云图动态三维可视化.doc

海洋信息可视化姓名:学号:年级:  2013级    专业:地图学与地理信息系统完成时间:2014年7月2日云图动态三维可视化摘要卫星云图是由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图像【1】,它描绘了云团的具体形态和空间位置,对于理解大范围内天气变化具有重要意义【2】。本文使用从风云3号卫星获取的云光学厚度和云顶温度/云高(CPP)数据,通过云顶温度计算出云层厚度、透明度以及颜色值,并对数据进行插值,实现卫星云图的三维动态可视化。关键字风云3号、云图、三维动态可视化1引言风云3号(FY-3)气象卫星是我国的第二代极轨气象卫星,它是在FY-1气象卫星技术基础上的发展和提高,在功能和技术上向前跨进了一大步,具有质的变化,具体要求是解决三维大气探测,大幅度提高全球资料获取能力,进一步提高云区和地表特征遥感能力,从而能够获取全球、全天候、三维、定量、多光谱的大气、地表和海表特性参数。通过卫星云图的形态、结构、亮度和纹理等特征,可以识别云的种、属及降水状况。可以识别大范围的云系,如螺旋状、带状、逗点状、波状、细胞状等,并用以推断锋面、温带气旋、热带风暴,高空急流等大尺度天气系统的位置和特征。各种不同尺度天气系统的云区和各种不同的地表特征,在卫星云图上都有其特定的色调、范围大小和分布形式。利用卫星云图可以识别不同的天气系统,确定它们的位置,估计其强度和发展趋势,为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙漠、高原等大片缺少气象观测台站的地区,卫星云图所提供的资料,弥补了常规探测资料的不足,这对提高预报准确率起了重要作用【1】。2原始数据的获取及处理卫星云图的数据是从国家卫星气象中心(NSMC)下载得到的,该数据是风云3号卫星(FY-3A)的云光学厚度和云顶温度/云高(CPP)数据产品,数据格式为HDF,数据的空间范围是全球180°×360°,°*°。数据产品包括三种数据:日云顶温度、日云顶高度、日云光学高度。本文采用其日云顶温度数据来进行云图的三维可视化。一般来说,分辨率越高,意味着其数据量越大。°*°,其分辨率较高那么在进行云图绘制时速度就会越慢,因此我们需要对原始数据进行预处理。根据云图的平滑特性,可以对云图数据进行重采样,来间隔获取云图数据。本文对获取到的日云顶温度数据进行了4*4的重采样处理,重采样处理后,°*°,数据量减少,其相对于源数据的精度却没有明显降低。这样精度的牺牲很少,而绘制速度却会有比较明显的提高。经过重采样的数据生成800*1900的纹理。重采样前后云图对比3原理任何温度大于绝对零度的物体都会辐射出红外线,物体温度越高,辐射红外光则强,反之则越弱。根据此原理,气象卫星可以感应地球大气以及地表等对其在红外波段辐射光的强弱来成像,反映在卫星云图上为越冷的物体色调越亮(越白),而越热的物体色调越暗(越黑)。在对流层中每上升1000m则温度下降6°的事实表明,离地表面越高的气团温度越低,在某高度上云团温度同周围环境气温的差别不大,因而云团也是离地表面越高则温度越低,反映在云图上的色调也越亮,反之越暗。云图本身就具有空间云层的定性三维信息,其色调的亮暗代表了云团顶部的高低,这是对云图进行三维化处理的依据。由于云图只反映了云顶的信息,其底高是无法知道的,因此