信息可视化和可视分析：挑战与机遇——北戴河信息可视化战略研讨会总结报告

由天津大学软件学院发起并召集,东北大学秦皇岛分校和燕山大学承办的信息可视化战略研讨会于2012年6月9-10日在北戴河成功举行．本文总结了此次会议的讨论内容和达成的共识,对当前信息可视化和可视分析领域的挑战和国际上这方面的研究方向做了大致的分析,并对今后信息可视化和可视分析的大方向提出一些建议,以及对具体行动提出一系列倡议．     

设计模式指导的软件分簇方法

程序理解是一个从计算机程序中获取知识信息的过程,其主要目的是获取软件的各种有关知识以理解开发者的意图,从而支持针对现有或遗产软件系统进行软件评审、错误定位、反向工程、再工程、迁移、维护和复用等软件工程实践.本文提出一种设计模式指导的分簇方法,该方法采用程序中蕴涵的设计模式信息指导开源软件的分簇,运用"分而治之"的策略辅助程序开发者和维护人员快速、方便地理解代码.首先,采用设计模式检测技术从程序代码中抽取设计模式信息;然后,基于设计模式中角色间的相互关系,利用检测出的设计模式信息指导分簇;最后,对分簇结果可视化,以辅助程序理解.基于以上研究工作,开发了原型工具TasteJ并进行了实例研究,设计并实现了以人工为基准的实验来检验本文提出的软件分簇方法,并通过7个软件分簇度量函数,从统计的角度将其与现有主流软件分簇方法进行分析和比较,实验结果显示出本文所提方法的优势.     

嫦娥三号“玉兔号”巡视器遥操作中的关键技术

2013年12月14日,"嫦娥三号"成功地将月面着陆器和"玉兔号"巡视器送抵月球,这标志着我国已完成了探月工程中"落"月的重要阶段.嫦娥三号任务的一个关键组成部分是由地面遥操作中心控制"玉兔号"巡视器在月面非结构化环境中进行巡视和科学探测,而遥操作技术正是该组成部分成功实施的关键."玉兔号"巡视器遥操作技术主要包括巡视器的导航定位、月面地形重构、行驶路径规划和机械臂探测等关键步骤,这些步骤相互支撑与融合,保证了嫦娥三号任务的顺利实施.本文在对上述4个方面关键技术的发展和应用现状进行总结的基础上,阐述了相关的主要技术途径及其应用特点,分析了各种技术在"玉兔号"月面巡视与科学探测任务实施中的发挥的重要作用,并评述了它们的发展潜力和应用前景,对中国探月工程以及后续火星探测工程中的遥操作具有一定的指导意义.     

移动拟合法在煤层界面插值中的应用研究

为了在构建三维矿床模型过程中,形成最佳逼近的煤层界面模型,将移动拟合法引入到煤层界面插值中。根据煤层的赋存条件以及原始采样数据的分布特点提出了参数优化选择的有效方法及适用条件,并通过数学方法改善病态矩阵,使待估区域中的插值结果精度更高。以某矿的煤层界面数据为样本,通过交叉检验确定权函数,进行空间插值以及三维可视化,比较真实地反映了矿床的基本特征,为矿床地质模型的建立提供了有力的数据支撑。     

Web地形服务初探

分析了数据互操作在GIS发展中的重要意义和地形可视化服务重要作用,阐述了WTS的规范和数据发布流程,并遵照WTS利用.net技术和TIN地形构建原理开发了一个网络地形可视化系统原型,实现WTS空间数据互操作规范.     

基于DEM的民航地空VHF通信有效覆盖仿真研究

针对起伏地形环境下求解民航地空甚高频(very high frequency, VHF)通信有效覆盖范围冗余较大、精度较低的问题,采用改进的最大斜率法进行了仿真研究。首先,考虑遮蔽角计算存在计算冗余,提出"高程清洗"方法,降低计算量。其次,考虑求解最大斜率遮蔽角存在误差,采用改进的反距离加权插值法对原始数字高程模型数据进行插值提升分辨率,提高了切点逼近点位置精度。然后,为确定遮蔽区域具体点位,提出"切点截止法"进行求解。最后,为得到准确覆盖率,采用"网格法"分析计算。实验表明,改进的最大斜率法可有效减少计算冗余,提高信号覆盖求解精度,覆盖率相对改进前分别降低9.58%、4.10%和1.26‰。改进的VHF有效覆盖范围仿真程序可为VHF地面通信站选址、飞机航线规划提供支撑。     

基于状态变量三维可视化的逆变器系统分析

为改进非对称T型低通滤波器的电压型逆变器的设计,提出并实现了一种三维状态变量的可视化的分析方法.首先由状态方程推算出其状态转移方程,然后将滤波器输入电压代入得到三个状态变量关于时间t的表达式,再将状态变量综合成为三维空间轨迹.所得图形不但能表明T型低通滤波器中各个变量之间的关系,还可用来判断系统的稳定性.实验波形和仿真结果验证了该方法的正确性和有效性.     

全息时代下设计可视化的嬗变和应用

以计算机和网络技术为核心的全息时代,信息技术凭借与其他行业的相关与兼容性,渗透到艺术设计领域。设计可视化就是与其嬗变形成的新趋势。论文阐述了设计可视化的审美特征,剖析了现阶段在信息技术影响下的设计由表象至内涵的应用现状。     

基于流式渐进传输的大规模网络地形实时漫游

针对基于网络大规模三维地形的仿真应用需求,提出一种网络地形流式渐进传输与实时绘制方法,该方法通过提出适用于地形几何特征的整数提升小波变换来构造多分辨率地形四叉树模型,并将地形压缩为渐进比特流,提出了针对流式传输的客户端数据调度与预测算法,并基于视点无关批LOD误差控制实现渐进渲染。实验表明,该方法无层次数据冗余,数据压缩比率高,能够有效降低网络数据传输量,客户端能够适应网络带宽变化,实现大规模网络地形场景的实时交互式漫游。     

基于实物增强的交互式下颌运动可视化

利用计算机图形学技术实现交互式下颌运动仿真与可视化具有重要意义.针对传统交互界面的缺点,基于视觉跟踪技术利用牙齿实物模型和标记卡片实现了一种实物增强的三维交互界面,将多种交互任务与交互技术无缝融合在一起,物理空间和数字空间实现同步一致性.实验评估表明,这种交互方式能够让用户更有效地利用已有技能,以自然、直观的方式与虚拟对象进行交互.