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雷电灾害数据可视化技术研究与系统实现

唐瑶  
【摘要】: 随着社会经济发展和现代化水平的提高,雷电灾害的危险程度和造成的经济损失及社会影响也越来越大。湖南省是雷电灾害多发地区,防雷减灾工作日益受到社会的重视。目前湖南省雷电监测技术手段多样,与之关联的数据具有规模大、类型多、结构复杂等特点,而我省雷电灾害数据可视化处理存在技术手段落后,绘制速度慢,实时交互性差等缺点。湖南省防雷部门迫切需要高效的可视化技术和系统,提高数据地有效处理与分析。 本文在系统地研究分析可视化算法、技术和软件工具的基础上,针对目前雷电灾害数据可视化处理与分析存在的问题,结合雷暴日数据、雷灾调查数据、闪电定位数据及多普勒雷达数据的特点,对基于自绘图层的多普勒雷达图快速绘制方法、基于数据库的闪电密度图和极性图绘制策略、基于内存流的多媒体数据管理技术、闪电定位数据与多普勒雷达图的快速融合显示等技术进行了深入分析研究,并完成了相关方法,设计实现了雷电灾害数据可视化分析系统VASLDD,完成了大量雷电灾害典型应用。本文的主要工作和取得的主要研究成果包括: (1)提出了一种基于自绘图层的多普勒雷达图快速绘制方法。本文在分析研究了多普勒雷达数据产品结构的基础上,针对多普勒雷达产品信息量大,在普通图层采用面对象方式绘制时速度较慢的问题,采用自绘图层技术实现雷达图绘制,提高了雷达图绘制速度。实验结果表明与面对象绘制方式相比,绘制速度提高了3倍以上。 (2)提出了基于数据库的闪电密度图和极性图绘制策略。本文对现有的闪电密度图和极性图的绘制原理进行了深入分析,发现影响绘制速度的瓶颈在于数据访问效率太低。本文采用基于数据库的分类检索策略,极大提高了数据访问效率。实验结果表明采用此策略,速度提高了2-3倍。 (3)提出了基于内存流的多媒体数据管理技术。操作数据库中多媒体资料时,如果通过物理文件处理,势必影响操作速度,本文采用内存流作为媒介,避免了硬盘读写操作,提高了多媒体数据资料的存取访问效率。 (4)实现了闪电定位数据与多普勒雷达图的快速融合显示、基于GIS的雷灾调查数据可视化以及基于GIS和ActiveX自动化技术的等值线/色斑图绘制技术等。这些技术实现丰富了雷电灾害数据的可视化途径。 (5)在对上述方法和技术进行分析设计与实现的基础上,本文构建了雷电灾害数据分析与处理系统——VASLDD。该系统基于C/S模式,支持以图表、专题图、等值线/色斑图等多种可视化技术分析雷电灾害数据,具有功能强大、交互性强、实时性好、界面友好的特点。同时基于该系统完成了大量雷电灾害典型应用。该系统已在湖南省防雷中心投入业务运行,促进了我省防雷减灾工作的发展。目前国内气象行业尚未有此类系统报道。


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