氣象元素在三維地球模型的快速顯示和繪制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣象元素三維顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣象元素在三維地球模型的快速顯示和繪制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣象元素包括大氣濕度、氣壓、氣溫、大氣水溫廓線、云量、降水、太陽輻射等眾多參數(shù)。為使氣象工作者直觀、全面的觀察和分析氣象數(shù)據(jù)，需要將氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化展不O
[0003]傳統(tǒng)的氣象數(shù)據(jù)圖像化展示方式為二維平面圖。具體的，將來自于有限氣象站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過不同的數(shù)據(jù)分析處理后，生成確定分辨率確定區(qū)域的氣象圖，例如，氣壓圖。
[0004]然而，傳統(tǒng)的二維氣象數(shù)據(jù)圖像化展示方式，具有氣象數(shù)據(jù)展示的直觀度和逼真度有限等問題，因此，人們迫切希望采用三維化方法展示氣象元素。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中已出現(xiàn)了少量三維化方法展示氣象元素的技術(shù)，其主要方法為:以一個經(jīng)瑋度間隔2.5度等間隔分布的氣壓數(shù)據(jù)為例，首先得到144X37的氣壓數(shù)據(jù)源；然后，對氣壓數(shù)據(jù)源進(jìn)行插值處理，生成1920X1080的高清標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)；然后，將全部的高清標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行紋理創(chuàng)建等圖形圖像轉(zhuǎn)化，得到紋理圖像；最后經(jīng)渲染得到三維氣象模型，并將三維氣象模型輸出。
[0006]然而，上述方法存在的主要問題為:在得到三維氣象模型后，為全面觀察三維氣象模型所顯示的氣象元素，需要不斷調(diào)整虛擬相機(jī)的位置和姿態(tài)，例如，對虛擬相機(jī)進(jìn)行俯仰、推拉、平移等動作；而每當(dāng)調(diào)整一次相機(jī)的位置和/或姿態(tài)時(shí)，均需要加載完整的三維氣象模型，由于三維氣象模型中包含有面積較大的紋理，因此，具有加載速度慢的問題，從而降低了三維氣象模型交互顯示速度，影響了用戶使用體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種氣象元素在三維地球模型的快速顯示和繪制方法，可有效提高三維氣象模型交互顯示速度，增強(qiáng)用戶使用體驗(yàn)。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0009]本發(fā)明提供一種氣象元素在三維地球模型的快速顯示和繪制方法，包括以下步驟:
[0010]SI，配置氣象數(shù)據(jù)源；所述氣象數(shù)據(jù)源中存儲每個氣象數(shù)據(jù)與其所在的世界地理坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系；
[0011]S2，在虛擬空間創(chuàng)建三維地球模型以及虛擬相機(jī)；
[0012]S3，當(dāng)所述虛擬相機(jī)相對于所述三維地球模型被調(diào)整到特定位置和姿態(tài)時(shí)，根據(jù)所述虛擬相機(jī)的特定位置和姿態(tài)，確定從所述虛擬相機(jī)的位置觀察到的所述三維地球模型的第I可視區(qū)域的地理坐標(biāo)范圍；
[0013]S4，對所述第I可視區(qū)域的地理坐標(biāo)范圍進(jìn)行預(yù)設(shè)幅度的擴(kuò)充，得到第2地理坐標(biāo)范圍；
[0014]S5，讀取SI配置得到的所述氣象數(shù)據(jù)源，獲得所述第2地理坐標(biāo)范圍包含的所有的氣象數(shù)據(jù)集合；
[0015]S6，對所述氣象數(shù)據(jù)集合中的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，將處理后的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形圖像轉(zhuǎn)化，得到三維地球場景中的氣象圖形圖像；然后，渲染輸出三維氣象場景圖像。
[0016]優(yōu)選的，SI中，所述氣象數(shù)據(jù)源為數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件。
[0017]優(yōu)選的，S3中，所述虛擬相機(jī)的特定姿態(tài)包括:虛擬相機(jī)與三維地球模型的相對位置、虛擬相機(jī)的視線方向和偏轉(zhuǎn)角。
[0018]優(yōu)選的，S6具體為:
[0019]對所述氣象數(shù)據(jù)集合中的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的插值計(jì)算和圖形圖像處理，生成紋理圖像或圖形；然后，將所述紋理圖像或圖形變換到所述三維地球模型的對應(yīng)地理位置；然后，僅將包含三維地球模型和所述紋理圖像或圖形的三維氣象場景渲染輸出。
[0020]優(yōu)選的，對所述氣象數(shù)據(jù)集合中的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的插值計(jì)算和圖形圖像處理，具體為:
[0021]不同類型的氣象數(shù)據(jù)采用相同或不相同的圖形圖像算法進(jìn)行處理；同一類型的氣象數(shù)據(jù)采用相同或不相同的圖形圖像算法進(jìn)行處理。
[0022]優(yōu)選的，S6具體為:對所述氣象數(shù)據(jù)集合中的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，并輸出建模得到的氣象數(shù)據(jù)模型。
[0023]本發(fā)明提供的氣象元素在三維地球模型的快速顯示和繪制方法具有以下優(yōu)點(diǎn):通過可視區(qū)域的界定，僅將與可視區(qū)域相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理和輸出，可有效提高三維氣象模型交互顯示速度，增強(qiáng)用戶使用體驗(yàn)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明提供的氣象元素在三維地球模型的快速顯示和繪制方法的流程示意圖；
[0025]圖2為虛擬相機(jī)相對于三維地球模型被調(diào)整到某個特定位置和姿態(tài)時(shí)，所確定的從虛擬相機(jī)的位置觀察到的三維地球模型的第I可視區(qū)域的地理坐標(biāo)范圍；
[0026]圖3為虛擬相機(jī)相對于三維地球模型被調(diào)整到另外一種特定位置和姿態(tài)時(shí)，所確定的從虛擬相機(jī)的位置觀察到的三維地球模型的第I可視區(qū)域的地理坐標(biāo)范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0028]結(jié)合圖1，本發(fā)明提供一種氣象元素在三維地球模型的快速顯示和繪制方法，每當(dāng)調(diào)整虛擬相機(jī)的位置和姿態(tài)后，通過界定從虛擬相機(jī)的位置觀察到的三維地球模型的可視區(qū)域，進(jìn)行數(shù)據(jù)需求預(yù)測，即:自適應(yīng)的選擇與可視區(qū)域相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)；然后，僅將與可視區(qū)域相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理后，將處理后的氣象數(shù)據(jù)變換到三維地球模型的對應(yīng)地理位置；并且，不需要加載完整的三維氣象場景，僅需要加載三維地球模型中與可視區(qū)域相關(guān)的氣象場景，從而提高了氣象場景的加載速度，進(jìn)而提高三維氣象模型交互顯示速度，增強(qiáng)用戶使用體驗(yàn)。
[0029]具體的，包括以下步驟:
[0030]SI，配置氣象數(shù)據(jù)源；所述氣象數(shù)據(jù)源中存儲每個氣象數(shù)據(jù)與其所在的世界地理坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系；
[0031]本步驟中，氣象數(shù)據(jù)源包括但不限于數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件。
[0032]S2，在虛擬空間創(chuàng)建三維地球模型以及虛擬相機(jī)；
[0033]S3，當(dāng)所述虛擬相機(jī)相對于所述三維地球模型被調(diào)整到特定位置和姿態(tài)時(shí)，根據(jù)所述虛擬相機(jī)的特定位置和姿態(tài)，確定從所述虛擬相機(jī)的位置觀察到的所述三維地球模型的第I可視區(qū)域的地理坐標(biāo)范圍；
[0034]其中，虛擬相機(jī)的特定位置和姿態(tài)包括:虛擬相機(jī)與三維地球模型的相對位置、虛擬相機(jī)的視線方向和偏轉(zhuǎn)角。如圖2所示，為虛擬相機(jī)相對于三維地球模型被調(diào)整到某個特定位置和姿態(tài)時(shí)，所確定的從虛擬相機(jī)的位置觀察到的三維地球模型的第I可視區(qū)域的地理坐標(biāo)范圍；
[0035]如圖3所示，為虛擬相機(jī)相對于三維地球模型被調(diào)整到另外一種特定位置和姿態(tài)時(shí)，所確定的從