时间：2023-09-17 14:51:17
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇可视化技术研究，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
>> 基于数字地球平台的数据可视化技术研究 基于FLEX技术的台风灾害数据时空可视化表达 多层样式的离散地球网格可视化技术研究 基于LOD的三维地形可视化技术研究 一种基于物联网的可视化沙盘技术研究 基于ArcGIS的航道三维可视化关键技术研究 基于LIC的海洋流场数据可视化技术研究及应用 基于维约束的平行坐标可视化技术研究 基于GIS的统计数据可视化技术研究与实践 基于三维可视化的地籍管理技术研究 基于可视化技术的知识提取研究 基于VTK技术的可视化研究 基于变电站的微机防误系统的可视化监控技术研究 油田注水系统可视化技术研究 可视化技术研究与比较 可视化技术对器材保障的作用及关键技术研究 基于Matlab的通信原理可视化教学平台 基于海量网络数据的可视化服务平台的研究 面向电力系统的可视化信息系统技术研究 计算机科学领域的可视化技术研究 常见问题解答 当前所在位置：.
[5]Bigheader.World Wind技术手册[R].2007.
[6]童晓冲，贲进，张永生.全球多分辨率数据模型的构建与快速显示[J].测绘科学，2006，01.
关键词：LOD技术；Creator；简化
模型的实时绘制是虚拟现实的一项基本要求，而计算机所提供的计算能力往往不能满足复杂三维场景的实时绘制要求。1976年，Clark提出了细节层次(LeveI ofDetail，LOD)模型的概念，认为当物体覆盖屏幕较小区域时，可以使用该物体描述较粗的模型。在虚拟现实系统的场景绘制时，在不同的显示时段需要不同的简化模型，因此需要进行一系列简化。
一、LOD技术相关研究
LOD技术是指在同一个场景中，依据视觉的特性，远离视点的物体只需较粗的细节，而只有离视点较近的物体才需要详细的细节，这样便可以通过具有不同细节的描述得到一组模型，供渲染时使用。LOD技术主要有顶点删除、三角形删除、三角形合并、基于包络网格的模型简化等算法。1992年后，国内外学者相继提出了许多LOD技术模型生成算法，对地形网格生成而言主要有基于规则三角形网格算法和基于不规则三角形网格算法两类。作为对规则三角形网格算法多分辨率地形的简化，在大地形的场景绘制时，在不同的显示时段需要不同的简化模型，因此需要进行一系列简化。Hoppe提出了一种递进网格算法，增加三角形到任意网格来满足需要的细节，后来又对递进网格算法进行了扩展，形成了基于视点的递进网格算法，避免了三角剖分给整体网格带来的影响。
二、实物模型在Creator软件中的LOD简化
Creator软件中的LOD技术主要通过设置模型的Switch ln、Switch Out值来实现不同视点距离显示不同复杂度模型。在实际开发中注意相邻复杂度模型中低复杂度模型的多边形数目是高复杂度模型多边形数目的75％。采用该技术不但可以增强场景的逼真度，也可以减少场景绘制的多边形的数量，既提高了可视性又节约了系统资源。
1信息检索可视化技术的特点
信息检索可视化技术是数据可视化技术在信息检索领域的应用，信息使用者通过图形界面和网络信息检索系统的相互作用，评价和优化检索结果，从而提高信息的查全率和查准率，达到满足信息使用者需求的目的［1］。信息检索可视化技术，不仅可以实现空间数据以图形或者图像的方式直观地显示出来，让用户明确数据之间的联系与规律，有利于用于对数据进行分析和理解，而且还使用户信息检索操作更加简便，有效地提高了检索效率。信息检索可视化技术实现了过程—结果的全程直观展示，受到广大用户的一致好评。
2图书馆信息检索可视化技术的发展及其存在的问题
2.1图书馆信息检索技术的发展
图书馆传统的检索方式主要是检索者利用馆藏期刊、书目索引和各馆自行编排的馆藏目录卡片实现相关信息的查找和翻阅。进入20世纪70年代，随着计算机通信技术的飞速发展，图书馆信息检索也开始利用通信设备和存储信息的计算相连，实现联机检索。各大型图书馆依托因特网成功地开发和应用了多种服务项目，其中最具优势的服务项目之一当属网络信息检索技术。迄今为止，在Internet上功能完善的信息检索工具主要有分布式信息服务系统、广域信息网和万维网等。Internet技术将海量服务器连成一体，实现了分散信息系统向整体化集成的重要转化，通过在馆内建立Web网站OPAC，实现了信息使用者快速检索各学科信息的目的。
2.2图书馆检索技术存在的问题
现有数字图书馆的检索系统主要是运用主题目录分类和搜索关键字来进行信息资源的检索，相较于传统检索方法，新的信息检索方法为信息导航带来了巨大的变革，同时也存在较多的问题。第一，信息归类和维护过程需要投入大量的人力资源，信息更新也很不及时。第二，关键字检索使得搜索结果涵盖大量无用信息，用户很难直接查找到与自己意图相吻合的信息。第三，大部分图书馆Web站点缺乏明确的定位，不具备自己的特色，提供的服务主要是馆藏书目查询，很难直接检索文献，用户难以快速、正确地找到所需信息［2］。第四，文献数据库著录未能统一，规范性差，资源共享不完全，缺乏统一的组织与协调。第五，检索工具缺乏检索词控制，大多数采用自然语言标引，无法实现人工标引的甄选。第六，站点管理水平有限，系统运行稳定性不高，加上信息工作人员普遍水平不高，英语水平较差，难以达到网上浏览器查新的水平，使信息服务质量大打折扣。
3可视化技术在信息检索方面的具体运用
3.1本体概念和应用
3.1.1本体的定义和作用本体涵盖了概念模型、形式化、共享等含义，通过抽出客观世界中的一些现象的相关概念而得出的模型，所体现的是相关领域共同认可的知识，应用计算机进行处理。本体的建立就是为了捕获相关领域的知识，提供对该领域相关知识的共同理解。具体来说，就是本体为人们提供了相互交流的通用语言，使领域在不同的系统和模型之间实现相互集成和转化。
3.1.2基于信息检索的本体应用多信息的检索和集成是本体的重要运用领域，信息多就容易出现不同信息源在表达上存在差异，所以就必须建立一套共用的信息语言，不仅可以减少信息转换的难度，还能建立统一的信息集成模式，帮助信息使用者搜索到期望的知识点，并将所搜索的知识点进行相应的概念补充，从而在数据集成里面查询到最终需要的资源。由于本体具有通过概念之间的关系来表达语言的能力，所以能够大幅度地提高检索的准确性和全面性。
3.2内容检索
互联网不断发展，信息载体和形式也在不断变化，互联网信息多样化不断深入，图形、图片、视频和动画等多媒体技术不断涌现，致使以文本方式进行检索的技术弊端日渐凸显。为此，内容检索技术随着网络技术的发展在文本检索技术的基础上应运而生。该检索主要是利用融合了图像处理技术、模式识别技术，从而极大地提高了检索的效率，为信息使用者提供了更加直观有效的检索手段。
3.3可视化信息检索
3.3.1可视化信息检索的内容和优势可视化信息检索包含两方面内容：检索过程可视化和检索结果可视化。相对于其他信息检索技术，可视化信息检索技术具有显著的优势，具体表现如下：第一，增强用户的认知能力。可视化检索通过人类对图片处理的较强能力，将文本内容转化为空间的、图形的形式后，以直观的方式供用户浏览与分析，不再需要进行语言处理，从而减少人的认知负担。与此同时，检索结果的可视化，可以揭示文档中看不见的语义关系，通过一些空间属性如距离、长短、大小等来表示文档的相似性，可以便于用户快速地找到相关的文档，也方便用户理解检索到的信息之间的关联性，从而提高用户的认知能力。第二，信息检索过程透明化。传统的信息检索系统对用户而言是一个不透明的黑箱，用户提交了提问式后，系统怎样分解用户提问式、怎么匹配提问词和标引词、怎样得出结果等过程对用户而言都是不透明的，因此用户也无法对系统内部处理过程进行控制。一个可视化的信息检索环境使检索过程变得透明了，包括文献与提问的语义关联关系、文献与文献语义关联关系、信息发现过程、检索的显示等。这使得用户的检索更加容易、有趣，也大大增加了用户对信息检索过程的控制能力。第三，方便用户进行信息浏览。在可视化的检索环境中，用户检索信息如鱼得水，各种各样的可视化检索技术充分利用了人们对图像处理的能力，既可以显示检索的核心信息，又以各种方式忽略或隐藏周围的细节信息［4］。当用户点击检索结果时，可以很快发现感兴趣的领域，并且根据检索结果的语义关联性研究相关兴趣领域，从一个兴趣领域里自然地过渡到另一个兴趣领域，同时还可以来回自由地在相关的兴趣领域寻找相关信息，这是传统的信息检索所不能实现的。第四，提供良好的人机对话和交流环境。信息检索过程应该是一个多回合的人机对话和交流过程。可视化的信息检索将人的因素引进系统内，在检索中可以发现检索结果之间的关联性，用户可以根据自己感兴趣的内容进行检索，不断获取所需的信息，也可以获取到相关领域的信息，这将会鼓励人的参与，促进人机对话，改善人机交流。第五，提高检查率和查准率。信息检索可视化是数据可视化技术在信息检索领域的应用，可视化提高了信息相关性判别的效率，扩展了信息相关性判别的手段。信息用户可以通过图形界面与网络信息检索系统进行交互，评价检索过程中每次检索的结果，优化提问或查询，从而提高查全率和查准率。
3.3.2信息检索可视化的相关技术信息检索的可视化涉及信息检索技术和可视化技术。其中可视化技术的实现以映射技术和显示技术最为关键。
（1）映射技术主要就是把数据从多维空间映射到2维和3维空间，以便成为计算机可以处理的数据。在此主要介绍自组织映射和潜在语义标引两种映射技术：自组织映射是通过模拟人脑对信号的处理特点而发展起来的人工神经网络，目的就是把录入数据或信号的各种特点加以抽象和归类，使其保持拓扑结构的有序性，当类似信号输入时就会通过映射反映到相应维度空间；潜在语义标引就是通过统计方法寻找词与词之间的语义结构，通过奇异值分解，将文档向量投影到较低的维度空间，实现数据的有效转化。
（2）显示技术是指将经过处理的文字和信号以图形的形式显示出来的技术。目前常用的显示技术主要有Focus＋Contex（t聚焦＋上下文技术）、Cone－Tree（锥形树技术）、Tree-map（树图技术）、HyperbolicTree（双曲线树技术）等技术。不同的显示技术各有优缺点，在信息检索可视化应用过程中，需要依据实际情况加以选择或整合。
4完善图书馆信息管理可视化技术的对策
想要不断完善图书馆信息管理可视化技术，就必须从以下几方面做好工作：第一，根据本馆的馆藏资料格局、人力和经费等条件，结合区域内社会发展对信息的需求，对馆藏信息进行重组，建立各种与教学、科研及人们日常生活息息相关的特色数据库，使读者可以快速检索到所需信息。第二，建立信息数据指引库，通过对指引库的访问检索到相关信息的具体馆藏路径，方便检索信息。第三，实施标准化、规范化的数据库信息，采用统一高效的网络检索工具，做到人机检索有效互换，提高检索的准确性，为后期各图书馆的联网打好基础。第四，对各馆的馆藏资料实施资源整合，形成新的资源体系，让用户能够通过统一的检索平台查找各个图书馆的馆藏信息，从而实现信息资源的高效利用。第五，对新一代的电子用户进行相关基础教育，比如优化本馆网上资源的配置及检索途径，Internet相关服务项目、使用方法和技巧，从而吸引更多的读者进行检索阅读。第六，提高馆藏工作人员的整体业务水平，要求馆藏人员具备相应的计算机应用等级水平和英语等级水平，能够熟练运用互联网搜索相关资料，熟练运用英语进行人机互动，招聘适应新时代需求的数字图书管理人员。第七，建立健全网络技术人员考核制度，加强服务意识和事故应变处理能力，保证网络系统稳定有效运行。第八，完善数字化图书馆信息系统的语义表达。所谓语义就是数据和符号所代表的含义及含义之间的关系，是对数据的抽象和组织的更高层次的逻辑表达。信息检索的难点就是简短、模糊的用户查询与存在的海量文档之间不匹配的问题，解决该问题就要增加文档和用户查询的语义表达，随着互联网向语义网络不断深化发展，网络平台不仅仅只提供简单的通信服务，而是要达到人机之间智能的交互理解，从而为人们共享知识、交流思想提供更好的服务。
5结语
关键词：数字地球平台 可视化算法 可视化技术
中图分类号：F224 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0054-03
1 数字地球与数字地球平台
数字地球是一个无缝的覆盖全球的地球信息模型。把分散的信息按照地理坐标组织起来，既能体现出地球上各种信息的内在有机联系，又便于按照地理坐标进行检索和利用。数字地球是信息化的地球，它包括全部地球资料的数字化、网络化、智能化和可视化的过程。其核心思想是利用数字化手段整体性地解决地球问题，并最大限度地利用信息资源。数字地球从数字化、数据建模、系统仿真、决策支持一直到虚拟现实，是一个开放的复杂的巨大系统，是一个全球综合信息的数据系统工程。数字地球的特点是空间性、数字性和整体性，它有自己的理论体系、技术体系、应用体系、工程体系[1]。
以Google Earth和World Wind为代表的数字地球平台（Digital Earth Platform），是一个集地球空间数据采集、存储、传输、转换、处理、分析、检索、表达、输出为一体的服务和决策支持系统。数字地球平台以多分辨率空间影像数据为基础，以统一的坐标投影系统为框架，以开放的XML为数据交换标准，以空间数据为支撑，以三维可视化技术为手段，以分布式网络为纽带，为建立基于空间信息的各类应用提供有力的工具[2]。
2 基于数字地球平台的数据管理
2.1 数字地球平台的选择
数字地球平台一般均采用金字塔层级结构对影像和数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）进行分级分块。金字塔是一种多分辨率层次模型，从金字塔的底层到顶层，其分辨率越来越低，对应的层级数据量也越来越小。在地形场景的绘制时在保证显示精度的前提下为提高渲染速度，不同的场景区域需要不同分辨率的数据。金字塔层级结构的建立为减少数据访问量、提高系统的效率及性能提供了技术上的保障。随着影像和DEM数据量越来越大，为提高实时缩放和渲染的速度，快速获取不同分辨率下的数据，往往对原始的影像和DEM建立其金字塔层级结构。在构建地形金字塔的层级结构时，首先把原始的地形数据作为金字塔的底层，即第0层，并对其进行分块，形成第0层的层级块矩阵。在第0层的基础上按每2×2个像素合成一个像素的方法生成第一层，并对其进行分块，形成第1层的层级块矩阵。依次按照此种方法构建整个层级的金字塔，结构如图1所示。
由于四叉树结构的生成和维护相对比较简单，且当空间数据对象分布比较均匀时，基于四叉树的空间索引可以获得比较高的空间数据插入和查询效率，因此其成为空间数据库中常用的索引之一。在生成空间四叉树索引结构时需要确定工作区域的边框坐标，即空间四叉树的根节点。空间对象插入空间数据库时如果某一节点中的空间对象达到某一阈值，则需将当前节点分解成2d个子节点（其中d为空间的维数）以使每个节点中包含的空间对象数小于给定的阈值。金字塔层级结构和线性四叉树索引方式相结合的数据组织管理方式保证了海量地形数据实时可视化，如图2所示。
World Wind是一款采用了先进的流传输技术的可视化三维数字地球浏览器，主要面向科学研究工作者，软件用C#编写，调用微软SQL Server数据库Terrain Server实现地形三维的显示；同时，World Wind也是一个开放的软件，提供了开放的地理信息框架，允许用户修改World Wind本身的代码，在此基础上进行二次开发。基于开放性的考虑，本系统选择World Wind作为数字地球的开发的基础平台。数字地球平台的运行界面如下图3所示。
2.2 基于数字地球平台的数据管理
电磁法勘探是根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找不同类型有用矿床和解决地址问题的地球物理勘探方法。电磁法勘探法用于寻找金属、非金属矿床、勘查地下水资源和能源，解决某些工程地质及深部地质问题。电磁法勘探过程中的装置示意图如下图4所示。
由上图4可见，测试完毕后，每个测点对应得到一组一维的测试数据，一条测线的测量数据可显示为二维图形，一个测区的数据可以生成三维图形。
系统采用的数据管理策略为数据文件与KML（keyhole markup language，keyhole标记语言）文件相结合的方式。KML是一种采用扩展标记语言（XML）语法与格式的语言，KML使用包含名称、属性的标签来确定显示方式，数字地球平台对于KML文件的解析就是通过解析这些标签得来的。因此，系统将诸如点坐标、经纬度及高度等属性信息写入KML文件；而二进制格式的数据文件保存的则是详细测量信息，二者通过经纬度坐标信息、测点名称等属性可一一对应起来。
2.3 基于数字地球平台的测点信息管理
可见，作为空间信息支持下的GIS系统，数字地球平台可以有效地组织和显示地理信息数据，在此基础上进行测区选择与测线部署优化，能够监控野外勘探施工质量。
3 基于数字地球平台的数据可视化
现有的三维可视化软件开发包种类较多，支持的语言包括C++，Java，IDL脚本语言等，支持的开发环境比较齐全。OpenGL是较多采用的图形库，但它的函数功能复杂多样，对于图形的投影、颜色、纹理、光照等方面的设置繁琐、编码量大，不易短时间内掌握。Open Inventor是一个建立在OpenGL 基础上的对象库，开发人员可以任意使用、修改和扩展对象库。Open Inventor由一系列的对象模块组成，通过利用这些对象模块，开发人员可以花费最小的编程代价，开发出能充分利用强大的图形硬件特性的程序。
在Windows环境下，以.NET为开发平台，采用Open Inventor进行三维地质数据的可视化处理可以大大简化开发的过程，而且开发者无需过多关注图形的优化显示，就可以得到极为逼真的图形显示效果。
克里金内插法：为了更好地发挥Open Inventor的各项图形模块功能，前期对数据的处理非常重要，需要将离散、不规则的数据插值处理成规则的网格数据。运用图形仿真方法，插值的过程就是建立所研究变量完整的数学模型的过程。数据场可视化常用的插值方法一般有距离加权反比法，多项式最小二乘法等。在地质统计学中克里金插值方法获得了广泛的应用[3]，从统计意义上来说，是从变量相关性和变异性出发，在有限区域内对区域化变量的取值进行无偏、最优估计的一种方法；从插值角度讲是对空间分布的数据求线性最优、无偏内插估计的一种方法，本文采用了普通克里金（Kriging）插值方法进行数据的预处理。
4 结语
数字地球平台以高分辨卫星影像为基础，利用无缝拼接技术使影像连续，采用高精度DEM正射校正使其空间位置准确，在此平台上不仅可以显示地形的构造信息，还能够实现油气勘探信息的集成化、可视化综合管理与应用。可见，作为空间信息支持的GIS系统，数字地球平台是地球科学研究重要组成部分和重要依托，可以有效地组织、显示数据。可视化数据的前期处理非常重要，还需要不断研究寻找速度快、误差小、复杂度低且适合地质数据特点的插值算法。
参考文献
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关键词：大型水利水电工程；建筑物；三维可视化建模技术
在现代信息技术不断深化发展的过程中，大型水利水电工程建设现代化、数字化发展已经成为其发展的必然趋势，而三维可视化仿真模型的构建是推动其发展的重要环节，三维可视化仿真模型的直观性、可操作性都明显优于传统设计方法，所以对其展开研究对提升大型水利水电工程整体性能具有重要的意义。
1大型水利水电工程的数据模型
数据模型的性能决定其包括能够描述系统的静态特征的数据结构、能够描述系统动态特征得到数据操作和保证系统整体持续运行的完整性约束三个主要结构，其共同使数据模型能够对现实世界真实的模拟，能够通过计算机实现并被人类理解。通常大型水利水电工程建筑物中同时存在规则和不规则的实体，在建筑模型中需要将建筑物中真实存在的面和体分为规则和不规则两种类型，通常平面区域或规则的曲面区域在数据模型中会视为规则面对像，否则为不规则面对像，体对象作为多个面对像构成的空间实体，其中如果存在一个及其以上的不规则面对像，则数据模型视其为不规则体对象，由此在数据模型中将规则面对像表示为多边形或函数构造面；将规则的体对象表示为长方体、圆柱体等几何构造体；将不规则面对像表示为TIN面片；将不规则体对像表示为以上基本元素的组合。某大型水利水电工程建筑物三维可视化建模技术中需要面对建筑物的点、线、面、体对象构建数据模型，其点对象的三维空间位置可以通过Q(x，y，z)表示，而两个点对象的三维空间位置即可以描述建筑物的线段对象，而多个线段对象将共同组成线对象，线对象又可以描述几何要素，由此可见数据模型可以实现对规则或不规则建筑实体的描述，三维可视化建模的数据模型实质上是以面对像或面对像的组合形式对建筑物实体进行仿真，所以在设计的过程中可针对不同的面对像进行优化，有利于建筑物整体性能的提升。
2大型水利水电工程建筑物的建模思路
由于构建的三维可视化模型既要表述系统的组成，又要表述复杂系统中不可分解的子系统，所以模型要由不同的模块构成，而模块之间既要有层次结构，又要具有组成和可连续的关系；不同模块其在构建的过程中需要用独立的物理设备或部件；能够通过独立的数学描述各模块的特征。三维可视化模型模块之间的关系决定，对建筑物实体的描述可以通过以下方法实现：针对单纯以简单物体粘合形式构成的物体可以通过空间分割描述，如长方体、圆柱体等；针对简单物体复杂粘合形式构成的物体，可通过构造实体几何表示的方法描述，如并集、交集等；针对复杂物体可通过边界表示法，对物体边界的点、线、面进行描述，不同性质实体描述方法的差异决定某大型水利水电工程应用三维可视化建模技术的过程中需要通过GIS平台，CAD，3dsmax图形处理软件等进行稽核建模、形象建模、三维显示。
3大型水利水电工程建筑物几何建模技术
几何建模技术即结合建筑物实体特征点的实际数据，计算其法向量，进而形成三维几何模型的过程，由于大型水利水电工程建筑物较复杂，其存在简单的建筑物、同高程水域平面、复杂三维实体构造等。构建简单的建筑物模型，可以通过空间分割描述，例如将箱体式房屋视为屋顶面和多个铅直外墙面构成的实体；构建同高程水域平面三维模型可以利用边界多边形的三角剖面表示；构建复杂三维实体三维模型利用制图软件将三维实体的数据在三维空间坐标体系中直接定位，然后利用以下技术进行建模：一种是参数化实体建模技术，其是通过多个参数控制特征部件表述建筑实体的几何关系，并利用代数方程对各部进行结构约束和尺寸约束，此技术以变参数几何模型作为模型构建的基础，能够实现交互参数驱动，而且能够定义参数约束。在某大型水利水电工程中其泄洪潮进水塔、溢洪道等建筑物属于复杂三维实体，在构建三维可视化模型的过程中需要通过以下步骤完成，首先，对建筑物全局变量和局部变量进行定义，例如在构建泄洪潮进水塔三维可视化模型时要选择此建筑物中心线底面点作为控制点，结合其边墙、启闭室等组成部分的关键点与中线点的距离，从全局的角度对其位置、尺寸等进行定义，然后根据定义的数据对局部变量的尺寸进行确定，通过Polylinez等绘图函数将其主体建筑物进行绘制，如进水塔；然后将其次要的组成部分利用拓扑关系按照固定点进行组合，由此形成泄洪洞进水塔建筑物的三维几何模型，此技术的优点是当设计发生改变时，只要对全局变量和局部变量进行更改即可，并不需要彻底的改变几何模型。另一种技术是CAD实体建模技术，此技术是利用CAD软件，通过获取几何元素及表达几何元素关系的约束条件，对几何元素进行确定的技术，如某大型水利水电工程的大坝为例，以大坝的填筑材料、结构等为划分标准，整个大坝会划分为不同的部分，而每部分的形状都很难规则，将不规则的部分细分成规则的形状，针对大量规则的构件进行建模，此时模型中的定量信息成为可以调整的参数，通过对参数赋予不同的数值，可以直接改变各部件的形状、体积，而相同或相似的部件可直接通过软件的图形处理功能实现，使构建的效率和准确性都得到保证，通过对某个部件的构建，实现整体大坝的三维模型构建。针对特征模型还可以利用特征建模技术，其是在系统特征库中存在建筑物建模所需的模型，通过对其进行尺寸约束和位置约束可以将特征模型直接应用于建筑物建模过程的技术，此技术具有效率高、可用性强的特点。
4大型水利水电工程建筑物形象建模技术
形象建模技术是针对已完成的几何模型进行形象美化的过程，使三维模型与建筑物实体更加接近，形象建模技术通常针对建筑物的颜色、透明度、纹理、光泽等进行调整或通过贴图达到使建筑物美化、真实的目的；另外，在形象建模的过程中要考虑到建筑物在真实应用的情况下会存在彼此的遮挡，所以在此过程中需要通过计算消除隐藏面，算法主要有两种，一种是将窗口内的单独像素作为处理单元，确定处理单元中距观察点最近的物体为可见；另一种是以场景中的物体为独立处理单元，以每个物体表面为可见面。
5大型水利水电工程建筑物三维显示技术
三维显示技术即将已经形象美化后的建筑物三维模型投影设置观察点，并对其位置进行合理的调整后将其通过计算机屏幕进行展示的技术，使计算机屏幕上展示的三维可视化模型与建筑物实体两者的逼真度达到最高，三维显示不仅要求对建筑物的整体形象进行展示，而且要求对建筑物与视点的距离、物体与实现的方向、建筑物构件的体积、形状等细节进行展示，可见三维显示技术与计算机的分辨率之间存在密切的关系，分辨率越高，越能够达到三维显示的要求。例如在某大型水利水电工程整体场景展示时，计算机屏幕显示器的分辨率要满足细化水利水电工程中厂房、进水塔、大坝等重要建筑物的需要；当视点转向上游时，计算机屏幕分辨率要满足细化上游洞口、渣场等建筑物的需要，在利用三维显示技术的过程中不仅可以达到通过建筑物三维可视化模型更加了解水利水电工程建筑物，快速获取相关数据的目的，而且其可视化的优势有利于优化建筑物设计细节，提升建筑物的整体性能。
6结论
通过上述分析可以发现，现阶段人们已经认识到大型水利水电工程在经济发展、社会稳定中所起到的重要作用，并结合工程计算、计算机图形学、图像处理、人机界面等多学科的知识，创建并不断完善建筑物三维可视化建模技术，为提升大型水利水电工程整体性能提供有效的工具。
参考文献：
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[关键词]：调度数据直播 QML 可视化技术
通过构建河北省地县三级一体化电网运行安全评估和指标监控体系，采用可视化监视技术手段，实现电网运行信息全景、实时、快捷、安全，直接将电网情况和运行分析的结构呈现到各级管理决策者和专业人员面前，为电网规划、建设、运行、管理等各专业提供便捷的数据结论支持。
引言
随着电力系统的不断发展，电网运行管理的数字化、信息化水平不断提高，电网运行数据正在经历从秒级到毫秒级、从稳态到动态的转变。数据规模快速增长。较传统表格和数字方式，图形图表等直观方法更适展示和分析海量的电网数据信息，其二维/三维的可视化技术得到了日益广泛的应用。通过统一实用、高效便捷的可视化展示手段，对电网运行的监视、控制、调度、分析、规划提供了有力技术支撑，已经成为调度自动化领域的重要研究课题。
另一方面，随着社会经济发展，用电需求增加，电网存在局部设备临近极限运行，运行人员需要分析大量的运行数据，快速感知电网异常，把握事件发展趋势，应对突发事件，这些都使得对电网运行安全指标的研究和可视化应用越来越迫切。针对电网生产需求，建立统一的电网运行安全的量化指标体系，是目前急需深入研究的重要课题。
国网河北省电力公司基于电网调控运行实际需求，研究建立了电网安全指标体系，使电网调控运行人员更方便、更直观地了解当前系统的运行状态。将电力系统计算分析功能与可视化技术有机结合，建立的统一规范的数据获取、分析、展示软硬件架构，实现大屏幕投影设备、桌面PC设备和移动终端设备的“三屏合一”。大幅提升调控运行人员对大电网异常的感知能力和运行操控驾驭能力。
1.可视化的概念和技术发展
研究表明，人眼对图形的敏感度大大高于对数据的敏感度。90年代，电力系统市场化席卷全球，这使得系统更加复杂，数据成倍增加，可视化的要求也愈加迫切。这方面的研究工作比较突出并且广泛应用于实践的首推美国学者Thomas Jeffrey Overbye教授和Mark James Laufenberg 博士，其研究课题组和掌管的Power World公司开展了电力系统可视化的系列研究工作，在其提出的电压等位线（contouring）显示技术的基础上，对节点数据，线路数据，稳定域的算法和显示进行了可视化研究。
我国在智能调度领域已经开展了很多有益的技术尝试，近年来，华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电系统控制，华东电网公司开展的以高级调度中心项目群为突破的智能电网探索，智能可视化技术等方面开展了大量的研究和实践。
2.系统设计
河北南部电网运行安全可视化监控和信息直播系统基于现有的电网业务系统，采用面向服务的系统架构，将实时数据、统计分析数据和管理信息进行内容重构和一体化可视化设计。实现对安全生产信息全方位、可视化、在线实时展示、统计和分析，全面提升了电网运行安全生产管理集约化水平，进一步增加了安全生产风险管控和实时调控能力。特别是“大运行”体系建成后，要求我们必须以电网安全为中心，汇聚省、地、县三级的的电网运行信息，权衡优质、经济、环保多维约束，统筹过去、现在和未来系统的运行质量，构建电网运行安全评估和指标监控体系，实现电网运行工作状况24小时全景、及时、可视化监视技术手段，逐步完成由应急处置型向超前预防型的转变。
软件架构设计
系统分为数据获取、数据梳理、数据展示；数据获取是从金仓数据库、实时数据D5000、海讯数据库等来获取电网运行状态数据信息，运用C++技术TCP通信协议实现客户端和数据库的交互；数据梳理是把从后台获取数据封装成JSON格式的文件，客户端接受JSON进行解析从而更新数据模型；数据展现分别通过大屏、PC机、移动终端等多种方式进行定制化展现，根据不同的条件来获取查看电网运行信息。
3.电网运行安全指标体系设计
系统设计从安全、质量、环保、公平为四个维度，对省级电网运行质量进行量化衡量和关键指标（PKI）的监控。整个电网运行指标体系呈树形结构，以各数据主题为核心形成四个指标集，在各指标集下根据评价需求划分成一系列指标子集，在各指标子集下进一步根据评估内容细分为各指标类，最终落实到具体单项评估指标上。
3.1安全主题指标集
电网调度运行的首要任务是确保电网的安全稳定运行，因而安全主题指标集是电网运行指标体系的重中之重。安全主题指标集在时间维度上从后评估、实时监控、预警三个方面出发，分别实现对电网调度运行历史安全水平的评价、对电网实时运行状态的监控和对未来省级电网安全危险点的预防。安全评估指标子集设计以实现电网运行安全的目标管理为指导思想，实时监控和预警指标子集设计则致力于电网运行安全的过程管理，而在实时监控指标子集设计中更加注重指标的精炼性和直观性。
安全评估指标子集：电网运行安全评估根据实际电网调度运行情况，从负荷预测准确率、危险断面、设备负载率、备用运行、安全事故管理、检修操作、二次系统运行七个方面，有针对性地评价电网调度运行的安全水平。电网运行的安全评估重点关注电网运行安全目标的实现情况，因而在各指标子集的设计过程中充分体现目标管理的思想，以抓大放小、宁缺毋滥的标准筛选指标。
安全监控指标子集：安全监控指标用于在电网调度运行过程中，为调度值班人员提供一些“所见即所得”的辅助决策信息，以帮助他们判断电网运行的健康状况、分析在故障情况下应采取哪些措施、调用哪些机组、调整哪些装置将故障的影响范围降到最低。
安全预警指标子集：电网运行安全预警根据对电网未来运行方式的预测，从电网结构、电力供需、一次能源供应、危险断面及设备、系统调峰、系统备用、系统稳定、短路计算八个方面，全面细致地分析电网运行可能出现的安全隐患。电网运行安全预警重点关注各种运行预测数据中所隐含的电网运行危险点，因而在指标子集的设计中紧密围绕过程控制的思想，从防微杜渐、未雨绸缪的角度出发筛选指标，以推动电网运行安全风险的预防、预控。
3.2质量主题指标集
电网运行质量主题指标集在时间维度上从后评估和实时监控两个方面出发，根据电网运行的自动记录数据，分别实现对全网频率和电压质量水平的后评估和实时监控。频率和电压是电网运行质量的集中有效体现，在频率、电压指标类的设计中注重过程与结果并重，既抓住反映频率、电压质量的典型指标，又挖掘保障电网运行质量所采取措施的相关重要指标。
质量评估指标子集： 50±0.2赫兹的责任频率越限运行的时间，50±0.1赫兹的责任频率越限运行时间，电网最高、最低频率，A1/A2不合格次数，责任频率合格率，一次调频投运率，一次调频电量，机组AGC投运率，机组AGC指令调节性能；电压，主网电压合格率，综合电压合格率，中枢点电压合格率，电压不合格厂站情况，电压最高、最低值发生情况，变电站电容（电抗器）投运情况，电厂电压控制措施，
质量监控指标子集：质量监控指标用于在电网调度运行过程中，为调度值班人员提供一些“所见即所得”的反映电网供电质量的特征指标。系统频率，系统频率指标是衡量全网有功功率平衡水平的重要标志，也是在实时调度运行中调度员需密切监视的运行指标，保证系统频率在合理范围内是提高供电质量水平的关键举措。主网电压合格率，主网电压水平是衡量全网无功支撑水平的重要标志，也是在实时调度运行中调度员需密切监视的运行指标，保证主网电压合格率在合理范围内是提高供电质量水平的决定性因素。
3.3效益主题指标集
电网运行效益主题是根据电网实际运行数据，从经济、节能、环保效益三个方面全面评估电网运行的效益水平。电网的经济、节能、环保效益是对电网运行效益内涵的深入诠释，在经济、节能效益指标子集的设计中以预测与后评估并重，既挖掘反映经济、节能效益发展趋势的预测指标，又抓住有效评价电网运行经济、节能性的后评估指标；在环保效益指标子集的设计中，充分体现了电网调度运行在促进电力环境友好中的社会责任，从切实保障电力环保、自动记录统计简便的角度出发设计指标。
经济效益指标子集：电网运行经济效益指标子集从时间维度上分为后评估和预测两个部分，分别反映电网运行经济效益的变化历史以及发展趋势。在后评估指标设计中不仅实现了对历史经济效益数据的科学统计，还着力分析影响电网运行经济效益的关键因素，并采用先进的理想调度系统挖掘电网运行经济效益的可提高之处，从而推动电网经济运行的精益化管理。经济效益后评估指标：总购电成本，单位购电成本，不同电价区间机组调用情况，月度发电计划偏差率，单位购电成本偏差率，购电成本可节约率，经济效益预测指标，单位购电成本预测，总购电成本预测，边际购电成本预测。
节能效益指标子集：电网运行节能效益指标子集用于电网运行节能水平分析的常态管理机制，从时间维度上分为后评估和预测两个部分，以分别体现电网运行节能效益的实现情况以及趋势预估。电网运行的节能潜力主要反映在降低了网损、提高了水能利用率、降低了全网发电煤耗三个方面。
节能效益后评估指标：高压输电网网损，直调火电厂平均煤耗，全网火电机组平均煤耗，全网火电机组边际煤耗，火电机组发电煤耗贡献率，直调水电厂水能利用提高率，节能效益预测指标，高压输电网损的预测，直调火电厂平均煤耗预测，全网火电机组平均煤耗预测，全网火电机组边际煤耗预测。
环保效益指标子集：电网运行环保效益指标子集用于电网运行环保水平分析的常态管理机制，主要利用火电厂脱硫装置自动监测系统，评估各火电厂的脱硫执行情况。火电厂脱硫装置投运率，可再生能源调用率。
3.4公平主题指标集
电网运行公平主题指标集以电网实际运行数据为基础，用于实现电网运行公平性的常态评估机制，主动向电力监管部门、社会公众披露电力调度公平性信息，是电网调度运行部门变被动接受监管为主动适应监管的重要举措。公平主体指标集的设计不仅实现调度公平性信息披露，还深入挖掘各机组对电网调峰贡献与其差别利用小时的关联性，并通过理想调度系统科学评估电网在实际运行中为实现三公调度而必须付出的成本。主要指标：发电合同完成率，同类机组平均利用小时，三公调度成本，月度计划平均完成率，发电机组平均峰谷差，机组调峰贡献率，机组差别利用小时率，差别电量公平性，网络阻塞造成计划电量未完成率。
4.总结
通过构建河北省地县三级一体化电网运行安全评估和指标监控体系，采用可视化监视技术手段，实现电网运行信息全景、实时、快捷、安全，直接将电网情况和运行分析的结构呈现到各级管理决策者和专业人员面前，为电网规划、建设、运行、管理等各专业提供了便捷的数据结论支持，在河北具体的电网运行中发挥了重要作用。
基于安全指标体系设计，通过采用一体化、模块化的技术实现手段，实现对离散在的各类应用和系统中的数据的统一展示、监视和，形成了一套具有理论基础的电网安全的评估、监视、展示系统，具备了非常高的推广价值和借鉴意义。
参考文献
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关键词：流场数据可视化线卷积积分双线性插值
中图分类号：TN957.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0000-00
1引言
科学可视化是融合了图形学、计算机视觉、数据管理、图像处理和人机交互等多学科的一门新兴的综合学科。科学可视化的方法在发展到一定程度后可以与相关的领域结合应用，这可将科学实验结果以及大规模的计算数据直观地呈现出来，为用户挖掘数据中的深层信息提供极大的便利。由于自然界没有直接可用的表现矢量数据的可视化的表达模型，目前针对这类数据还没有找到一种可以通用的技术。然而海洋水体中采集的数据大部分为矢量场数据，矢量场的可视化对理解复杂的流体制意义重大，所以寻求有效的解决方案是十分必要的。
矢量场中的特征各有不同，通常特征对流场数据描述的精确度与特征的维数正相关，因此常选取维数相对较高的特征来描述流场。对于这类特征，其可视化方法大致分为四种方法。直接法：直接将相应特征的数据表现出来，不进行分析操作，此方法直观、易懂、运算量相对小。几何法：在流线上指定一系列点，记录这些点的运动轨迹；基于这些轨迹来绘制几何对象。基于特征的方法：提取数据中被用户视为有意义的部分，对这一部分信息进行可视化操作。基于纹理的方法：将向量场的局部性质呈现给可视化向量场，这类方法可以在一些复杂的流场中，绘制出一个具备很多细节的密集连贯的可视化结果。基于纹理的可视化可以依赖的技术可归纳为点噪声技术、线积分卷积（LIC）、纹理平流和运用GPU的技术等。本文选用基于纹理的线卷积积分（即LIC方法）实现海洋流场数据的可视化，为海洋领域的研究提供新的方法。
2 关键技术
2.1双线性插值
由于采集的海洋流场数据点是离散且无特殊规律可循的一个离散的点集，而计算机在处理无规则的数据时有很大难度，因此为了流场数据可视化的顺利进行，对海洋流场数据进行预处理是必不可少的。本文的数据预处理工作采用双线性插值法进行。双线性插值，又称为双线性内插，是含有两个变量的插值函数的线性插值扩展，其核心思想是在两个方向分别进行一次线性插值。
如图1所示，设要得到未知函数 在点 的值，假设函数 在 四个点的函数值是已知的。第一步，沿着 轴的方向采用线性插值的方法进行插值操作，经过这一步操作可以得到 的坐标值。第二步，沿着 轴的方向进行线性插值，得到 的坐标。这样就得到所要的结果 。
2.2龙格库塔法
在求解微分方程的众多方法中，龙格库塔法是一种较为常用，精度也较高的方法。因此，龙格库塔方法在工程领域的应用也较为广泛。泰勒公式和用斜率作为近似表达微分，是龙格库塔算法的两大特征。其主要思路是将积分区间上计算出几个点的斜率进行加权平均，得到的结果作为下一组计算参考。根据预先计算的点的个数不同，龙格库塔算法可以分为二阶龙格库塔法、四阶龙格库塔法等。
2.3 线卷积积分
LIC（Line Integral Convolution，线卷积积分）是流场纹理方法中最主要的一种技术，其主要思路是以矢量场数据的噪声纹理为根据进行低通滤波，生成具有矢量方向相关性的纹理图像。输出图像中每一点的像素值如下：
其中， 是输出图像中像素 的灰度值； 是噪声图像中像素 的灰度值； 和 分别是沿流线正向、反向第 步的像素位置； 和 分别是正向和反向流线的积分步数； 表示反向流线的权值。
LIC方法基于运动模糊的图像处理，在流场数据的方向上进行卷积滤波，使得结果可以表现出流线的空间相关性。LIC算法可以提高处理数据的效率，每一个像素点的速度矢量也能较为快速的得到。
LIC通常选择白噪声作为输入纹理，本文也是这么操作的。采用卷积积分的方法得出每一个像素点的输出纹理值。第一步，针对成像区域中的每一个像素点，沿着其流场的正、反两个方向进行积分操作，这的积分操作是对称的。通过这过程可得到该点的流线。第二步，每个像素点对应的输入噪声值根据选取的卷积核参与卷积，得到的结果作为输出纹理的像素值。
3海洋流场数据可视化设计与实现
本文设计了基于LIC的海洋流场数据可视化的流程如下：
首先，从数据文件中读取出海洋二维流场可视化数据。将读取处的数据存入预先定义好的的数据结构中；建立均匀网格的结构化数据模型，然后对数据运用线性插值法进行预处理，使流场数据均匀的分布在二维网格上。本文定义一个新的数据结构，其数据组成包括经度位置、纬度位置，在经度方向的速度大小和在纬度方向的速度大小。
第二，输入噪声确定为白噪声，同时设置好流线的控制参数。其中，步数设置的在进行卷积运算的次数，即通过几步可以生成所需的整条流线；步长设置的是每一次运算所选取的数据点移动的距离大小；流线总长度设置的是卷积运算次数的最大值，即何时强制终止此次运算。
第三，经过上述处理的各个像素点，根据LIC算法原理分别沿着正向、反向进行流线计算。这里采用龙格库塔算法对各像素点进行流线计算。完成流线计算后进行卷积操作，得到对应像素的纹理值。最后输出的像素值是纹理值与颜色值融合的结果。
第四，将运算的结果以图像的形式显示出来。本文采用的是OpenGL的方法。
为验证该方案的有效性，本文选取某海域的一组海洋流线数据，对该数据集运用双线性插值进行预处理，将该海域划分分为361 x 723的网格数据，每个数据点记录13个时刻的流线数据，构成数据集大小为361x 723 x 13的数据集用以本文功能的检验。在Visual Studio 2008的控制台程序运行后，得到如图2所示的绘制结果。
4 讨论
本文运用线卷积积分的方法，实现了海洋流场数据的可视化。由于本文的设计是在基于单机实现的，但在实际工程应用中，面对的数据通常是规模庞大的，因此计算能力不足时需要解决的问题之一。目前的研究尚不能妥善地解决这个问题。在接下来的工作中，进一步提升计算效率，采用分布式的方法是需要努力的方向。
参考文献
[1]Brian Cabral， LeithLeedom. Imaging Vector Fields Using Line Integral Convolution[J]. Lawrence Livermore National Laboratory. 1997.
【关键词】网络通信过程，逆向分析，可视化技术
随着计算机网络通信的发展，计算机软件网络通信不再只通过检测哪些功能、需要删除和增减来解决计算机功能的实现问题的正向工程，而是，在此基础上能够解决程序理解问题的逆向工程。在软件网络通信过程逆向分析中包括代码级逆向分析和系统级逆向分析。通常应用到的是代码级逆向分析。一般是通过例如反汇编器、调试器、反编译器及系统监控工具等专门的逆向分析工具对待逆向的程序网络通信进行监控、研究及剖析。但是这样一种分析方式由于它本身的各种缺陷例如只能对程序进行外部执行行为结果的分析，在加壳加扰时应用没有实际的效果，调试器使用受限等等。经过不断的发展尝试，动态二进制平台DynamoRIO具有高效的分析优势。
一、动态二进制平台DynamoRIO
在操作系统和应用程序之间插入DynamoRIO并利用代码缓存技术将程序代码分为一段段指令序列拷入代码缓存。接着执行代码缓存中的程序。其中那一段段指令序列又称为基本块，它以类似于如call，jump等控制转移类指令为结束标志。DynamoRIO在基本块的执行结尾处通过上下文切换在基本块调度状态与程序的代码缓存这两个状态下切换过渡，接着将在本地执行缓存中的代码。DynamoRIO相对于其它的动态二进制平台而言，它的优势是具有很强的执行能力和很好的稳定性，并且它还具有一定的灵活性。DynamoRIO分析整理出的数据可构成API函数信息库并对网络通信中所执行的API函数信息做出相应的记录。在此基础上，可利用DynamoRIO提供的API函数集编写出满足各种需求的插件。
DynamoRIO最为核心的技术是DBI技术，这向技术是众多动态二进制平台的支撑技术。它能够实现对程序指令流和数据流信息进行实时分析和动态修改，主要是在分析要求的基础上，对程序动态执行过程插入分析代码。动态二进制平台DynamoRIO通过以上介绍的优势可以流畅且高效的完成软件网络通信过程逆向分析。
二、可视化
在软件网络通信过程逆向分析软件动态二进制平台DynamoRIO运行中，其接口函数可用于编写插桩工具。目标程序将通过插桩工具进入到DynamoRIO创设的API函数信息库中，在API数据库中，目标程序被分为一块块基本执行块，接着进行API判断之后，DynamoRIO会对整个过程中的指令进行记录，包括指令的执行时间、模块名和函数名、函数执行时返回值和参数信息，然后DynamoRIO会对API记录的信息进行分析，主要是对关联性分析模型和关联性分析算法进行函数关联性分析，最后根据数据图形显示的规则生成GDL文件，此文件可将软件网络通信过程以可视化的图形形式展现出来。最终实现软件网络通信过程可视化。在这一过程中对API函数信息的记录、API关联性分析以及软件网络通信过程可视化是关键。
（一）可视化技术中对API函数信息的记录。记录API函数信息首先要获取软件加载的库文件模块及其它地址空间信息，然后获取基本块执行后的跳转地址。接下来分为这样几种状况。1.跳转地址存在于API数据库中则调用API函数信息库中的数据进行下一步，记录此跳转地址的API和API参数信息，程序执行结束，最后进入到下一个基本块的执行中或者结束程序。在此过程中会出现另一种情况，即调用的函数并非API函数信息库中存在的函数，当遇到这种情况时，程序执行结束或执行下一个基本块。2.跳转地址不存在于API库文件空间中则直接结束程序或进入到下一个基本块的执行中。
（二）可视化技术中API关联性分析。在进行API关联性分析时要注意每个套接口所代表的通信通道以及每个套接口的描述字要包含通信的IP地址类型、协议类型等信息。套接口描述字是两个程序之间的通信手段，一般两个程序之间的连接都是建立在套接口的基础上的。函数关联性分析的目的是获得包括通信IP、端口、发送和接收的内容的通信会话的具体信息。
（三）可视化技术中软件网络通信过程可视化。软件网络通信过程可视化技术的最大优势是能够用直观的表现形式将大量的数据表现出来，从而为人们快速寻找数据中的特征、相关关系、模式、趋势、结构、异常现象等提供便利。可视化图形形式的生成是利用可视化通信工具和已有的相关软件对网络通信过程进行展现。目前所应用的一款可视化图形软件工具是aiSee与GDL语言。GDL是一种对图形中的边、结点、图形的属性进行描述的图形描述语言。而aiSee正是基于这种图形描述语言的用于使编译器中的多种内部数据结构进行形象化表述的可视化工具。在这款工具中对GDL的结点的设置是可以根据用户的需要来进行的调整的，因此，它具有一定的灵活性和个性化。基于这种特点aiSee软件的应用十分广泛。
结束语：
目前我国软件网络通信过程逆向分析及可视化技术的应用十分广泛，不仅是在计算机领域，在其他领域也有涉及。在软件网络通信过程逆向分析及可视化技术中，有一定的收获与突破，但是目前的发展现状比较缓慢，在80年代中合肥工业大学对软件网络通信过程逆向分析及可视化技术进行了一系列的研究之后，至今，没有出现比较系统的有关这方面的研究了。因此，在软件网络通信过程逆向分析及可视化技术的领域上，针对目前比较好用的动态二进制平台软件DynamoRIO应进行更加深入的分析研究，从其中比较重要的API函数信息的记录、API关联性分析、软件网络通信过程可视化这几个环节入手，进行多角度的探究。推动软件网络通信过程逆向分析及可视化技术的发展与应用。
参考文献：
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