冰區(qū)航行模擬器中海冰場(chǎng)景研究綜述

孫昱浩， 尹 勇， 金一丞， 高 帥

(大連海事大學(xué) 航海動(dòng)態(tài)仿真和控制交通部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 大連 116026)

SUN Yuhao, YIN Yong, JIN Yicheng, GAO Shuai

冰區(qū)航行模擬器中海冰場(chǎng)景研究綜述

孫昱浩， 尹 勇， 金一丞， 高 帥

(大連海事大學(xué) 航海動(dòng)態(tài)仿真和控制交通部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 大連 116026)

為完善航海模擬器的多功能性，使其滿(mǎn)足培訓(xùn)冰區(qū)船舶操縱人員和科學(xué)試驗(yàn)評(píng)估的要求，需研發(fā)適用于海上冰區(qū)船舶操作、達(dá)到國(guó)際機(jī)構(gòu)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的航海模擬器，其中科學(xué)和實(shí)時(shí)海冰場(chǎng)景的冰區(qū)視景效果是衡量模擬器真實(shí)感的重要指標(biāo)。海冰模型的建立主要有基于物理的建模和基于幾何的建模2種手段。從這2個(gè)方面入手，全面、系統(tǒng)地闡述海冰建模的研究現(xiàn)狀，討論和分析這2種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)進(jìn)一步的研究方向提出相關(guān)建議。

水路運(yùn)輸； 海冰建模； 冰區(qū)視景系統(tǒng)； 航海模擬器； 綜述

SUNYuhao,YINYong,JINYicheng,GAOShuai

Abstract: For training ice region sea men and conducting scientific researches, it is necessary to expend the function of the marine simulator and develop the ice region ship handling simulator which complies with the international class society certification. Developing ice region scene system is of highest priority, and the successfulness of the system depends on real time scientific modeling of sea ice scenes. At present, there are two kinds of methods for sea ice modeling: the physical-based modeling and the geometric-based modeling. Here, the research work on sea ice modeling is reviewed, and the advantages and disadvantages of physical-based method and geometric-based method are discussed. The future trend of research is put forward.

Keywords: waterway transportation; sea ice modeling; ice region scene system; marine simulator; review

全球海洋中，約有10%的海域被海冰覆蓋，包括極地冰區(qū)海域及低緯度溫帶地區(qū)的季節(jié)性海冰區(qū)域。近年來(lái)，全球氣候變暖導(dǎo)致的極地冰雪融化為極區(qū)石油、天然氣及其他礦藏的開(kāi)發(fā)提供了可能。人類(lèi)發(fā)展對(duì)資源的日益依賴(lài)必將富含資源的極區(qū)海域推向世界的焦點(diǎn)[1]，開(kāi)辟極地新航道逐漸成為現(xiàn)實(shí)。此外,北極航道可縮短中國(guó)至歐美的海上航程，進(jìn)而使遠(yuǎn)洋運(yùn)輸成本大幅降低，對(duì)我國(guó)航運(yùn)事業(yè)及對(duì)外貿(mào)易具有重要意義。[2]

圖1為冰區(qū)水域相關(guān)的海上活動(dòng)。對(duì)于船舶操縱人員而言，船舶在冰區(qū)中的操縱與普通海域相比有很大區(qū)別?！逗T培訓(xùn)、發(fā)證和值班標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際公約(STCW 78/95)》馬尼拉修正案[3]明確規(guī)定了冰區(qū)水域航行船舶的船長(zhǎng)和駕駛員的最低適任標(biāo)準(zhǔn)。2011年，挪威船級(jí)社(Det Norske Veritas, DNV)給出航海模擬器的最新認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)意圖從事冰區(qū)航行培訓(xùn)的船橋模擬器提出了附加要求[4-6]。上述冰區(qū)航行相關(guān)的國(guó)際公約及認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)從事冰區(qū)船舶航行操作的駕駛員提出進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)和嚴(yán)格的相關(guān)訓(xùn)練的要求，因此在現(xiàn)有的航海模擬器中添加相關(guān)冰區(qū)航行視景刻不容緩。

a) 冰區(qū)航行

b) 冰區(qū)作業(yè)

大規(guī)模冰區(qū)航行場(chǎng)景的視景仿真一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),目前國(guó)外相關(guān)學(xué)者已在該領(lǐng)域進(jìn)行很多前瞻性研究。加拿大國(guó)家研究院海洋技術(shù)研究所[7]、挪威科技大學(xué)海洋工程研究組[8]及芬蘭阿爾托大學(xué)海事技術(shù)研究所[9]在海冰的動(dòng)態(tài)觀測(cè)、數(shù)值仿真及冰與船之間交互作用的仿真研究等方面進(jìn)行了較為深入的研究，一些成果已集成應(yīng)用。例如，船商公司[10]和康斯伯格海事[11]已將冰區(qū)場(chǎng)景的模擬集成到新的航海模擬器中，以便進(jìn)行海事領(lǐng)域的人員培訓(xùn)、海事評(píng)估及科學(xué)研究(見(jiàn)圖2)。

圖2 國(guó)外研究組織冰區(qū)海冰場(chǎng)景模擬效果

國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究[12-13]主要集中在工程海冰數(shù)值模型的分析和應(yīng)用上(如海冰生成移動(dòng)特征和物理力學(xué)性質(zhì)、冰與結(jié)構(gòu)相互作用的理論和試驗(yàn)方法及抗冰結(jié)構(gòu)和海冰設(shè)計(jì)作業(yè)條件等),對(duì)海冰動(dòng)態(tài)仿真的研究較少，與其他國(guó)家相比存在很大差距。為進(jìn)一步提高我國(guó)航海模擬器的功能，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)并能通過(guò)國(guó)際認(rèn)證的冰區(qū)船舶操縱模擬器十分必要。

科學(xué)、高效的海冰建模方法是冰區(qū)航行視景仿真，甚至整體冰區(qū)航行模擬器建立的重要基礎(chǔ)。這里介紹冰區(qū)航行中的海冰場(chǎng)景，并從基于物理的建模和基于幾何的建模2個(gè)方面全面、系統(tǒng)地闡述海冰建模的研究現(xiàn)狀?；谖锢砟Ｐ偷暮１７椒ㄖ饕獊?lái)源于海冰工程學(xué)中的數(shù)值分析和相關(guān)學(xué)者在海冰模型中對(duì)彈性薄板理論的應(yīng)用；基于幾何建模的方法主要闡述Koch分形和Voronoi圖在海冰建模中的應(yīng)用。此外，討論和分析基于物理建模和幾何建模2種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，明確進(jìn)一步研究的方向。

1 海冰場(chǎng)景分類(lèi)

圖3為現(xiàn)實(shí)中的自然海冰，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為流冰和固定冰2類(lèi)[14],其中：流冰是指可漂浮在海面上，能自由隨風(fēng)和流漂移流動(dòng)的海冰;固定冰是指與大陸架或島嶼等陸地結(jié)構(gòu)冰結(jié)在一起，不受風(fēng)、浪、流等水文氣象因素的影響而移動(dòng)的海冰。根據(jù)生長(zhǎng)過(guò)程(冰厚)的不同，可將流冰分為初生冰、餅冰(表面直徑多在3 m以下，厚度一般≤5 cm)、皮冰(表面直徑多在3 m以上，厚度一般≤5 cm)、板冰(厚度為5～15 cm)、薄冰(厚度為15～30 cm)及厚冰(厚度>30 cm)。根據(jù)外貌特征的不同，將固定冰分為沿岸冰(與海岸凍結(jié)在一起)、擱淺冰(散落在海岸、淺灘或礁石上，多孤立)和冰腳(與海岸凍結(jié)在一起，不與海水接觸)等3種類(lèi)型。此外，根據(jù)海冰形狀的不同，可將其分為平整冰、重疊冰、堆積冰、冰丘和冰山。

圖3 現(xiàn)實(shí)中的自然海冰

冰況中海冰的冰量信息是對(duì)船舶冰區(qū)航行影響最大的因素之一。冰量是指海冰在船舶航行海域中的覆蓋率。在冰情警告和冰區(qū)天氣預(yù)報(bào)中，常用海冰覆蓋率來(lái)描述冰區(qū)海域的冰量情況，有時(shí)也將覆蓋率轉(zhuǎn)換為度數(shù)來(lái)描述航行海域中的冰量；同時(shí)，根據(jù)船舶在冰區(qū)海域航行時(shí)的難易程度，以一定的名稱(chēng)來(lái)代表冰量情況(見(jiàn)表1)[15]。

表1 冰量情況

對(duì)不同海況的海冰場(chǎng)景進(jìn)行分類(lèi)后，在冰區(qū)場(chǎng)景建模過(guò)程中，可針對(duì)不同的分類(lèi)對(duì)海冰模型應(yīng)用不同的建模方法，其中自然條件下海冰的形狀、厚度及冰量等具體參數(shù)也是冰區(qū)場(chǎng)景中海冰模型可視化的重要參考依據(jù)。

2 海冰場(chǎng)景建模研究綜述

海冰場(chǎng)景既是冰區(qū)視景的重要組成部分，也是船冰效應(yīng)中必須重點(diǎn)研究的內(nèi)容。海冰模型有別于航海模擬器中現(xiàn)存的船舶、海岸建筑及碼頭堆場(chǎng)等固定模型。這些固定模型可提前離線建好，其表現(xiàn)形式在視景系統(tǒng)中不發(fā)生變化，只需正常顯示即可；而海冰則不同，因?yàn)楸鶇^(qū)航行中船舶和海冰會(huì)交互作用，現(xiàn)實(shí)中的海冰會(huì)發(fā)生破碎、漂浮及堆積等現(xiàn)象，且海冰本身也會(huì)隨氣溫的變化呈現(xiàn)出冰凍、融化等不同狀態(tài)。模擬器中的海冰建模仿真包括海冰的物理建模和海冰場(chǎng)景的三維可視化2個(gè)方面的內(nèi)容。目前對(duì)航海模擬器冰區(qū)航行的視景仿真尚處于起步階段。2011年以前的DNV認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[4,6]均未對(duì)冰區(qū)航行提出相關(guān)要求，冰區(qū)航行模擬器相關(guān)研究[15-17]只有少量的歐洲國(guó)家進(jìn)行?，F(xiàn)有的關(guān)于冰區(qū)海冰的文獻(xiàn)多集中在海冰成因預(yù)測(cè)的數(shù)值分析[18-21]、破冰船航行[16,22-23]等內(nèi)容上，在模擬器中冰區(qū)場(chǎng)景的可視化方面只有少數(shù)相關(guān)單位有部分公開(kāi)資料或產(chǎn)品的介紹可供參考，在相關(guān)技術(shù)交流上仍處于保密階段。

2.1海冰的物理建模方法綜述

根據(jù)DNV最新的航海模擬器認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[4]，冰區(qū)航行模擬器的視景系統(tǒng)中需包含以下與海冰相關(guān)的功能。

1) 本船與海冰邊緣碰撞、固態(tài)冰對(duì)船體的壓力作用及由破冰過(guò)程產(chǎn)生的船體失速效應(yīng)等，這些內(nèi)容的仿真需借助水動(dòng)力模型的支持。

2) 動(dòng)態(tài)地模擬海冰的形狀、聚集度及厚度。

3) 能顯示不同厚度聚集度的大海冰和碎冰。

4) 能顯示破冰過(guò)程和航道形成過(guò)程。

5) 能顯示破冰產(chǎn)生的船舶失速效應(yīng)。

上述要求中，影響船舶冰區(qū)運(yùn)動(dòng)的海冰實(shí)際物理參數(shù)[24]有：海冰的厚度、強(qiáng)度(壓縮、拉伸、彎曲及剪切)、斷裂韌度、溫度、表面雪的厚度、摩擦因數(shù)及融化和冰凍的速度；浮冰的大小、邊緣形狀、漂浮方向和速度;浮冰之間的密集程度。

此外，海冰與海洋、大氣之間不斷的相互耦合極為復(fù)雜地傳遞著質(zhì)量、鹽度、動(dòng)量和熱量。在自然條件下，海冰受風(fēng)、浪、流和潮汐的影響不斷地發(fā)生斷裂、破碎、重疊和堆積等非穩(wěn)定過(guò)程。因此，科學(xué)合理并行之有效地在冰區(qū)航行視景中表現(xiàn)海冰模型是整個(gè)冰區(qū)場(chǎng)景建模及可視化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

對(duì)適用于冰區(qū)航行視景的海冰物理模型進(jìn)行分析，首先需參考海冰工程學(xué)[12-13]等相關(guān)內(nèi)容。

極區(qū)海冰數(shù)值分析模擬等相關(guān)問(wèn)題研究[13]主要包括：海冰的生成、融化、漂浮和移動(dòng)的數(shù)學(xué)模型及其計(jì)算方法;海冰與大氣、海洋之間的相互作用及海冰的動(dòng)力破壞等。此外,相關(guān)研究人員分別在歐拉坐標(biāo)、拉格朗日坐標(biāo)及兩者相耦合的條件下對(duì)上述相關(guān)數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行深入、具體的研究。

目前應(yīng)用最廣泛的有限差分法(FDM)是海冰數(shù)值計(jì)算方法[25-27]，該方法建立在歐拉坐標(biāo)下。為提高海冰數(shù)值模擬中的計(jì)算效率，對(duì)有限差分法作進(jìn)一步的發(fā)展，線性超松弛迭代法(LSOR)、交替方向隱式法(ADI)及適用于并行計(jì)算的共軛梯度法逐漸被應(yīng)用到海冰動(dòng)力學(xué)的數(shù)值計(jì)算[28-29]中。有限差分法將海冰視為連續(xù)介質(zhì)，在網(wǎng)格內(nèi)描述海冰的平均狀態(tài)，其缺點(diǎn)是不能精準(zhǔn)地模擬出海冰遇到動(dòng)力破壞時(shí)的區(qū)域性特點(diǎn)，且在計(jì)算海冰連續(xù)方程平流項(xiàng)時(shí)可能出現(xiàn)數(shù)值擴(kuò)散的現(xiàn)象，尤其是對(duì)海冰邊緣線的計(jì)算處理具有較大誤差[30]。因此，研究人員在使用有限差分法進(jìn)行海冰動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬的同時(shí)，一直在尋找其他能精確模擬海冰動(dòng)力學(xué)特征的計(jì)算方法。

FLATO[31]在Beaufort海冰動(dòng)力學(xué)模擬中建立的質(zhì)點(diǎn)網(wǎng)格法(PIC)在歐拉坐標(biāo)和拉格朗日坐標(biāo)的耦合方法中最有影響力。雖然該方法沒(méi)有考慮氣象中的熱力作用對(duì)海冰的影響，在冰邊緣線位置的計(jì)算上與實(shí)際測(cè)量有一定的差異，但其精度與有限差分法相比有明顯的提高。這里可結(jié)合LSOR差分方法，在每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)放置更多的海冰質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行海冰動(dòng)量方程計(jì)算，以提高PIC計(jì)算方法的精度[32]。

目前拉格朗日坐標(biāo)下的海冰動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法也已得到較快發(fā)展，其中最有代表性的是光滑質(zhì)點(diǎn)流體動(dòng)力學(xué)方法(SPH)。該方法最早被應(yīng)用于河冰動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬[33](如河冰的運(yùn)輸和冰塞過(guò)程)中,最近開(kāi)始在渤海的海冰動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬[34]中應(yīng)用。在計(jì)算海冰間相互作用時(shí)，SPH方法需不斷搜索相鄰質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行大量計(jì)算，其工作效率限制了其在海冰數(shù)值預(yù)測(cè)和模擬中的適用性。因此，想要進(jìn)一步促進(jìn)SPH方法在海冰動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用，提高其計(jì)算效率是首要問(wèn)題。上述算法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 海冰數(shù)值模擬方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

除了自然因素對(duì)海冰的影響需要考慮之外，船舶運(yùn)動(dòng)對(duì)海冰的作用在冰區(qū)視景中的體現(xiàn)更為重要。船、冰的相互作用主要體現(xiàn)在船舶破冰過(guò)程中，從海冰狀態(tài)的角度可將其劃分為海冰破碎階段、碎冰在水中翻滾階段、碎冰劃過(guò)船體階段和碎冰在航道內(nèi)趨于穩(wěn)定平衡狀態(tài)[35]。海冰的破碎情況是由冰厚、船速、船冰接觸面積及海冰彎曲應(yīng)力等參數(shù)的不同決定的，彎曲破壞發(fā)生與接觸點(diǎn)的距離及冰厚成反比，與船速成正比。碎后的冰塊(根據(jù)形狀分為cusps或wedges )沿著船體翻滾破碎，直到平行于船體。這其中水位瞬間下降，船舶所受阻力上升，大量碎冰塊的產(chǎn)生對(duì)船舶沖擊力上升。

應(yīng)用于冰區(qū)航行視景的海冰運(yùn)動(dòng)模塊可根據(jù)側(cè)面面積與冰厚平方的關(guān)系簡(jiǎn)單劃分為剛體運(yùn)動(dòng)模塊和破冰模塊，其中剛體運(yùn)動(dòng)模塊可參考牛頓運(yùn)動(dòng)力學(xué)。破冰模塊中應(yīng)用較為廣泛的是由NEVEL[36]提出的半無(wú)限彈性薄板理論和半無(wú)限彈性楔形梁理論，近年來(lái)經(jīng)過(guò)KERR等[37]的簡(jiǎn)化總結(jié)已逐漸成熟。

在自然因素和船舶作用2種外界條件下，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)海冰模型的物理分析，可對(duì)海冰的生消漂移等自然狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行物理建模，為冰區(qū)航行模擬器提供海冰場(chǎng)景的物理基礎(chǔ)，使其方便應(yīng)用于冰區(qū)場(chǎng)景仿真中。

2.2海冰幾何建模方法綜述

在海冰場(chǎng)景可視化研究中，除了要適當(dāng)考慮海冰模型的物理準(zhǔn)確性之外，視景系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性也是模擬器可用性的關(guān)鍵。這就要求在海冰建模階段，不僅要考慮海冰的物理特性，還要簡(jiǎn)化模型，適當(dāng)添加相關(guān)預(yù)處理手段，提高系統(tǒng)的效率?；趫D形的海冰建模方法在視景表現(xiàn)上無(wú)需完全符合物理實(shí)際，可在預(yù)處理階段對(duì)海冰模型采用某種圖形劃分，或設(shè)定某種固定的破碎模式對(duì)規(guī)定條件下海冰的破碎現(xiàn)象進(jìn)行可視化,其好處是可避免大量精細(xì)的網(wǎng)格劃分帶來(lái)的復(fù)雜物理計(jì)算，提高實(shí)時(shí)性。

文獻(xiàn)[38]將改良后的Koch分形算法和Cohen-Sutherland算法應(yīng)用于海冰建模及船冰碰撞檢測(cè)中，用以提高視景的真實(shí)性和系統(tǒng)效率。這2種算法所表現(xiàn)出的建模實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，但形成的航道邊緣三角化明顯，比較粗糙，真實(shí)感稍差，生成算法適用性比較單一，且局限性明顯。

現(xiàn)階段已有很多學(xué)者在物體破碎模擬階段應(yīng)用幾何建模方法，Voronoi圖相關(guān)算法是其中的熱點(diǎn)之一。SATY[39]應(yīng)用Voronoi圖算法對(duì)原始物體模型表面進(jìn)行多邊形結(jié)構(gòu)劃分，以劃分后的多邊形結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)來(lái)動(dòng)態(tài)表現(xiàn)物體的破碎和裂紋。具體方法是：在物體表面隨機(jī)撒播種子點(diǎn)以構(gòu)造Voronoi多邊形結(jié)構(gòu)并作為破碎后的碎片基礎(chǔ),得到自然無(wú)序的碎片模型。該方法中構(gòu)造Voronoi多邊形的過(guò)程可離線完成，優(yōu)點(diǎn)是可在線使用物體表面多邊形結(jié)構(gòu)而無(wú)需再細(xì)分。但是，隨著場(chǎng)景中多邊形數(shù)目逐漸增多，物體總體繪制的效率會(huì)變得越來(lái)越低。一種解決辦法是只動(dòng)態(tài)處理發(fā)生碰撞并產(chǎn)生碎片的區(qū)域，然后根據(jù)條件使用Voronoi細(xì)分的物體代替原始模型。例如，MOULD[40]使用一種圖像濾波器轉(zhuǎn)換輸入線條為模型破裂表面的圖像結(jié)構(gòu)。該方法的基礎(chǔ)是應(yīng)用加權(quán)的Voronoi圖算法，將其控制的區(qū)域邊界作為裂紋走向映射到發(fā)生碰撞破碎的原物體模型表面，從而構(gòu)造成較為真實(shí)的裂紋。該方法的缺點(diǎn)是裂紋形成后產(chǎn)生的碎片及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒(méi)有在算法中體現(xiàn)出來(lái)。為提高仿真效率，減少場(chǎng)景中需要計(jì)算模擬的四面體數(shù)目，ODA等[41]提出一種基于八叉樹(shù)的多級(jí)動(dòng)態(tài)重分方法，該方法具有較好的仿真效果，但其代價(jià)一定程度上犧牲了可視化效果的真實(shí)感。EBERLE等[42]基于Havok引擎，在比較高效的情況下實(shí)現(xiàn)物體對(duì)象受到?jīng)_擊時(shí)的局部破碎特效。MARTINET等[43]采用基于過(guò)程的方法對(duì)玻璃、金屬及石頭等固體材料的開(kāi)裂和破碎情況進(jìn)行模擬。表3為Koch分形算法與Voronoi圖算法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比。

表3 Koch分形算法與Voronoi圖算法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

如上所述，將已相對(duì)成熟的適用于普通脆性物體破碎模擬的Voronoi圖算法引入到海冰圖形建模中，無(wú)需對(duì)海冰模型進(jìn)行過(guò)于精細(xì)的網(wǎng)格劃分，可減少系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)擔(dān)、優(yōu)化海冰整體模型、提高實(shí)時(shí)性，且算法相對(duì)成熟，較高的移植性和魯棒性使原海冰模型的建立更加便利和安全。

基于幾何建模的海冰模型可在外觀上逼真地表現(xiàn)出海冰的厚度、形狀和聚集度等自然屬性，建模過(guò)程甚至可離線完成，對(duì)航海模擬器這類(lèi)實(shí)時(shí)性要求較高的仿真系統(tǒng)而言是不錯(cuò)的選擇，但其物理性較差，若要提高海冰模型的真實(shí)感，與科學(xué)高效的物理模型結(jié)合必不可少。

3 結(jié)束語(yǔ)

冰區(qū)航行相關(guān)視景是全任務(wù)航海模擬器的重要組成部分，這里綜述目前國(guó)內(nèi)外用于冰區(qū)航行視景海冰建模的主要理論和方法。在歸納海冰場(chǎng)景的自然分類(lèi)之后，針對(duì)海冰模型的可視化，分別介紹基于物理模型的建模方法和基于幾何的建模方法?；谖锢砟Ｐ偷慕７椒芨鼫?zhǔn)確地描述船冰之間的相互效應(yīng)，其缺點(diǎn)是模型相對(duì)復(fù)雜、計(jì)算量大，很難達(dá)到實(shí)時(shí)繪制的目的；基于幾何的建模方法能減少計(jì)算量，易達(dá)到實(shí)時(shí)繪制的目的，且可視化后場(chǎng)景相對(duì)逼真，但因精度不夠，無(wú)法完全體現(xiàn)模擬器的物理真實(shí)感。因此，在具體研發(fā)冰區(qū)視景系統(tǒng)時(shí)，需綜合考慮海冰模型的物理性和實(shí)時(shí)性，結(jié)合上述2種建模方法的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)化模型，最終使整個(gè)航海模擬器適用于海上冰區(qū)船舶操作，并符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

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ReviewonModelingofSeaIceSceneinIceNavigationSimulator

(Laboratory of Marine Simulation and Control, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China)

U666.158

A

2016-02-25

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“八六三”計(jì)劃)課題(2015AA016404)；交通運(yùn)輸部應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2014329225370)

孫昱浩(1986—)，男，遼寧莊河人,博士生，主要研究方向?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)、航海仿真技術(shù)。E-mail:sun.yuhao@outlook.com

1000-4653(2016)02-0096-05