一种基于Gerstner模型的波浪折射模拟方法

摘要

本发明公开了一种基于Gerstner模型的波浪折射模拟方法，包括：地形预处理，针对DEM地形数据，提取岸线点并计算地形点到岸线的方向和距离，再利用数据构建地形四叉树LOD层次结构；波浪折射的模拟绘制，在原始Gerstner理论模型的基础上，应用地形深度和地形点到岸线的距离模拟计算波浪波动高度，应用地形点到岸线的距离和方向模拟计算波浪的波动方向，最终得到实时高效的浅水域波浪折射的模拟绘制。本发明计算简单效率高，保证实时绘制的效率，同时保证了绘制真实感，非常适合应用于实时绘制系统。

主权项

一种基于Gerstner模型的波浪折射模拟方法，其特征在于，分为以下步骤：第一步：针对DEM地形数据进行地形预处理1）提取DEM地形数据中的岸线点；2）针对DEM地形数据中的每个地形点作如下计算：a）搜索距离所述地形点最近的岸线点；b）计算所述地形点到最近的岸线点的距离，记为dis；c）计算所述地形点到最近的岸线点的方向，记为dir；3）利用地形点的高程h、方向dir和距离dis，构建地形四叉树LOD层次结构；第二步：浪折射效果模拟绘制1）在GPU中预设定水面几何的顶点，根据所述的顶点在四叉树LOD层次结构中确定分辨率相适应的匹配层次；2）在所述匹配层次中确定与每个顶点对应的地形高程h、方向dir和距离dis；3）根据第二步步骤2）中的高程h和距离dis，以及原始波浪高度计算出椭圆波动轨迹的短轴和长轴；根据第二步步骤2）中的高程h、方向dir和波长λ，以及水面几何中波浪的自由波动方向计算折射波浪的波动方向；最后应用Gerstner理论模型计算波浪在浅水域的波动，得到浅水域波浪折射效果；4）应用Gerstner理论模型计算波浪在深水域的自由波动；5）根据第二步步骤2）中的高程h，波浪折射效果和深水域的自由波动，最终模拟出浅水域到深水域无缝过渡的波浪折射效果。