地球空间环境要素可视化技术研究
李大林;李秀冰;李英玉;贺欢;彭晓东
【摘 要】从地球空间环境的磁场和辐射带等基本要素的通用物理模式出发,对各幕本要素在可视化时需重点表达出的信息进行了分析.针对这些特点,对地球磁场提出了用磁感应强度、磁力线等多种可视化方式以及关键数据的计算方法;对辐射带提出了最外层表示法、全空间截面法、截面动态扫描法以及随视点自动截面法等多种可视化方式.对各可视化方式的优缺点进行了对比分析,并以此为依据提出了各种表达方式所适用的不同用途.
【期刊名称】《计算机与数字工程》 【年(卷),期】2008(036)008 【总页数】4页(P31-34)
【关键词】空间环境;可视化;地球磁场;辐射带 【作 者】李大林;李秀冰;李英玉;贺欢;彭晓东
【作者单位】中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100190;中国科学院研究生院,北京,100190;中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100190;中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100190;中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100190;中国科学院研究生院,北京,100190;中国科学院空间科学与应用研究中心,北京,100190 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术
总统 226 期计算机与数字丁 φ程Vol.36No.83 12008年第 8 期Computer& DigitalEngineering 地球空间环境要素可视化技术研究 ＊李大林 I) ,2) 李秀冰 川李英玉 I )贺欢 I ) ,2) 彭晓东 I)（巾同科学院空间科学与应用研究巾心l l 北京 1001 90 ) （巾同科学院研究生院2) 北京 [001 90 ) 摘 要 从地球空间环境的磁场和辐射带等基本要素的通用物理模式 I i ＼发，对各基本要素在可视化时市重点表达州的信息、进行了分析。 针对这些特点对地球磁场挝 Ii ＇， 了用磁感应强度、磁力线等多种可视化方式以及关键数批斗的计TI：方 法；对辐射1W挺： H 了最外层表示法、全空间截面法、椒面动态、扫描法以及随视点自 19］截面法等多种可视化方式。 对各可视 化方式的优缺点进行了对比分析，并以此为依据-!U H ＼ 了各种表达方式所适用的不同用途。关键词空间环境可视化地球磁场辐射带中图分类号TP39 1.4 1 ResearchonVisualizationof
EarthSpaceEnvironmentElements LiD alin 1>-2>Li Xiubing1 >LiYingyu 1>HeHuan1 >-2>PengXiaodong 1> ( Centerfor Space Science
andAppliedR巳search Chin巳se Academy ofSci巳nce1 > , Beijing100190 ) ( GraduateUniversityofChineseAcademyof Sci巳nce2> , Beijing100190 ) AbstractThegeneralmodel of the basic elementsof th巳 earth space environment ,th巳巳arth ’ s magnetic fieldandtherad1- ationbelts,were introduced.Thekernel information which is ess巳ntial for thevisualization of these basic elementswasanalyzed.Base on this ,variousmethods forvisualizations of thes巳 basic elementswereproposed.Andtheir merits anddemeritswer巳 ana- lyzed.Thedifferentapplications of thesewaysof visualizationw巳re proposed.Meanwhilethemethodof calculationfor thek巳y datawasprovided.Key wordsspace environment ,visualization ,earth S magneticfield ,radiationbelts Class NumberTP391.4 l 1引言随着航天技术的
日臻完善，由设计和制造过程 中的缺陷造成的航天器故障和异常越来越少，而空 间环境造成的航天器故障和异常越来越成为人们 关注的焦点 。 空间环境数据具有数据量大、空 间 尺 度大、数据种类繁多等特殊性 ， 以往由于计算机技 术的限制，对空间数据的研究只能使用二维平面 罔、切面罔等方法进行一定程度的可视化， 而现在 由于计算机罔形技术 以 及仿真技术 的迅猛发展使 得将空间环境数据进行三维可视化成为可能。 同时，空间科学应用不断扩大，在空间科学与 探测任务的任务分析阶段及可行性论证、空 间环境 物理模型和预报模式 的研究 以 及空天虚拟战场 中＊收稿日期：2008 年 4 月 8 日 修回日期：2008 年 5 月 门 日都需要对 日地空 间的空 间环境要素进行兰维 的 、具有沉浸感 的视景仿真 。在同际上，美同基金委重点支持了以 Boston 大学牵头联合几个大学组成了的空 间 天气集成模 型中心 （ CISM ,2002 年 8 月 成立）和 Michigan 大学 主持的空 间环境模型中 心 （ CSEM ）， 他们的目 标是 在2010 左右完成初步的空 间 天气集成的数值模型 。同时 NASA 的实验室也对空 间 环境进行了可 视化的研究工作 ， 真中 包括地球磁场、 地球辐射带 以及大气云层等 。2 空间环境通用物理模型2.I 地球空间磁场模型地磁场是地球磁场 的 总称 。 按其起源可分为作者简介： 李大林 ， 男，硕士生 ， 研究方向：计算机仿真与可视化。 李秀冰，女，学士，高级工程师，研究方向：软件测 试。主在英玉 ， 女，硕－1: ， 副研究员 ，研究方向：计算机仿真与可视化。 贺欢 ， 女，博士，研究方向 ：计算机仿桌与可视化。
Vol.36No.8 31 2008Computer& DigitalEngineering 摘要从地球空间环境的磁场和辐射带等基本要素的通用物理模式 I i ＼发，对各基本要素在可视化时市重点表达州的信息、进行了分析。 针对这些特点对地球磁场挝 Ii ＇， 了用磁感应强度、磁力线等多种可视化方式以及关键数批斗的计TI：方法；对辐射1W挺： H 了最外层表示法、全空间截面法、椒面动态、扫描法以及随视点自 19］截面法等多种可视化方式。 对各可视化方式的优缺点进行了对比分析，并以此为依据-!U H ＼
地球空间环境要素可视化技术研究
