[发明专利]一种气象三维信息3D模拟反演方法

说明书

本发明公开了一种气象三维信息3D模拟反演方法，包括以下内容气象数据资料、气象数据预处理、三维面绘制、三维体绘制、更高级的交互功能，本发明基于三维体重建和三维面绘制技术，针对不同的气象数据，进行数据预处理，实现三维气象数据的模拟反演。同时，基于机器学习，对气象体数据继续训练分类和体重建，实现良性的交互。通过在全三维空间解释数据，更加直观和全面地展示气象数据的空间分布状况，深入挖掘气象信息和天气的精细化结构。本方法从气象角度分析，考虑预报员关注的天气活动生消过程的时间段，并从气象角度对数据处理，使得气象三维场以更合理的结构形式展现，满足更专业化的气象分析需求。

技术领域

本发明涉及一种气象三维信息模拟反演方法，尤其涉及一种气象三维信息3D模拟反演方法。

背景技术

气象预报业务具有及时性，要求气象工作者在短时间内从海量探测数据中获取有价值的信息，可视化是一种通过借助图表、地图、视频、动画等各类表现手法，海将量难读取的、晦涩难理解的气象数据信息用更直观的方式表达的方法。将可视化技术应用于气象领域，实现对抽象数据的表达，帮助气象工作者分析数据，在短时间内作出准确的判断，非常有必要。

目前在对气象数据信息进行可视化表达时，饼状图、柱状图、表格图等最原始的统计类图形图表的使用率是较高。但是图形图表类的表达一方面已经跟不上受众多样化的信息获取脚步；另一方面，相对单一的可视化表达方式也无法满足气象信息挖掘过程中越来越深入化、专业化的解读需要。

对气象数据信息的可视化，如果在数据信息挖掘层面就不够深入、思路不够清晰，那么可视化手段也就显得苍白无力，气象服务效果必然会大打折扣。在目前气象服务可视化表达中，很多分析类、科普类内容很难做到清晰明确的传播、或者可视化处理后并没有得到应有的关注，因为在气象信息选取环节没有考虑到受众的实际需求，缺乏对有价值的信息源的选取，不能实现以点连线、以线带面，进行多维空间的信息补充和挖掘，无法完整地表达精细化的气象结构信息。

现阶段，在气象信息的表达和显示上，缺乏良性的用户交互操作功能，特别是预报员或用户的主观需求无法实时表达，不能进行更加合理的气象结构构建，因为这种良性交互循环还没有建立完善。此外，很多时候由于气象数据仅仅通过图形，图像呈现的方式展现，不能让预报员自主选择对某些特殊气象变量的值进行更直观地显示，被动接受现有的图像数据，缺乏人机交互功能。之前的气象数据表达多以二维形式展现，不能呈现完整的气象三维场结构，同时一些三维气象模型不能实时地切换三维气象数据，缺乏二三维交互和切换功能。

基于以上现状，虽然通过卫星，雷达等观测手段，能够获取天气的三维结构，但由于现有的二维显示表达形式单一，对气象信息的挖掘深度不够，无法满足精细化预报的要求，同时不能实现实时交互，对气象服务的效果有很大影响。

发明的内容

现有的气象数据具有显示形式的不足和缺点，本发明基于三维体重建和三维面绘制技术，针对不同的气象数据，进行数据预处理，实现三维气象数据的模拟反演。同时，基于机器学习，对气象体数据继续训练分类和体重建，实现良性的交互。

现有的气象数据可视化表达方式单一，无法满足气象信息深入专业挖掘的要求。本方法通过3D反演，运用三维面绘制和体重建的技术，在空间内呈现气象数据的立体结构。通过在全三维空间解释数据，更加直观和全面地展示气象数据的空间分布状况，深入挖掘气象信息和天气的精细化结构。

针对现有的气象数据信息显示缺乏对预报员需求的了解以及对多维空间的信息补充和挖掘的缺点。本方法从气象角度分析，考虑预报员关注的天气活动生消过程的时间段，并从气象角度对数据处理，使得气象三维场以更合理的结构形式展现，满足更专业化的气象分析需求。

针对目前的气象数据模拟显示交互性不强，无法实现双向互动的不足。本方法通过三维可视化技术设计，将气象三维数据呈现的同时，还具备实时交互功能，实现实时切割，实时剖面，二三维交互等功能，提供更好地人机交互，使得气象数据的展现形式多样化和人性化。