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强对流云体垂直剖面序列的构建与三维可视化方法研究

作　者: 葛亮
导　师: 路志英
学　校: 天津大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 雷达垂直剖面强对流三维可视化 OpenGL
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 引言  7
  1.2 雷达垂直剖面的在气象中的应用情况  7-8
  1.3 气象业务中强对流天气的构成与研究现状  8-9
  1.4 计算可视化技术的国内外研究动态  9-11
  1.5 本文的主要工作和意义  11-13
    1.5.1 本文主要的意义  11-12
    1.5.2 本文的主要工作和组织安排  12-13
第二章雷达基数据数据结构及其可视化方法  13-24
  2.1 雷达基数据数据结构  13-19
    2.1.1 雷达工作原理  13-14
    2.1.2 雷达基数据文件结构  14-16
    2.1.3 雷达基数据文件信息获取  16-19
  2.2 雷达基数据可视化方法  19-23
    2.2.1 位图文件概述  19-21
    2.2.2 构建雷达反射率图像位图文件  21-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章雷达垂直剖面图的构建及特征提取  24-33
  3.1 生成垂直剖面图的插值算法  24-30
    3.1.1 雷达坐标变换及直线生成算法  25-27
    3.1.2 剖面格点在雷达极坐标中的位置  27
    3.1.3 各格点的反射率分析值——最近邻居法  27-28
    3.1.4 插值算法  28-30
  3.2 垂直剖面图的纵向调整  30-31
    3.2.1 纵向调整方法  30-31
  3.3 提取云体剖面回波顶高特征  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章雷达垂直剖面序列的三维可视化方法与实现  33-49
  4.1 雷达垂直剖面序列的构建  33-38
    4.1.1 序列构建算法  33-38
  4.2 OpenGL图形接口  38-40
    4.2.1 OpenGL简介  38-39
    4.2.2 OpenGL的体系结构  39
    4.2.3 OpenGL的基本功能  39-40
  4.3 雷达垂直剖面三维序列视景坐标变换  40-47
    4.3.1 三维图像显示流程  41-42
    4.3.2 坐标变换算法  42-46
    4.3.3 投影变换  46
    4.3.4 视口变换  46-47
  4.4 雷达垂直剖面三维序列模型建立  47-48
  4.5 本章小结  48-49
第五章雷达垂直剖面序列三维显示系统实现  49-65
  5.1 基于雷达基数据的垂直剖面图构建程序设计  49-58
    5.1.1 数据输入模块  50-51
    5.1.2 二维图像显示模块  51-56
    5.1.3 人机交互模块  56-58
    5.1.4 进程通信模块  58
  5.2 基于OpenGL的三维显示引擎程序设计  58-64
    5.2.1 窗口的创建  59
    5.2.2 消息循环  59-64
  5.3 构建程序与三维显示引擎间的多进程通信  64
  5.4 本章小结  64-65
第六章总结与展望  65-67
  6.1 总结  65-66
  6.2 展望  66-67
参考文献  67-70
发表论文和参加科研情况说明  70-71
致谢  71

强对流云体垂直剖面序列的构建与三维可视化方法研究

内容摘要

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