海镜是中海潮自主研发的数字化科研仿真平台，支持 MATLAB 和 Python 两种编程语言，为基础科研与工程应用提供自主可控的软件支撑。
用户可以通过脚本建立模型、开展仿真计算，直接绘制二维、三维图形，分析变化规律、检验模型，并据此调整参数、改进模型。围绕具体研究问题，还可调用声场分析、路径规划等专业工具箱，结合多维可视化与地理信息工具，开展更深入的专题分析。
01 脚本建模 丨 支持 MATLAB 与 Python 编程
建模通常从数学关系和计算方法开始。用户可以在海镜中通过脚本描述变量关系、组织计算步骤，并借助可视化结果检查模型的表现。对于已经积累了脚本和算法的团队，这种方式也便于沿用熟悉的编程习惯，开展计算与验证。
例如，研究人员可以将模型参数写入脚本，运行后通过可视化查看结果，再调整参数重新计算。对照调整前后的结果，可以更直观地了解参数变化带来的影响，并据此验证和改进模型。
图1 脚本建模、仿真计算与结果验证
02 多维可视化 丨 看清数据的整体与内部
很多研究对象具有复杂的三维结构，仅看一张平面图，往往难以把握整体。海镜支持三维体数据展示，结合体渲染、切片和剖切功能，从不同角度、不同维度呈现研究对象的整体形态与内部层次，方便用户了解空间分布、查看局部细节。
以图中的人体躯干医学影像为例，三维视图展示了肋骨、脊柱及胸腹部组织的空间分布，并通过局部剖切呈现内部结构。左侧的 X/Y/Z 方向剖面分别展示沿三个坐标方向截取的断面，结合三维视图，便于辨认各部分的位置及相互关系。
图2 人体躯干医学影像三维可视化
03 地理信息 丨 直观呈现地形与地貌
开展环境研究和工程分析时，地形往往是理解空间关系的重要基础。海镜可以将高程信息转化为三维地形，并支持叠加遥感影像，呈现地貌起伏与地表纹理，为地理环境分析、场景讲解和研究成果展示提供直观的空间参照。
地形渲染采用基于四叉树的层次细节（Level of Detail，LOD）算法，根据观察距离调整不同区域的显示细节。查看较大范围时，可以把握区域的整体轮廓；拉近视角后，则可以观察局部地形的起伏与影像细节。
图3a 区域三维地形全景：高程地形与遥感影像叠加
图3b 地形局部近景：观察局部起伏与影像细节
04 声场分析 丨 让水下声传播直观可见
水下声传播与声源条件、声速环境和海底地形等因素有关。海镜提供声场计算与分析工具，用户可以设置相关条件，查看声线、传播损失等结果，了解声音的传播特征及其空间变化。
多声场动态分析支持动态查看声场的传播损失分布，并沿选定路径查询对应的变化曲线。将声场整体分布与沿线查询结果对照，可以进一步观察不同位置的传播差异。
图4b 声场体渲染
05 路径规划 丨 结合任务与环境生成规划路线
海镜提供定点、搜索和规避等路径规划功能，支持根据任务目标设置规划区域、障碍物、任务时间等约束条件。不同任务采用相应的目标函数评价路线：定点任务可考量路线长度或通行代价，搜索任务可考量覆盖范围或搜索收益，规避任务则关注风险暴露程度。算法在满足约束的范围内搜索路线，据此生成可供分析的路线方案。
在复杂地形和三维概率场中，海镜还可以综合考虑路线的水平走向与高度或深度变化，开展三维路径规划，并将结果与环境共同展示。图中的路线穿行于三维概率场中，可以直观看到其空间走向及与周围环境的关系。
图5 三维概率场中的路径规划结果
结语
科研与工程分析需要将计算结果转化为对问题的理解。海镜以基础建模与数值计算为支撑，通过多维数据展示和专业分析工具，帮助用户查看整体分布、观察局部细节，也让研究结果更便于展示和交流。
如果您希望了解海镜在具体研究或工程任务中的应用，欢迎与青岛中海潮科技有限公司联系交流。
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