含权地理边界预剪裁Barnes插值

提出一种含权地理边界预剪裁Barnes插值方案,实现地面气象观测数据对格点场的插值。使用数值微分法和种子填充法得出地理边界剪裁矩阵,与Barnes插值权值矩阵按位点积,形成含权地理边界预剪裁常量矩阵,用于日后的格点插值分析。该方案不仅可以改善图形分析品质,而且去除了地理信息系统出图过程中的图形剪裁步骤,明显缩短了图形分析产品所花费的时间,并在业务应用中得到验证。     

GIS在公共气象服务网站的应用

给出以GIS分析为核心的公共气象服务网站框架。阐述GIS与多时空尺度气象要素间的相互关系,GIS在系统逻辑分层中的位置,一维、二维、三维分析图的网页功能。同时对GIS应用中所面对的一些关键技术进行了深入分析。如含权地理边界预剪裁气象要素插值算法、netCDF文件产生、二维和三维可视化技术等等。该套系统已经在中国天气网、四川气象网、成都公共气象服务网等网站中得到应用。     

自动站数据的WebGIS信息发布及关键算法实现

为了更好地实现气象科学数据共享,给出自动气象站采集气象要素的WebGIS信息发布系统的功能实现和展示。系统完成了自动站观测数据的实时查询显示及数据事件机制,实现自动站周边下垫面空间查询分析,并结合WebService完成自动站观测要素值空间插值算法等关键功能接口。总之,WebGIS确实是实现气象数据共享的较佳实现方案,而在WebGIS系统的基础上使用和建立WebService服务,实现空间插值及分析等一系列过程复杂、计算量较大的功能性Web接口,可提升共享数据的加工质量和服务标准。     

基于Micaps3.1的暴雨洪涝预报预警模块的研发

文中利用C#.NET构建了基于MICAPS3.1系统应用的暴雨洪涝预报预警系统整体框架,重点介绍了该系统开发的基本情况、系统架构和系统中使用的关键技术和算法。并选取汉江丹江口为试验流域,初步完成了流域基础地理（边界、水系）、气象、水文监测站点的收集以及显示;流域QPE、QPF、实况监测等气象要素实时产品信息的提取以及气象要素产品与水文模型接口的设计;最后提供了流域实况降水监测场、流域实况降水雷达估算场、流域预报雨量场、流域水文预报信息数据、图形等产品文件。该模块的研发能为流域防洪决策提供支持,并为河流防汛精细化预报服务试点工作的推广提供经验和模式。     

基于Geoprocessing Service的供水管网等压面的实现

研究了基于Geoprocessing Service的供水管网等压面的实现方法,首先通过Model Builder进行建模,采用反距离权重方法进行插值,然后进行分类、栅格数据矢量化、剪裁等操作;接着通过ArcCatalog发布地理处理服务;最后在Flex中进行服务加载。结果证明了方法的可行性。     

基于 Micaps3.1的暴雨洪涝预报预警模块的研发

文中利用 C#. NET 构建了基于 MICAPS3.1系统应用的暴雨洪涝预报预警系统整体框架,重点介绍了该系统开发的基本情况、系统架构和系统中使用的关键技术和算法.并选取汉江丹江口为试验流域,初步完成了流域基础地理(边界、水系)、气象、水文监测站点的收集以及显示;流域 QPE、QPF、实况监测等气象要素实时产品信息的提取以及气象要素产品与水文模型接口的设计;最后提供了流域实况降水监测场、流域实况降水雷达估算场、流域预报雨量场、流域水文预报信息数据、图形等产品文件.该模块的研发能为流域防洪决策提供支持,并为河流防汛精细化预报服务试点工作的推广提供经验和模式     

气象遥感图像及格点场重采样插值方法

重采样插值方法是气象信息处理领域研究的问题之一。针对气象遥感图像,介绍了基于地图投影坐标转换的直接重采样插值方法和间接重采样插值方法;针对气象格点场,介绍了双线性插值方法和贝塞尔插值方法。以气象业务中不同分辨率的气象卫星（FY2E和FY2D）遥感图像以及欧洲中期天气预报中心（ECMWF）降水预报场为例,分别对不同重采样插值方法进行了分析比较。结果表明：基于间接重采样的气象遥感图像最近邻点插值法的计算量小于邻点权重插值方法,而邻点权重插值方法的效果优于最近邻点插值方法;随着图像的分辨率提高,最近邻点插值法与邻点权重插值方法相比,计算量小的优势更加明显;对于高分辨率的气象遥感图像建议采用基于间接重采样的最近邻点法;对于气象格点场,贝塞尔插值方法的插值效果优于双线性插值方法。     

基于时间序列的时空插值算法改进研究

为了提高气象预报的精细化程度,针对空间插值算法进行了改进研究,加入了时间序列后的时空混合插值更加符合气象要素的时空特性,从源头上解决了由于各种不可抗力因素(如仪器故障、传输线路故障等)造成的气象站点实时数据缺失。利用重庆市900多个气象站近一年的观测数据进行了插值方法的对比研究,证实了该算法的可行性。     

气象要素小网格插值结果存储技术研究

分析气象要素小网格插值结果的特点,对比插值结果在不同存储格式计算机操作的性能指标,研究气象要素小网格插值结果的存储方式,探讨气象要素小网格插值结果在NetCDF档案中的具体应用.     

基于单元划分的复杂岩层面三维建模方法研究

针对现有岩层面三维建模方法未系统考虑含断层、陷落柱等地质条件的复杂岩层面三维模型构建的问题,通过定义投影度和投影单元,给出了不同地质条件下岩层面水平投影单元特征,同时提出一种基于单元划分的复杂岩层面三维建模方法。先划分岩层面水平投影单元和空间插值单元,将水平投影单元边界、空间插值单元边界、岩层面控制点和控制线作为约束条件,对实投影单元进行约束Delaunay三角剖分;然后分别求解各个空间插值单元内三角网顶点对应的岩层面空间插值点,并应用计算机三维图形技术绘制岩层面三维图形。实例分析结果表明,通过划分水平投影单元和空间插值单元,可将复杂岩层面分解为多个一般岩层面,从而降低其三维建模难度;合理进行约束Delaunay三角剖分和空间插值,可有效构建复杂岩层面的三维模型。     

国家级地面气象台站探测环境网络直报系统设计研究

目的研究改变地面气象台站探测环境监测传统的上报方式,建设国家级地面气象台站探测环境网络直报软件系统。方法采用基于互联网进行直报的方式,解决了使用Excel文件上报方式带来的查询、统计等困难的现状。系统使用WebGIS实现探测环境监测专题图的制作等。结论采用上述方法建设的国家级地面气象台站探测环境网络直报系统更能满足实际业务需求,可为各级气象部门进行探测环境保护工作提供更直观的决策支持服务信息。     

气象资料省际共享监控系统

气象资料省际共享为预报预测以及气象服务提供了及时的周边省资料服务. 目前国家气象信息中心按月统计省际共享资料传输质量,不能及时发现资料收发异常. 参照上行传输监控方案,设计与实现了省际共享实时监控系统,将接收与发送的自动站文件解码得到的站级信息以及雷达基数据站级信息写入省际共享监控库. 通过Web展现国家级自动站正点资料、区域自动站正点资料和雷达基数据接收与发送情况. 基于数据库实现各省资料日、月和年统计分析,为资料应用部门和管理部门提供实时的省际资料传输情况. 系统自动生成省际共享日志并定时上报. 业务应用证明,该系统运行稳定可靠,体现了气象资料省际共享实时业务质量监控的优势.     

A Colour Interpolation Scheme for Topologically Unrestricted Gradient Meshes

Gradient meshes are a 2D vector graphics primitive where colour is interpolated between mesh vertices. The current implementations of gradient meshes are restricted to rectangular mesh topology. Our new interpolation method relaxes this restriction by supporting arbitrary manifold topology of the input gradient mesh. Our method is based on the Catmull‐Clark subdivision scheme, which is well‐known to support arbitrary mesh topology in 3D. We adapt this scheme to support gradient mesh colour interpolation, adding extensions to handle interpolation of colours of the control points, interpolation only inside the given colour space and emulation of gradient constraints seen in related closed‐form solutions. These extensions make subdivision a viable option for interpolating arbitrary‐topology gradient meshes for 2D vector graphics.     

基于DDS和WPF技术的试飞实时监控系统设计

针对以服务为中心的客户端服务器(C/S)架构监控模式存在着数据融合困难、传输协议单一、扩展灵活性差等不足,将数据分发服务(DDS)技术引入到试飞实时监控系统中,结合WPF图形引擎技术形成了一整套解决方案。在完全兼容当前架构规范的前提下,采用DDS技术作为数据传输中间件,有效提高了试飞监控系统的实时性,加强了多源数据融合粒度,降低了试验资源的集成难度;采用WPF图形引擎技术构建实时监控可视化编辑平台,最终实现了空天地综合监控环境下多源数据接收、处理、分发以及可视化展示等关键技术。此方案已经在飞行试验地面实时监控中得到了成功应用。     

气象数据存贮管理系统

为解决当前北京市气象局历史气象数据庞大,存储结构欠合理,存储格式不统一,数据管理不明晰,以及科研人员、气象预报人员获取历史气象数据难两大突出问题,提出了气象数据存贮策略,并以B/S结构框架,开发了气象数据存贮管理系统。该系统为业务和科研人员在数据获取上提供了一个便捷通道,同时,又将数据统一、有序管理起来,实现了气象数据的存储、管理、以及服务的整合和一体化。本系统的实现将为气象数据存贮管理提供了一个很好地样例。     

基于内在插值的多重形状渐变方法

推广了基于内在形状插值的多边形渐变算法,提出了具有边界约束的多重形状变形方法.通过在约束方程中引进边界控制条件得到适合一般曲线形状的插值算法,并利用具有指定边界约束的变换和形状插值器的构造,使该算法适合具有任意指定边界的多重曲线形状的混合变形,并给出了3D曲线形状边界约束的最优方程.通过2D形状渐变实验表明该算法的视觉效果良好.     

Multivariate data modelling by metric approximants

Shepard developed a method for the interpolation of arbitrarily spaced discrete data points of two variables. We extend this scheme to approximate, by a smooth function, discrete sets of multivariate data points. No regularity is assumed for the data distribution, and we allow the dependent variable to contain error. The method presented here can be applied to the statistical analysis of experimental data as well as to the compression of data in computer graphics and computer aided design.     

基于业务流的混合模式数据监视平台的设计与实现

在对当前数据监视平台主要设计模式分析的基础上,结合业务流的概念,提出一种基于业务流的混合模式数据监视平台设计方法。基于该方法,按照中国气象局的实际需求,实现一个气象服务业务数据监视平台,该平台设计灵活,具有一定的通用性,系统运行稳定可靠。     

Interactive Rendering of CSG Models

We describe a CSG rendering algorithm that requires no evaluation of the CSG tree beyond normalization and pruning. It renders directly from the normalized CSG tree and primitives described (to the graphics system) by their facetted boundaries. It behaves correctly in the presence of user defined, “near” and “far” clipping planes. It has been implemented on standard graphics workstations using Iris GL¹ and Open GL² graphics libraries. Modestly sized models can be evaluated and rendered at interactive (less than a second per frame) speeds. We have combined the algorithm with an existing B-rep based modeller to provide interactive rendering of incremental updates to large models.