基于MICAPS平台的风切变线的识别与应用

摘要

近年来,随着检测技术、卫星技术、大气科学等的不断发展,中国气象分析的信息化程度不断提高,作为短时间天气预报平台的重要组成部分,气象信息分析与处理系统应运而生。同时,随着算法设计及各项技术的发展,气象信息分析与处理系统的发展也逐步转向应用性好,效果佳的方式,以更高效的利用资源,更快地适应变化,寻求更大的发展。在天气图处理中,槽线与切变线的识别一直是一个重要的研究重点。由于风切变的特点是变换快,很多都是短时出现的,其形成的原因非常多,因此,在风切变的自动识别中,还是出现很多的问题。如何将切变线的识别自动化与精细化,仍是一个重要的课题。气象科学中对天气图中风切变线的自动化识别的需求,以及服务导向软件结构成为气象信息分析处理软件系统的研发的未来方向,这两方面共同组成了本课题的研究背景。为提高气象预报中切变线相关应用的预报效率、减少相关预报的时间,推进气象信息化建设,完善气象信息综合分析与处理系统,论文全面研究了MICAPS架构、A*算法理论及切变线识别特点,通过分析切变线识别在气象信息综合分析与处理系统中的应用需求,以Visual Studio2005为开发软件,在气象信息综合分析与处理系统(MICAPS)平台中设计风切变线的自动识别的方法功能,其中主要包括切变线的自动识别、切变线的显示与绘制等。论文主要讨论了切变线识别所应用的关键技术及其实现,并显示部分识别结果,讨论如何加载至气象信息综合分析与处理系统平台中。同时,论文结合OpenGL技术,实现了切变线的绘制。最后,论文分析了当前研究的切变线识别的算法中所占有的优势,给出了研究这一课题所获取的经验,并提出本识别方法的不足之处,指出今后这一课题继续研究的发展方向,以推动本方法的研究。论文的创新点主要体现在以下几个方面:(1)提出了一种自动化识别切变线的方法;(2)分析了切变线的自动化识别中的各种关键技术,并以气象信息综合分析与处理系统为平台,将设计的切变线自动识别模块成功加载到气象信息综合分析与处理系统中;(3)采用了改进的A*算法来实现切变线的自动化识别。论文较好地实现了基于气象信息分析与处理系统平台的切变线识别模块从设计到实现的过程,不仅满足了预报员对切变线自动识别的需求,为气象预报节省了信息化时间成本,符合未来气象预报实现信息集成的趋势;而且,基于MICAPS平台也是为适应MICAPS系统架构与开发模式,为今后系统升级而进行的一种有效尝试。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 课题研究背景

1.1.2 课题研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与组织结构

1.3.1 课题研究内容及创新点

1.3.2 论文组织结构

第2章 A~*算法及OPENGL技术

2.1 A~*算法

2.1.1 启发式搜索算法及特点

2.1.2 A~*算法理论

2.1.3 A~*算法的特性

2.2 VISUAL STUDIO 2005开发工具

2.2.1 Visual Studio 2005开发的优势

2.2.2 Visual Studio 2005的架构过程

2.3 OPENGL技术

2.3.1 OpenGL的发展历史

2.3.2 OpenGL的特性

2.3.3 OpenGL的运行机制与库函数

2.4 本章小结

第3章 气象信息综合分析与处理系统

3.1 MICAPS平台

3.1.1 MICAPS平台的来源

3.1.2 MICAPS平台的架构

3.1.2 MICAPS总体说明

3.2 MICAPS中的切变线识别应用需求分析

3.2.1 风场显示

3.2.2 切变线识别

3.3 MICAPS下的切变线识别应用模块概要设计

3.3.1 风切变识别框架设计

3.3.2 风切变识别流程设计

3.3 本章小结

第4章 风切变线识别的关键技术及设计

4.1 风切变与切变线

4.1.1 什么是风切变

4.1.2 切变线的定义

4.1.3 风切变的种类

4.1.4 风切变的成因与危害

4.1.5 切变线的分类

4.2 切变线识别的算法设计

4.2.1 切变线识别中的一种通用方法

4.2.2 切变线识别的算法设计

4.3 显示与绘制设计

4.5 本章小结

第5章 程序的实现及结果

5.1 切变线功能识别中各模块实现

5.1.1 数据读取功能

5.1.2 显示模块的开发

5.2 切变线识别模块添加

5.2.1 添加XML

5.2.2 测试模块开发

5.3 程序运行结果

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文与参加的科研项目