【摘 要】
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蓝藻是一种古老、原始的藻类植物,分布广泛,几乎遍布全世界。蓝藻爆发的一个视觉特征是整个水体中有大量藻类颗粒聚集,并在聚集过程中颗粒逐步增大。蓝藻爆发时,蓝藻释放出的
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蓝藻是一种古老、原始的藻类植物,分布广泛,几乎遍布全世界。蓝藻爆发的一个视觉特征是整个水体中有大量藻类颗粒聚集,并在聚集过程中颗粒逐步增大。蓝藻爆发时,蓝藻释放出的毒素和异味直接破坏生态平衡,危害人类的生活与健康。因此,对蓝藻爆发进行研究具有十分重要的意义。随着科技的进步,集成电路、无线通信、嵌入式及微型传感器技术取得飞速发展,使得大量低成本、低功耗、多功能的微型传感器组成无线传感器网络成为可能。本文是苏州某管理部门开发的“虚拟太湖流域”项目中的一个子课题,基于无线传感网络和粒子系统理论,给出了一种太湖蓝藻爆发仿真的方法。基本思想是通过分析蓝藻爆发的过程,找出影响爆发的主导因子,并利用无线传感网络设计一套水体温度和透明度在线测量系统,此系统能够实时提供部分主导因子的数据,使用GPRS实现数据传输;通过分析粒子生长的客观规律和粒子在水中受力情况,建立控制蓝藻粒子生长运动的数学模型。由于蓝藻生长运动的复杂性,随意性,加之蓝藻微粒数量巨大,本文采用CPU和GPU相结合的方式对蓝藻粒子进行模拟,充分发挥GPU编程的高效性与并行处理能力。实践证明这是一种行之有效的方法。本文为实现逼真模拟而构建了其他场景,基于Catmull-Rom算法模拟了太湖湖底,用旋转的天空穹模拟蓝天,通过纹理坐标扰动方法实现湖面的折射,基于光的反射机制实现天空穹在湖面的倒影。通过湖底、湖面、天空场景的合成,实现了蓝藻粒子爆发的实时模拟,得到了较好的模拟效果,满足了实际课题的要求。
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