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全球框架下的气象信息表现

作　者: 李斌全
导　师: 魏迎梅
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 气象信息表现数字地球气象模拟纹理合成三维云气象要素
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

基于三维战场虚拟环境的实际应用背景,本文运用虚拟现实和可视化的基本理论,结合各种气象数据和气象模型的特点,主要在对众多不同层面不同类型气象数据和气象模型的组织管理技术上展开研究,提出了一种新的气象信息的多层次多角度综合集成表现方法,并与三维地形数据相结合,使用户可以更直观地观察不同层面的气象要素在不同地形条件下的变化,更加准确全面的了解关注区域的气象和地理环境,增强指挥员对战场环境中的气象认知。论文的主要工作包括:1.研究气象数据及模型的组织管理技术,克服了不同类型不同粒度的气象要素信息可视化表现的多样性问题,实现了全球框架下气象信息的综合集成表现:对数据及模型进行了分类分块优化处理,通过合理的预调度机制,克服了全球范围大规模气象信息可视化表现带来的效率问题:2.研究基于纹理合成的降雨场景模拟技术,并结合自然界中的降雨特点,提出了一种参数可调的基于样本的降雨纹理合成方法,实现了不同风向、不同降雨量以及不同雨速的降雨场景的快速表现与切换;3.研究三维云层的建模与绘制技术,将粒子系统引入了三维云层建模,通过自动或半自动的“云雕刻”技术构建三维云层模型,并在模型绘制时赋予三维云层蓬松感和厚度感等自然特性,使之更贴近真实;4.设计并实现了基于全球框架的气象信息表现的原型系统,以实际应用为指导,实现了卫星云图、云层、风场、雨、雪、雷电以及热带气旋等不同类型不同层面的气象要素的综合集成表现,在保证气象信息表现的准确性和合理性前提下基本满足了场景实时绘制要求,建立了一个全新的多方位多层次气象信息表现平台。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 雨雪天气模拟的国内外现状  11-13
    1.2.2 三维云层表现的国内外现状  13-15
    1.2.3 纹理映射技术的国内外现状  15-16
    1.2.4 小结  16
  1.3 本文的研究内容  16-19
    1.3.1 气象数据以及模型的组织和管理技术  16-17
    1.3.2 基于纹理合成的降雨场景模拟技术  17-18
    1.3.3 三维云层的建模与绘制技术  18-19
  1.4 论文的结构  19-20
第二章气象数据及模型的组织管理技术  20-30
  2.1 气象要素  20-24
    2.1.1 气象卫星云图  20-21
    2.1.2 格网点气象数据  21-22
    2.1.3 气象观测站预报数据  22-23
    2.1.4 热带气旋等危险气象预报数据  23-24
  2.2 数据的组织管理  24-26
  2.3 模型的组织管理  26-29
    2.3.1 气象模型的预调度  26-27
    2.3.2 气象模型的多级表现  27-29
  2.4 小结  29-30
第三章基于纹理合成的降雨场景模拟  30-38
  3.1 纹理合成算法  30-35
  3.2 降雨场景模拟  35-37
  3.3 小结  37-38
第四章三维云层的建模与绘制  38-45
  4.1 云层的宏观特征分析  38-39
  4.2 三维云层模型  39-42
    4.2.1 云雕刻  40-41
    4.2.2 云的自动生成  41-42
    4.2.3 三维云层模型生成  42
  4.3 三维云层的渲染  42-44
  4.4 小结  44-45
第五章全球框架下的气象信息综合表现  45-55
  5.1 二三维云图表现  45-46
  5.2 风场信息表现  46-48
  5.3 气象观测站信息表现  48-50
  5.4 天气现象真实感表现  50-51
  5.5 其他气象信息的表现  51-52
  5.6 原型系统实现  52-53
  5.7 小结  53-55
第六章结论  55-57
  6.1 本文的主要工作  55-56
  6.2 今后的工作及展望  56-57
致谢  57-58
参考文献表  58-61
作者在攻读学位期间发表的论文  61

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