流场可视化是解释与描述分析大气运动、洋流运动等地理过程动态演变规律的重要手段。随着地球系统模式及密集型大规模计算系统的快速发展,地球生态系统模拟、精确气候分析等所产生的流场数据量越来越大。在流场的拓扑结构中,涡流特征广为关注,对核心高价值的涡流结构进行突出展示,能有效降低冗余信息对可视化计算量的影响,提高可视化结果的可读性。如何对大规模密集流场中典型、核心的涡流结构进行科学展示,降低流场中大部分冗余、低价值信息对可视化映射数据量、计算量的影响,实现对流场数据重要特征聚焦的高效可视化,已成为流场数据集成与综合应用的关键。目前,国内外流场可视化方法主要有直接可视化方法、几何可视化方法、基于纹理的可视化方法等。其中直接可视化方法基于点图标或颜色编码,易引起图标混叠或者特征缺失,难以揭示流场的内在连续性,只适用于局部可视化;几何可视化方法基于流线、流面等模拟流场轨迹,但需要特定的种子点放置机制才能实现特征保真,并且曲线或曲面的聚集与覆盖导致的视觉混淆会造成特征缺失;基于纹理的可视化方法以纹理图像形式显示流场全貌,具有图像空间的连续性,能详细描述与可视表达流场数据的全局方向信息。然而,基于纹理的可视化方法仍存在许多关键技术问题需要研究解决,包括流场信息量的衡量问题、特征提取的问题、可视化效率较低、可视化结果对比度较差的问题等。本文针对二维流场的涡流特征,重点在涡流特征信息度量、涡流特征聚焦可视化和纹理流线增强等方面展开研究,具体研究内容如下:（1）提出了一种基于旋转距离的二维涡流特征描述方法。针对二维流场涡流特征信息度量和特征描述问题,分析了临界点理论和流场信息熵在涡流特征描述应用中的局限性,提出了以旋转距离量化涡量信息作为涡流特征区域的涡量量化依据,有效避免了涡流特征区域描述模糊问题。（2）提出了一种自适应旋转距离的线积分卷积算法。针对二维流场纹理可视化涡流特征区分度差的问题,以旋转距离量化提取的二维流场涡流特征区域驱动多频噪声构建作为线积分卷积的输入纹理,利用纹理分辨率差异展现涡量信息的差异;同时,以旋转距离作为计算积分流线时积分步长动态调整的依据,增强高涡量区域的纹理精细度,减少低涡量区域的可视计算量;从而生成自适应流场涡流特征的多分辨率线积分卷积纹理。（3）提出了一种顾及涡流尺度和涡量信息的纹理流线增强算法。针对线积分卷积纹理对比度差、小尺寸涡流不明显、可视表达信息有限的问题,以具有方向选择性和尺度敏感性的Gabor滤波器对不同尺度流场纹理进行流线垂直方向上的对比度增强处理,采用线性纹理颜色映射将纹理和旋转距离等标量属性场相结合,增强了流场方向分布和涡量信息的表达。（4）设计研发了二维风场可视化原型系统。基于以上研究成果,设计研发原型系统并进行实验分析,以二维全球风场数据为例进行实验分析,验证本文方法的有效性。实验结果表明,本文提出的方法能够度量二维流场的涡量信息、提取二维流场的涡流特征区域,有效实现了涡流特征聚焦的流场可视化。