[发明专利]海量气象数据三维可视化分析工具系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是数据三维可视化分析工具系统，具体涉及一种海量气象数据三维可视化分析工具系统。

背景技术

随着社会的发展,经济活动的多元化, 作为社会公益服务的气象事业,越来越受到人们的关注；大气探测的手段的不断提高,气象要素也越来越多,数据量越来越大，如何更加有效地利用这些数据，客观地解释这些数据，成为人们十分关心的问题；计算机图像、图形技术的发展，凭借计算机的巨大处理能力，科学计算可视化技术能把海量数据转换为静态或动态图像、图形呈现在人们的面前，为人们分析、理解数据、形成概念和找出规律提供了强有力的手段。目前，针对气象数据计算和处理方面的可视化软件在国内还不多见，而国外一些常用的气象绘图分析软件，要么功能不太齐全，要么操作过于繁琐，给预报员和研究人员带来许多不必要的麻烦。因此，研究和开发界面友好、操作简单的“气象数据三维可视化分析工具系统”，将观测及数值预报计算出来的大量气象数据进行有效的处理和三维图形显示，使气象预报和研究人员能够更直观、更深入理解大气演变信息，从而做出有效的天气预报是十分必要的。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供海量气象数据三维可视化分析工具系统，本系统凭借计算机强大的数据处理能力和计算机图像、图形学基本算法以及可视化算法，把巨大数量的数据转换为静态或动态图像或图形呈现在人们的面前，并允许通过交互手段控制数据的抽取和画面的显示，使隐含于数据之中不可见的现象成为可见，为人们分析、理解数据、形成概念和找出规律提供了强有力的手段。

“气象数据三维可视化分析工具系统”第一步是将全球气象探测所获取的各类数据进行各种变换和操作。对于科学数据，主要完成数据的过滤，使原始数据得到加细或增强，并将其转换为合适可视化映射的表示形式。过滤操作主要包括插值、格式转换等。科学数据是一种重要资源，对大规模科学数据进行有效的管理可以提高对数据的存取、分析与运用能力，可以提高可视化系统的性能。

“气象数据三维可视化分析工具系统”第二步数据映射。数据映射是构成可视化技术的核心，它将由数值模拟或物理测量产生的科学数据映射成可绘制出图象的抽象可视化对象，包括几何图形元素、颜色、透明度等图形形式。科学数据类型可以是标量场、矢量场或张量场，可以是二维、三维或高维数据，可以是静态的或随时间变化的，可以是结构化数据场或非结构化数据场，可以定义在规则网格上或不规则网格上等等。针对不同的数据结构可以采用不同的可视化映射方法，即使对于同一数据类型，也可以采用不同的可视化映射技术，映射的结果可以是各种不同的图形表示形式。可视化映射的目的在于以最有效的图形表示形式来揭示科学数据中所隐含的物理现象。可视化映射的结果通过图形绘制技术来合成图象。

“气象数据三维可视化分析工具系统”不仅包括与图形的交互，还应包括与数据的交互。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种海量气象数据三维可视化分析工具系统，其特征在于，包括数据采集模块、数据转换模块、数据分析处理模块、和图形图像显示模块；数据采集模块和数据转换模块相连，数据转换模块和数据分析处理模块相连，数据分析处理模块和图形图像显示模块相连，数据采集模块和图形图像显示模块相连；所述的数据采集模块包括连接数据库模块、区域选择模块、气象要素选择模块、数据接收模块、数据检验模块和数据储存模块，数据转换模块包括数据格式转换模块、数据储存模块和数据浏览模块，数据分析处理模块包括数值计算模块、数据检验模块和数据储存模块，图形图像显示模块包括地理信息库模块、绘图特征管理模块、绘图模块和图形图像显示模块；所述的绘图特征管理模块包括，绘图精度选择模块模块、二维、三维选择模块、底色颜色选择模块、要素值线条颜色选择模块；数据采集模块和数据转换模块通过数据采集模块的数据储存模块与数据转换模块的数据格式转换模块相连；数据转换模块和数据分析处理模块通过数据转换模块的数据储存模块与数值计算模块相连；数据分析处理模块和图形图像显示模块通过数据分析处理模块的数据储存模块与绘图模块相连；地理信息库模块与绘图模块相连并向它提供地理信息支撑数据；区域选择模块与地理信息库模块相连，并为它提供边界数据，绘图精度选择模块、二维、三维选择模块、底色颜色选择模块、要素值线条颜色选择模块分别与绘图模块连接，为其提供绘图数据。 

进一步的，所述的数据格式转换模块将所获取的ASCⅡ码数据转换为显示与绘图所需的10进制数据。