多普勒天气雷达产品终端及其回波三维显示方法的设计

【摘要】： 随着多普勒天气雷达的应用越来越广泛,业务应用和理论研究的快速发展,雷达资料的分析处理水平也得到了很大的提高。本文设计的多普勒天气雷达产品终端系统既满足了业务上的需求,实现了雷达回波实时显示、雷达远程控制、任意两点测距、鼠标联动、基数据放大、游标读值、产品动画、基数据备份、地图编辑、危险天气警报、产品交互(VAD、弱回波区、多层CAPPI、垂直剖面、等值线)等功能,丰富了气象算法、美化了系统界面、简化了操作步骤;同时也满足科研的需求,对基数据进行标准化处理以兼容不同的数据格式,对标准格式的数据进行了多种预处理以提高数据质量,对气象算法进行动态链接库封装并用插件技术进行组装以提高气象算法增减和升级的便利性。整套系统采用多线程、多窗口、多任务、交互式、模块化、插件化等技术,具有较好的兼容性、可移植性、可扩展性,系统运行稳定,操作简便。 目前我国大部分雷达气象产品还是以二维的形式来表示三维结构,其最具代表性的产品就是RHI,WER,多层CAPPI。这些产品虽然可以部分的解决对回波三维结构的分析难题,但还是不够细致,不够方便。光线投射(Ray-Casting)算法能产生三维数据场的整体图像,包括每一个细节,其原理简单、易于实现、可以生成高质量的显示图像,但计算时间较长。本文通过一系列的方法来加速光速投射算法,例如:确定体数据在屏幕上的投影面积来确定投射光线的数量,并采用间隔投射再插值的办法来减少光线投射的次数;通过计算投射光线与体数据的交点来确定初始采样点,使用基于空间跳跃技术的Proximity Clouds算法来确定体数据中的采样点,并设定不透明度阈值来提前结束采样,从而有效减少了投射光线上的合成计算。结合其他一些加速操作,有效地提高了绘制速度,并且保证了较高好的图像质量。