强对流云体垂直剖面序列的构建与三维可视化方法研究

摘要

在气象领域，伴随着气象雷达探测技术的不断发展，雷达获得的气象数据越来越丰富，数据量也越来越大，由人们直接理解这些数据变得越来越困难。加之强对流天气等灾害性天气严重地威胁着人们正常的生产和生活。结果，开发一种能够将大量的气象数据转换为让气象预报员能更直观、更清楚地了解大气信息，从而提高对强对流天气预报的准确性，降低灾害所造成的损失变得十分必要。
　　 本文利用VC6.0开发了一套雷达垂直剖面序列三维显示系统，并做了以下方面的研究工作。
　　 1、在雷达反射率图像上实现了给定任意剖切线的雷达垂直剖面图。
　　 2、在给定了区域坐标和最优剖切线坐标的情况下，通过计算该区域的所有剖切线，实现了该区域雷达垂直剖面序列。
　　 3、在完成雷达垂直剖面序列构建的基础上，利用OpenGL的纹理映射技术，用各个剖面建立了三维空间立体模型。
　　 4、实现了平移、旋转、缩放等人机交互功能的三维空间立体模型的动态显示系统。通过该系统能够帮助气象预报员全方位、多角度地分析和理解三维图像，进而提高预报的准确率。
　　 本文所做的研究为今后的气象分析提供了新的辅助工具，并在一些方面得到了应用，达到了预期的效果，为气象预报事业做出了重要贡献。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 雷达垂直剖面的在气象中的应用情况

1.3 气象业务中强对流天气的构成与研究现状

1.4 计算可视化技术的国内外研究动态

1.5 本文的主要工作和意义

1.5.1 本文主要的意义

1.5.2 本文的主要工作和组织安排

第二章 雷达基数据数据结构及其可视化方法

2.1 雷达基数据数据结构

2.1.1 雷达工作原理

2.1.2 雷达基数据文件结构

2.1.3 雷达基数据文件信息获取

2.2 雷达基数据可视化方法

2.2.1 位图文件概述

2.2.2 构建雷达反射率图像位图文件

2.3 本章小结

第三章 雷达垂直剖面图的构建及特征提取

3.1 生成垂直剖面图的插值算法

3.1.1 雷达坐标变换及直线生成算法

3.1.2 剖面格点在雷达极坐标中的位置

3.1.3 各格点的反射率分析值--最近邻居法

3.1.4 插值算法

3.2 垂直剖面图的纵向调整

3.2.1 纵向调整方法

3.3 提取云体剖面回波顶高特征

3.4 本章小结

第四章 雷达垂直剖面序列的三维可视化方法与实现

4.1 雷达垂直剖面序列的构建

4.1.1 序列构建算法

4.2 OpenGL图形接口

4.2.1 OpenGL简介

4.2.2 OpenGL的体系结构

4.2.3 OpenGL的基本功能

4.3 雷达垂直剖面三维序列视景坐标变换

4.3.1 三维图像显示流程

4.3.2 坐标变换算法

4.3.3 投影变换

4.3.4 视口变换

4.4 雷达垂直剖面三维序列模型建立

4.5 本章小结

第五章 雷达垂直剖面序列三维显示系统实现

5.1 基于雷达基数据的垂直剖面图构建程序设计

5.1.1 数据输入模块

5.1.2 二维图像显示模块

5.1.3 人机交互模块

5.1.4 进程通信模块

5.2 基于OpenOL的三维显示引擎程序设计

5.2.1 窗口的创建

5.2.2 消息循环

5.3 构建程序与三维显示引擎间的多进程通信

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢