过去我国把发展“数字海洋”技术列入了“十五”计划中,并策划了国家海洋科学技术发展的计划。目前,一个急需面对的问题是如何去研究和发展关于海洋界中信息技术与可视化的理论思想、技术路线及方法集绵。对于海洋中的流场,它是典型的非线性动力系统,绝大部分的能量都会集中在涡旋上,海洋中的涡旋将无所不在,时刻旋转着,搅乱海洋水体的稳定性,导致了海洋中生物链的紊乱,海洋渔业极大地损失,船运业务也将造成巨大的影响,因此研究海洋流场中的涡旋意义重大,也会带来极大地科学价值。本文就海洋信息可视化中的涡旋提取和跟踪进行了深入的研究,具体工作如下:(1)对海洋中大、中规模离散数据集的建模。对于海洋中这样庞大而又复杂的流场散乱数据,通过文中提到的可视化建模方法MQS法转换为规整的网格数据。本文第二章将使用南海海洋调查数据,应用该方法对选取数据进行数据建模,将采样点定点到300×400的规整网格内得到数据分布图。(2)基于Cross方法的涡核及涡旋区域中心提取算法。研究与实验的海域是选择南海中的多涡结构部分,研究的对象是平面流场中的中尺度涡,以Cross方法为出发点,研究新的涡核及涡旋区域中心提取算法,目的是直接从海洋流场观测数据及网格数据中检测并且计算出中尺度涡旋的数量和中心位置,确定其涡核区域,最后提取信息并输出信息表。(3)基于特征流场的涡核及涡旋区域中心跟踪算法研究。涡旋跟踪的目标是涡核及涡旋区域中心部分,由Theisel提出的特征流场概念为出发点,针对多个涡核及涡旋区域中心候选点实施精密地跟踪,给出相应的涡核及涡旋区域中心点的跟踪算法。由于涡核不等同于涡旋点,主要研究的特征流场构建方法是适用于跟踪涡核的。本文采用对涡核进行流线积分的方法跟踪,积分曲线的计算使用四阶龙格-库塔法,从t1时刻的向量场到t2时刻的向量场流线积分或者双向积分来实现涡核跟踪的可视化研究。