科学计算可视化-张晓东0001

1、中国海洋大学本科生课程大纲 课程名称 科学计算可视化 Visualization in Scientific Computing 课程代码 081303291333 课程属性 专业知识 课时/学分 48/2.5 课程性质 逸修 实践学时 16 责任教师 张晓东 课外学时 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 _、课程介绍 1. 课程描述： 科学计算可视化是运用计算机软件对科学数据（侧重于地学数据）进行探查、分 析和绘图等的处理过程和方法，为更好地挖掘科学数据中蕴含的科学意义、更清晰的 展示客观对象本身的内外在形态、变化以及变化规律服务。本课程针对高年

2、级地球信 息科学与技术专业和勘查技术与工程专业学生开设，课程主要内容包括：科学计算可 视化的理论和技术、点数据可视化、标量场可视化、向量场可视化、体可视化等。并 通过上机实践，使学生掌握运用相关编程语言和工具软件实现数据可视化的基本方法, 培养学主应用可视化技术表达思想和观点的能力。 2. 设计思路： 本课程引导高年级地球信息科学与技术专业和勘査技术与工程专业学生掌握利用 计算机软件技术分析和处理地学数据的理论和方法，提升自身的科研和工作技能。课 程内容的选取基于学生掌握了一定的计算机知识以及统计分析的基本概念和原理。课 程内容分为三个模块：可视化技术综述和常用可视化软件介绍；点数据、标量场和

3、矢 量场可视化；体数据可视化技术。这三个方面相互关联，相互补充和完善，覆盖了科 学讣算可视化的主要流程和方法。 3. 课程与其他课程的关系： 本课程需要本科生在完成低年级阶段的计算机语言和高等数学等课程的基础上开 设。先修课程:C程序设计。 二、课程目标 本课程U标是为高年级地球信息科学与技术专业和勘查技术与工程专业学生提供 一个应用计算机软件处理分析实际科学数据的平台，引导并培养学生用计算机软件技 术来描述和解决实际科学问题的能力，增强沟通能力和团队合作意识。到课程结束时, 学生应能： （1）掌握常用的科学计算可视化的理论和技术； （2）能够利用常规的讣算机技术方法对数据进行绘图，突出展示数

4、据中蕴含的规 律、异常等信息； （3）能够利用体可视化的技术对场数据进行绘图，突出展示数据中蕴含的规律、 异常等信息。 三、学习要求 要完成所有的课程任务，学生必须： （1）按时上课，上课认真听讲，积极参与课堂讨论。 （2）按时完成上机练习，对数据进行分析和处理，提交正式的上机报告。 四、教学进度 序号 专题 主题 主要内容概述 实验实践 内容 1 绪论 科学计算可 视化简介 2 理解和掌握科学计算可视化的概念、 研究内容，并对科学计算可视化的历 史、发展状况、应用范围、软硬件平 台有初步的了解。 2 科学计算 可视化的 理论和技 术 可视化参考 模型与系统 框架 2 可视化髙级模型;数值模拟

5、与可视化 过程模型;框架模型与模块化模型;可 视化系统的功能。 可视化技术 组成与分类 2 点数据、标量场、矢量场的可视化技 术以及其他可视化技术。 常用可视化 技术 2 图像处理技术；动画技术；人机交互 技术；三维显示技术；基于web的可 视化：虚拟现实 可视化中的 数据管理与 操纵 2 数据源与数据分类：数据管理：数据 格式：数据变换；数据压缩 可视化中的 人*丿1界而问 题 2 可视化人机界而中涉及人和系统的问 题：可视化人机界面设讣和实现中的 困难 常用可视化 软件介绍 8 Excek Spss Surfer Matlab x Vol View、 OpenGL 等 常用可视化 软件练习

6、 3 点数据可 视化 点数摇可视 化技术 6 一维散点图；二维散点图：三维散点 图：高维散点图 点数据的可 视化 4 标量场可 视化 标量场可视 化 8 一维域上的标量场：二维域上的标量 场：三维域上的标量场 二维标量场 的可视化 5 向量场和 张量场可 视化技术 向量场和张 量场可视化 技术 6 二维矢量场；三维矢量场：张量场 二维矢量场 的可视化 6 体数据可 视化技术 体数据可视 化技术 8 体数拯可视化简介：三维空间规则数 据场体绘制技术：非规则数据场体绘 制技术 体可视化 五. 参考教材与主要参考书 1、选用教材： 李晓梅，科学计算可视化导论，国防科技大学出版社，1996年第一版 2

7、、主要参考书： 石教英等，科学计算可视化算法与系统，科学出版社，1996年第一版 唐泽圣等，三维数据场可视化，清华大学出版社，2000年第一版 六、成绩评定 （一）考核方式 A : A.闭卷考试B.开卷考试C.论文D.考查E.其他 （二）成绩综合评分体系： 成绩综合评分体系 比例 1.课下作业、课堂讨论及平时表现（上机） 50 2.平时测验 0 3.期末考试 50 总计 100 附：上机评分标准 评分标准 得分 1严格按照上机要求并及时完成，基本概念淸晰，解决问题的方案正确、合理， 能提出不同的解决问题方案。 90100分 2.基本按照上机要求并及时完成，基本概念基本淸晰，解决问题的方案基本正 确、基本合理。 70-80 分 3.不能按照上机要求，未及时完成，基本概念不淸晰，解决问题的方案基本不 正确、基本不合理。 40-60 分 4不能按照上机要求，未及时完成，基本概念不淸晰，不能制疋正确和合理解 决问题的方案。 0-30 分 七. 学术诚信 学习成果不能造