基于三维GIS的内蒙古人工影响天气电子沙盘系统设计及应用

基于国内自主知识产权的EV-Globe三维GIS平台,结合高分辨率遥感影像和数字高程模型,设计研发了内蒙古人工影响天气电子沙盘系统,实现了内蒙古人影作业装备和观测站的布局展示,卫星云图、雷达回波及降水量等天气监测信息的三维可视化分析展示,实际人影作业过程及作业方案的三维仿真模拟等功能,体现了人影空地立体作业模式,为用户提供形象直观的地理场景、飞机穿云及催化播撒效果,对提升人影指挥决策能力和作业能力起到积极作用。     

虚拟布景系统在气象影视业务中的应用

从虚拟演播室技术演变、原理、系统结构、渲染方式等方面,全面分析了虚拟布景系统与传统演播室相比所具备的优势.虚拟布景系统来源于虚拟演播室,但在硬件上却省去了支持场景实时渲染的图形工作站、摄像机传感系统、延时系统,价格优势明显;虚拟布景系统的场景采用前期合成方式,比实时渲染对计算机性能要求条件低.虚拟场景中三维物体的边缘处理、反走样、光线跟踪、镜头特效等方面较实时渲染效果更佳,抠像效果可与昂贵的三维虚拟演播室相媲美,从场景设计角度考虑更能发挥制作者的创意,而且具有良好的升级空间,非常适合气象影视业务部门使用.     

三维气象GIS平台关键技术研究与实现

针对三维GIS的发展应用以及气象服务对于高效决策和直观可视性的要求,开发了具有自主知识产权的三维气象GIS平台。本文从体系结构、功能、数据访问及组件方面介绍了系统的设计方法,并详细论述了平台的关键实现技术,包括气象数据组织、气象标绘、二维图层和三维体绘制技术。该系统能够高效加载海量的二三维气象数据,并支持气象标绘和分析等功能。该系统运行稳定,可视化效果突出,为气象数据处理、数值预报、气象模拟仿真等气象服务搭建了一个坚实的三维基础平台,具有重要的应用价值。     

闪电数据三维可视化统计分析系统设计与实现

利用虚拟仿真技术,基于GaeaExplorer三维地理信息系统平台,设计开发了闪电数据三维可视化与统计分析系统。建立了闪电空间数据库,搭建了逼真的三维仿真场景,实现了闪电数据三维精细可视化;同时结合地理信息系统的空间分析能力,实现了闪电数据的管理及空间分析功能,为防雷减灾和决策服务提供了科学手段。应用结果表明:研发的闪电数据三维可视化与统计分析系统具有良好的应用体验,为闪电业务及科研工作提供了坚实的基础平台。     

GIS技术在决策气象服务系统建设中的应用

该文介绍了基于组件式GIS技术的决策气象服务系统建设的总体框架, 并阐述了系统的建设内容, 主要包括电子地图建设、气象制图输出、实时与历史资料检索、灾情分析、台风预警与损失评估以及参数化制图等功能; 同时对GIS应用于决策气象服务系统的若干关键技术问题进行了深入讨论与分析, 如数据共享与转换、气象要素插值算法、空间信息检索方法、基于插件技术的模型评估方法、三维可视化技术; 最后给出了相关结论, 并指出该系统将为全国综合性决策服务系统提供一个良好的建设思路。     

基于WebGL的风廓线雷达风场三维可视化技术与实现

风廓线雷达二维显示系统无法显示三维风场,针对此问题,本文研究了基于WebGL的风廓线雷达风场的三维可视化方法。文中介绍了基于WebGL的三维图形渲染技术的原理和优势,详细阐述了风廓线雷达风场的三维建模和渲染方法,在此方法的基础上,开发了B/S模式的风廓线雷达风场三维可视化系统,并介绍了系统的功能特点和优势。相对于风廓线雷达二维显示系统,三维可视化系统以更直观、逼真的形式展现了风场的空间分布,用户能够以任意视角观察三维风场,便于气象工作者分析风场辐合(辐散)、边界层辐合线,为强对流天气监测预报工作提供一种有效的技术手段。     

电视气象节目三维虚拟布景的设计制作

概述了三维虚拟布景的基本特征及三维虚拟布景与虚拟演播室之间的比较,通过实例对电视气象节目三维虚拟布景设计方案中的气象属性、审美要求、透视关系、视点、细节和可行性等6个问题进行了分析,并从应用软件、建模、质感、灯光、色彩和安全范围等方面对三维虚拟布景制作进行了探讨。     

CINRAD三维拼图产品显示系统

新一代天气雷达三维拼图产品显示系统是采用三维VTK(Visualization Toolkit)技术,结合具体的空间体绘制算法,开发的显示平台。此显示平台针对中国气象科学院国家灾害天气重点实验室开发的新一代天气雷达3D组网拼图产品,在兼顾实时处理和事后分析的需求下,实现了包括X,Y,Z平面在内的空间任一切面的雷达回波强度显示,运用光线投影算法实现了雷达回波数据的空间整体三维重建显示。同时结合多种产品的二维平面显示功能以及二维和三维的交互功能,更为直观和全面的展现了空间回波的分布状况,使得三维组网产品的优势在业务系统上得到更大程度的发挥。     

全球天气分析服务系统的设计与实现

气象服务业务系统的开发和建设是实现优质气象服务的基础和保障。针对气象服务业务系统建设滞后的现状,根据气象服务的特点,应用三维地理信息技术(3DGIS),研发了全球天气分析服务系统(Global Weather Analysis Service System Version 1.0GWASS V1.0)。该系统实现基于GIS的气象信息处理与集成分析、气象服务产品制作、显示和输出等功能,为气象服务业务提供基础支撑平台,达到所见即所得的气象服务效果。文章介绍系统设计与实现的思路,给出基于.net平台开发的GWASS的总体架构设计以及分层设计,说明系统中的核心子系统和功能子系统的功能与作用,分析面向气象服务应用的3DGIS关键技术,最后给出系统的应用实例。     

天气雷达数据三维可视化技术及应用

本文结合天气雷达数据三维空间定位公式与任意基线雷达反射率因子垂直剖面算法,提出三维可视化Marching Cubes改进算法,在该算法基础上研发天气雷达数据三维显示系统,并使用此系统对雷达观测实例进行了三维分析应用。结果表明:相对于二维平面的分析显示,三维可视化技术可以提高气象工作者对天气雷达回波数据的直观理解,更有效地分析出整个回波的轮廓和云内部回波分布情况,对于把握强回波的演变状况很有意义。     

基于天气雷达探测数据构建地理空间三维云体技术

新一代天气雷达网建设已经具有相当规模,全国近150部雷达投入业务运行,但雷达探测数据业务应用大都还是常规的二维图像分析。基于单部天气雷达探测基数据分析,以三维地理信息系统为基础平台,探索在地理空间的三维云体显示分析技术,包括雷达探测数据在地理空间处理技术;探索雷达探测数据应用等值面体和实体绘制技术等构建三维云体的可视分析方法,并应用天气雷达实际探测数据在3DGIS地理空间构建了具有三维特征结构的云体,从多个视角研究分析了天气雷达探测的云体结构。     

基于GIS的人工影响天气系统设计与实现

综合分析与总结了人工影响天气终端软件在框架结构和GIS应用方面的现状及存在的问题,针对人影的特定业务需求,提出了基于开源GIS的插件式人工影响天气指挥系统的设计方案.以.NET为开发平台,采用插件式GIS应用框架的二次开发方式设计系统架构,同时结合GDAL与SharpMap实现系统的GIS功能需求.在此基础上,详细阐述了插件模块和各GIS功能模块的实现,并给出了人工影响天气指挥系统的具体设计方法.实际运行效果表明,该指挥系统极大地提高了人影业务功能扩展以及后期维护的效率.     

台风雷达三维组网产品显示系统研制

在台风组网产品生成系统的基础上,根据台风监测预警的实际情况,开发台风雷达三维组网产品显示系统。该显示系统兼顾实时处理和历史数据分析的需求,实现了台风三维组网产品的实时监测、动画显示、风场叠加等多种功能,并运用切面插值算法、台风非对称性方向识别算法实现了最大对称轴和非对称轴的自动定位及其切面显示、台风不同距离的平均RHI切面显示。介绍显示方法、相关算法和主要功能模块,并使用 “黑格比”台风作为实例,结合图像分析台风的非对称性和移动路径、强回波区、螺旋雨带的对应关系,取得良好的应用效果。     

新一代天气雷达三维数字组网软件系统设计与实现

天气雷达三维格点组网基数据具有多方面的应用价值,而且,新一代天气雷达观测资料目前基本上都可以实时传输到区域中心,为充分发挥雷达网的作用,基于近期相关具有实用性的研究成果,在国内首次研制了新一代天气雷达三维数字组网软件系统.系统以后台数据处理为核心,辅以简便的控制界面,多线程编程技术提高了系统数据处理的效率,模块化的多线程管理便于扩展新算法模块,混合语言编程技术缩短了科研成果业务化应用的周期.系统可在微机上运行,进行高时空分辨率的区域雷达三维数字组网以及二次产品生成.     

遥感影像三维可视化研究

利用DEM高程资料实现遥感影像的三维显示可大大提高遥感监测产品的使用价值，而商用软件成本高操作繁琐普及困难。利用计算机图形学知识和Delphi编程语言，开发了一套遥感影像三维可视化软件。对在开发过程中遇到的有关DEM数据的裁剪与拼接、图像配准、地表模拟、透视变换、消隐处理、光照和阴影效果以及颜色变换等问题的解决方案和实现方法作了简要的介绍。     

多普勒雷达三维拼图资料在强对流天气监测中的应用

利用多普勒雷达三维拼图产品和石家庄新乐雷达站单多普勒雷达产品,对比分析了2008年6月23日发生在河北省中南部的一次强对流天气过程。结果表明：反射率因子和回波顶高拼图产品展现了整个对流系统自西向东发展、演变的全貌,为全面跟踪灾害性天气影响的时间和地点以及短时、临近预警提供有利依据。同时,根据反射率因子剖面图,不仅可以提前10－20 min对冰雹或大风天气做出预警,而且还可以从回波垂直剖面的形状区别冰雹或者大风,明显的回波悬垂、弱回波区和回波墙是发布冰雹预警的充分而非必要条件。