天气雷达强度数据的三维显示技术及地形对降水影响的探讨

摘要

新一代多普勒天气雷达已成为探测中小尺度天气系统的有效工具，能够提供不同仰角下的PPI回波数据，反映降水系统的三维结构，但三维结构并不能直观的呈现出来。本文旨在利用计算机OPENGL绘图技术，快速准确的将雷达体扫资料以三维图像的形式显示出来，为了兼顾显示效果和计算机速度，采用了改进的三维图形图像算法——MarchingCube算法。 考虑到地形的影响，又加入了高程地形数据DEM，并将雷达回波图像叠加在地形图像上。达到了逼近真实降水回波在三维空间的分布效果。此外，还加入了旋转功能，剖面功能，区域放大功能，实现都角度的视图技术。借助该三维显示软件，分析和研究地形对中小尺度降水系统的影响，并通过一个实例展示了地形的作用。

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第一章绪论

1.1.多普勒雷达硬件结构

1.2.多普勒天气雷达终端产品

1.3.计算机三维可视化技术的发展

第二章产品开发功能需求及可行性分析

2.1.综述

2.2.各功能需求可行性分析

2.2.1支持对SA，SB雷达数据格式文件的读取

2.2.2对雷达径向速度数据的退模糊处理

2.2.3 SA雷达强度回波数据集合的范围设定和空间坐标转换

2.2.4空间直角坐标系下对SA雷达数据的插值

2.2.5构造三维可视化云体

2.2.6支持X，Y，Z轴向切面观测和旋转动画效果

2.2.7叠加三维地形数据和地理经纬度转化

2.3.小结

第三章产品开发设计过程及实现效果

3.1.产品开发环境及开发工具

3.2.总体概要设计框架

3.3.系统各模块详细设计

3.3.1工程主框架结构

3.3.2示SA雷达基数据

3.3.3三维模拟强度数据及其动态效果

3.3.4叠加三维地形图

3.4.小结

第四章从三维可视化角度分析地形对降水系统的影响

4.1.地形对降水影响的种类

4.2.下垫面(地形)对降水影响的理论分析

4.2.1气流抬升速度

4.2.2大气水汽含量(湿度)

4.3.结合某时段南京地区降水分布的三维实例图介绍地形对降水的影响

4.4.小结

第五章总结

参考文献

致谢