Connecting Internal and External Representations: Spatial Transformations of Scientific Visualizations

Many scientific discoveries have depended on external diagrams or visualizations. Many scientists also report to use an internal mental representation or mental imagery to help them solve problems and reason. How do scientists connect these internal and external representations? We examined working scientists as they worked on external scientific visualizations. We coded the number and type of spatial transformations (mental operations that scientists used on internal or external representations or images) and found that there were a very large number of comparisons, either between different visualizations or between a visualization and the scientists’ internal mental representation. We found that when scientists compared visualization to visualization, the comparisons were based primarily on features. However, when scientists compared a visualization to their mental representation, they were attempting to align the two representations. We suggest that this alignment process is how scientists connect internal and external representations.     

南黄海辐射沙洲海底地形可视化与定量分析

南黄海辐射沙洲海底地形复杂多变,精细的数字地形模型、不同地形单元的立体可视模型及其定量统计值是进行海洋科学研究、海洋功能区与海域开发利用的基础.利用在辐射沙洲北翼进行的单波束测深获取的水深资料,根据残差分析,选择研究区现有水深数据最佳插值法——克里金法,生成海底地形的数字高程模型.运用水深分层设色法立体可视地表征了辐射沙洲的四种地形单元:浅滩、沙脊、潮流槽和宽谷.根据地形倾角可以定量地分析脊、槽等地形单元的坡形变化,整个沙洲以水平-微倾斜地形(倾角<5°)为主,占总面积的60%,分布在宽谷、沙脊顶部和潮流槽中部等.地形剖面曲率分层设色可以更细致地刻画脊、槽相间地形单元的微地貌,并可定量分析不同地形单元的面积及所占比例.地形平面曲率和切线曲率可以指示不同地形单元的海洋动力特征,即:负值区水深较小、流场较强;正值区水深较大、流场较弱.     

配电网的回路阻抗法潮流计算与仿真可视化

提出了一种用于配电网快速潮流计算和仿真信息可视化的新方法:结合十字链表与关联矩阵,给出了阻抗矩阵自动生成算法,并可以任意顺序求解各支路电流和各内节点电压;提出了基于right-looking LU分解法的并行高斯消去算法,利用GPU(图形处理器)加速求解复系数回路阻抗方程组;采用GIS(地理信息系统)和虚拟现实技术,对潮流计算结果进行仿真可视化.仿真算例表明,该方法对节点编号无特殊要求,适用于有环、无环的配电网潮流计算,具有计算速度快、精度高、仿真结果显示直观形象的优点.     

CGML空间数据的移动地图可视化

提出了基于CGML的移动终端组件的移动地图可视化方式,从CGML数据解析、地理坐标到屏幕坐标转换与几何要素可视化等三个方面入手,设计和实现了CGML的移动地图可视化.     

融合构型查找表与邻接查找子表的改进MC方法

针对医学图像三维可视化中移动立方体面绘制算法（marching cubes,MC）执行速度慢、效率不高的问题,提出了融合构型查找表与邻接查找子表的改进MC方法。该方法通过显性构建邻接查找子表约束体元搜索路径,使面绘制时只处理有效体元,根据邻接查找子表特点设计堆栈结构实现搜索算法,不仅提高了算法访问效率,而且减少了临时存储空间。在可视化工具包(VTK）下用改进MC方法对人体脚、胸腔、头部的CT数据集进行三维重建实验,结果表明在不损失重建质量的前提下,重建过程中遍历立方体数目缩短95%左右,重建时间缩短20%左右,提高了MC方法的执行速度和重建效率。     

全球战场环境实时仿真系统研究

为了对全球范围内的战场作战情况进行实时模拟,文章提出了一种构建战场环境仿真系统的解决方案,分别以基于视点的LOD和地形预读方法解决大规模地形的可视化问题,以基于模板的动态场景元素管理解决大量运动物体的组织、管理问题,以基于经纬度的运动物体位姿变换解决物体运动姿态的模拟问题。实验结果表明,该方法能够实现大规模地形的实时可视化,能够对物体运动姿态进行有效的模拟,满足全球范围内战场环境实时仿真的需要。     

可视化过程控制实时仿真系统设计与开发

针对复杂工业过程建模与仿真设计的特点和要求,设计并实现了一套面向典型过程控制的集组态、仿真和监控一体化的可视化实时仿真系统.系统结构主要包括前台用户操作、中间数据通信和后台仿真计算3部分,采用面向对象和模块化的设计思想,通过VC++编程,将组态界面和原理界面与Simulink仿真模型整合在一起,实现了工艺流程组态图和原理图的可视化、仿真计算、曲线显示和与外部PLC实时通信等功能,可供控制系统的生产过程模拟、半实物实时仿真、参数设置以及工艺流程学习等过程使用.测试表明,所设计的系统操作简单,界面美观,通用性强,易于二次开发.     

基于GMS的城市地下空间三维工程地质地层建模

在广泛调查长春市工程地质勘察资料的基础上,通过对钻孔数据的系统分析,结合地层实际分布情况,对个别差异数值进行调整后建立了长春市工程地质钻孔数据,并利用GMS(GroundwaterModeling System)软件的Solids模块建立了长春市地下空间三维工程地质地层模型。通过对可视化三维地层的横剖面与纵剖面的分析比较,定性评价了长春市地下空间岩土体的工程地质分布特征;另外,与其他应用软件相比,GMS软件具有制图便捷,可视化效果良好的特点,所建三维工程地质地层模型能够较真实地反映实际情况。     

基于共词分析视角的我国移动图书馆研究热点分析

检索了中国知网期刊（CNKI）数据库中关于移动图书馆的论文文献资料，以此为研究基础，借助Bicomb软件分析、确定了出现频次相对较高，同时也可以代表移动图书馆研究领域热点的关键词及其共词矩阵；通过SPSS19.0软件对各个关键词进行了聚类分析、因子分析、多维尺度分析，将我国国内移动图书馆研究领域的热点问题尽可能科学、客观地反映出来，概括了目前我国移动图书馆研究重点以及发展动态，希望为业界的研究专家及学者提供一些参考。