北极全域水深三维球面云图可视化（OSG 数字地球）

解决的问题

极区地图用平面投影会有严重畸变，水深分布在高纬度无法准确判读。本系统把北极全域水深数据放到真实三维球面地球上渲染，支持旋转、缩放、水深查询与剖面提取。

行业场景

极地科考、航道规划、海洋环境监测、水下地形分析、海洋工程选线。

业务背景

水深数据本身是栅格（NetCDF、GeoTIFF），直接贴到二维投影地图上，北极附近经线汇聚，越靠极点拉伸越严重。要在极区看清地形起伏，必须换成球面渲染并解决极点纹理挤压。

技术方案

渲染层：C++17 + OpenSceneGraph 3.6.5，球面网格按经纬度划分三角面片，半径取 6371 公里，顶点法线取径向单位向量。

数据层：Python + NumPy + xarray + rasterio + GDAL 做预处理，读取 NetCDF 与 GeoTIFF，裁剪北纬 66.5 度以上区域，块平均重采样到三级分辨率 200 公里、50 公里、20 公里，深度值归一化后按海洋色带映射成 RGBA 纹理，陆地置全透明。

纹理层：每级分辨率输出 PNG 并生成 MIPMAP 金字塔，运行时按相机距离切换 LOD，纹理过滤用三线性加各向异性过滤。

极点处理：不用标准经纬度 UV，改用极方位等距投影与极方位等角投影，把高纬度区域映射到以北极为中心的圆盘，解决极点纹理压缩模糊。

着色：GLSL 顶点与片段着色器做地表纹理与水深云图混合、等值线叠加、菲涅尔边缘光；水域遮罩由纹理 alpha 通道给出，陆地自动留出。

交互：自定义相机操作器，支持绕地旋转、滚轮缩放、右键平移、飞行定位到指定经纬度、鼠标拾取查询水深、剖面线提取与标注。

数据源

公开水深数据集：ETOPO1、GEBCO_2023、IBCAO、NOAA Arctic Bathymetry、SRTM30_PLUS。主数据源取 GEBCO_2023，ETOPO1 作备份。

设计指标

• 覆盖范围：北纬 66.5 度至 90 度
• 最小分辨率：不超过 50 公里乘 50 公里
• 帧率：1080p 下不低于 30 帧每秒
• 显存占用：全分辨率数据不超过 2 GB
• 坐标误差：北极区域内小于 100 米
• 交互延迟：查询与标注操作小于 100 毫秒

交付内容

详细开发文档一份，含总体架构、数据层、几何层、渲染层、交互层、集成、性能优化、测试方案与里程碑；Python 预处理脚本一套；C++ 侧类设计（数据加载器、球面网格构建器、极地 UV 映射器、LOD 网格管理、地球节点、云图渲染器、相机操作器）。

状态说明

本项已完成开发文档与实现设计，代码按模块在设计文档中给出类与接口定义。坐标系与投影选择、LOD 分级、着色器流程均已确定，可直接进入编码阶段。