технологиях МТТ-, сборник трудов.