纹理映射与体绘制技术在气象雷达数据三维重建中的应用研究

• 作 者: 陈丽清
• 出 处: 云南大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 体绘制 三维重建 纹理映射 单位立方体插值算法

在气象预报工作中,常采用气象雷达来对降水系统进行探测,它不仅能够探测监测站周围的降水区域的位置、大小、强度和内部结构,还能够监测它们随着时间的演变情况,并能够实时监测龙卷风、大风等强对流天气系统,进而进行预测预报。目前,气象雷达回波信息的分析仍然在二维平面上,只能反映某一个层次上的分布情况,产生真实形象的三维回波图有助于对复杂天气过程的分析,让气象工作人员对气象雷达回波数据有更进一步的理解。针对天气预报不准确的问题,本文利用纹理映射技术将二维回波图映射在雷达锥体模型上,并根据其分布特点及明显的分层现象,提出一种基于单位立方体的插值算法,建立三维场数据,并使用体绘制技术实现了气象雷达数据的三维重建。主要工作如下:首先分析了气象雷达的数据特征,并对其做了坐标转换和数据补盲等预处理。由于气象雷达采用极坐标的形式进行扫描,导致探测的气象回波数据分布极不均匀,为了显示真实的三维气象回波图,使用纹理映射技术实现气象回波平面图到雷达锥面立体图的映射;然后,根据对锥体上的气象雷达回波数据分布状态的分析,文中提出一种基于单位立方体的插值算法,将锥体数据嵌入到预先定义的单位立方体中,建立三维数据场;最后,分析了面绘制技术和体绘制技术在三维重建中应用,并使用体绘制技术对气象雷达数据进行重建。实验结果表明,使用体绘制技术对气象回波数据进行三维重建得到的三维回波图不仅可以直观地展示云层的基本轮廓及其空间分布位置,还能够表达云层的内部结构,有助于气象工作对回波信息的分析,为提高天气预报的准确性提供参考依据。