基于VTK的氣象雷達回波數(shù)據(jù)的三維可視化.pdf

1、氣象雷達是獲取氣象數(shù)據(jù)的最主要手段，被廣泛用于探測氣象信息，其接收到的回波及相關產(chǎn)品可以有效地監(jiān)測和預警臺風、熱帶氣旋、冰雹等強對流天氣，在天氣預報、氣象研究方面具有重要意義。氣象雷達系統(tǒng)為我國的天氣觀測提供了保證，因此由系統(tǒng)所產(chǎn)生的雷達數(shù)據(jù)也是至關重要的。隨著技術的發(fā)展，氣象雷達數(shù)據(jù)的精度越來越高，但是數(shù)據(jù)可視化效果沒有隨著精度的加強而變得更趨近于氣象雷達數(shù)據(jù)的真實分布特征。常規(guī)的雷達產(chǎn)品都是以二維平面的形式進行展示，這種形式簡單直觀

2、易觀察且已經(jīng)有成熟的雷達產(chǎn)品生成系統(tǒng)，具有較高的精度，氣象人員對于這種形式較熟悉并能夠快速精準地從圖像上獲取有效信息。但是實際上，雷達回波是發(fā)生在立體空間中的，三維形式才是對雷達回波最真實的表達，二維的形式不能夠充分利用體掃描數(shù)據(jù)，因此會限制雷達回波細節(jié)、空間分布情況的顯示。VTK(Visualization Toolkit)是一個開源的、獨立、跨平臺的工具包，主要用于可視化，集成了許多復雜的可視化算法，具有較好的可視化效果。
　

3、　本文基于VTK可視化工具包，利用GIS空間建模的思想，對氣象雷達數(shù)據(jù)建模與可視化進行了研究，提高氣象雷達數(shù)據(jù)的可視化效果，為氣象專業(yè)人員提供可視化支持。本文的主要工作如下:
　　(1)按照氣象雷達的工作方式，將其所有仰角下的回波數(shù)據(jù)進行構(gòu)建錐形模型，按照維度，將錐形模型分為錐面模型與錐體模型，在錐形模型的基礎上，實現(xiàn)氣象雷達基數(shù)據(jù)的三維可視化表達。通過切割算法實現(xiàn)對三維表達體的剖切，獲取氣象雷達數(shù)據(jù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。
　　(2)

4、考慮到氣象雷達數(shù)據(jù)的空間特征，利用GIS空間建模的思想，通過垂直線性的插值方法，構(gòu)建點陣模型，兩者搭建起現(xiàn)實世界到虛擬世界的橋梁，為其他氣象數(shù)據(jù)建模提供參考，也為專業(yè)人員研究提供模型支持。通過切割算法實現(xiàn)對三維表達體的剖切，獲取氣象雷達數(shù)據(jù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。
　　(3)將氣象雷達數(shù)據(jù)模型組織成VTK工具可以接受的數(shù)據(jù)集形式，通過VTK的可視化流水線，結(jié)合研究區(qū)域（天津）的地形進行多維可視化表達。VTK工具自帶的交互操作，可以讓專業(yè)人員從