機場Doppler雷達氣象應用系統(tǒng)課件

ATRadar:機場Doppler雷達氣象應用系統(tǒng)MARS:海洋遙感信息提取通用技術(shù)平臺王洪慶北京大學物理學院大氣科學系科學視算組ATRadar:機場Doppler雷達氣象應用系統(tǒng)王洪慶1機場Doppler雷達氣象應用系統(tǒng)系統(tǒng)概述系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應用關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)未來發(fā)展機場Doppler雷達氣象應用系統(tǒng)系統(tǒng)概述2系統(tǒng)概述機場Doppler雷達與一般Doppler天氣雷達系統(tǒng)研制的目的系統(tǒng)的應用范圍系統(tǒng)的特點雷達體掃描機場Doppler雷達氣象應用系統(tǒng)風場信息雷暴信息降水信息強對流天氣監(jiān)測、預警系統(tǒng)概述機場Doppler雷達與一般Doppler天氣雷達雷3系統(tǒng)主要功能雷達體掃描資料、地理信息的綜合顯示徑向速度資料的模糊區(qū)域識別和消除；基于單仰角掃描資料的VAD垂直風廓線和散度廓線計算；基于VAP方法的水平風場反演；基于多仰角體掃資料的組合反射率網(wǎng)格資料生成；基于體掃描資料的任意兩點RVS垂直剖面的提??；基于組合反射率資料的雷暴體識別與追蹤。系統(tǒng)主要功能雷達體掃描資料、地理信息的綜合顯示4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個系統(tǒng)由三個運行程序構(gòu)成：主操作界面（ATRadar），徑向速度模糊區(qū)域識別、消除以及水平風場反演（WindRetriever），組合反射率生成和雷暴體識別與追蹤（StormTracker）。三個執(zhí)行程序可以獨立運行，也可以同時運行。其中WindRetriever和StormTracker具有自己獨立的對話框和運行環(huán)境，是后臺資料處理和氣象信息反演模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個系統(tǒng)由三個運行程序構(gòu)成：主操作界面（ATRada5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主操作界面主要負責體掃描資料的裝入與顯示、地理信息的裝入與顯示、水平風場反演結(jié)果的裝入與顯示、雷暴體追蹤結(jié)果的裝入與顯示、VAD垂直風廓線和散度廓線的計算和顯示、RVS的提取與顯示等。三個執(zhí)行程序都是內(nèi)部獨立時鐘控制器控制的準實時執(zhí)行程序，都在指定的資料目錄下監(jiān)測最新的雷達體掃描資料。WindRetriever程序監(jiān)測到新的雷達資料后，立即進行徑向速度資料的模糊區(qū)域識別和消除，并按照退模糊后的徑向速度資料完成多層水平風場反演（使用VAP方法）。上述結(jié)果自動存儲到指定的目錄下，供主操作界面使用。StormTracker程序監(jiān)測到新的雷達資料后，立即生成組合反射率網(wǎng)格資料，進行雷暴體的識別，并按照前面不超過10個時間步的雷暴體識別、追蹤結(jié)果，完成新的雷達資料中雷暴體的追蹤。上述結(jié)果自動存儲到指定的目錄下，供主操作界面使用。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主操作界面主要負責體掃描資料的裝入與顯示、地理信息的6系統(tǒng)應用模糊區(qū)域消除和風場反演系統(tǒng)應用模糊區(qū)域消除和風場反演7系統(tǒng)應用雷暴體識別、追蹤和預警系統(tǒng)應用雷暴體識別、追蹤和預警8系統(tǒng)應用雷暴體識別、追蹤和預警系統(tǒng)應用雷暴體識別、追蹤和預警9系統(tǒng)應用主操作界面PPI顯示系統(tǒng)應用主操作界面PPI顯示10系統(tǒng)應用主操作界面地理信息顯示系統(tǒng)應用主操作界面地理信息顯示11系統(tǒng)應用主操作界面水平風場顯示系統(tǒng)應用主操作界面水平風場顯示12系統(tǒng)應用主操作界面組合反射率和雷暴體結(jié)果顯示系統(tǒng)應用主操作界面組合反射率和雷暴體結(jié)果顯示13系統(tǒng)應用主操作界面VAD風場計算結(jié)果顯示系統(tǒng)應用主操作界面VAD風場計算結(jié)果顯示14系統(tǒng)應用主操作界面RVS和RHI顯示系統(tǒng)應用主操作界面RVS和RHI顯示15系統(tǒng)應用主操作界面VAD顯示系統(tǒng)應用主操作界面VAD顯示16關(guān)鍵技術(shù)徑向速度模糊消除（至今尚未完全解決）

一維徑向，二維圖像連續(xù)，多仰角三維體掃描

困難：不模糊起始點的選擇；水平風場反演（至今尚沒有適應各種天氣系統(tǒng)的方法）

VAD，計算幾何，動力方程 VAD只能獲得垂直廓線 計算幾何方法需要若干假定，若VAP的風場連續(xù) 動力方程：同化方法，若干假定；雷暴體的追蹤（若干技術(shù)問題尚未解決）

雷暴體的定義； 雷暴體的識別； 雷暴體的時間序列追蹤（新生、分裂、合并、消亡）； 雷暴體的移動路徑、強度預警； 四維空間識別、追蹤和預警； 評判等。關(guān)鍵技術(shù)徑向速度模糊消除（至今尚未完全解決）17系統(tǒng)未來發(fā)展更多水平風場反演算法完全四維空間的雷暴體識別、追蹤和預警其它常規(guī)觀測資料和衛(wèi)星資料的導入與顯示臨近預報、短時預報系統(tǒng)未來發(fā)展更多水平風場反演算法18海洋遙感信息提取通用技術(shù)平臺研制背景系統(tǒng)概述系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應用關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)未來發(fā)展海洋遙感信息提取通用技術(shù)平臺研制背景19研制背景十五-863資助北京大學、國家海洋信息中心、國家海洋衛(wèi)星中心、武漢適普軟件公司20余人參加，已經(jīng)在福建示范區(qū)試應用根據(jù)海洋遙感信息的特點，面向我國海洋系列衛(wèi)星應用的需要，結(jié)合成熟的海洋遙感信息提取方法，利用組件式軟件開發(fā)技術(shù)、多維動態(tài)數(shù)據(jù)科學視算技術(shù)和可視化建模技術(shù)，在個人計算機Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下研制成功具有中國自主知識版權(quán)的“海洋遙感信息提取通用技術(shù)平臺”。研制背景十五-863資助20系統(tǒng)概述研究開發(fā)基于Windows環(huán)境下的組件式海洋遙感數(shù)據(jù)處理與信息提取通用軟件平臺。該平臺具備多種海洋衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)接收和快速處理，以及專門的海洋信息提取和分析能力，能將海洋遙感數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、氣象觀測數(shù)據(jù)、海洋調(diào)查數(shù)據(jù)以及與之相關(guān)的數(shù)學模型等緊密地結(jié)合，并實現(xiàn)信息的多維動態(tài)顯示。五個方面開展研究：平臺總體設計；組件式海洋遙感數(shù)據(jù)處理與分析模塊開發(fā)；海洋遙感信息的多維動態(tài)顯示；可視化用戶通用建模工具開發(fā)等。系統(tǒng)概述研究開發(fā)基于Windows環(huán)境下的組件式海洋遙感數(shù)據(jù)21系統(tǒng)主要功能支持多種衛(wèi)星傳感器的多級遙感影像和產(chǎn)品；支持常用的海洋遙感影像處理；內(nèi)含常用的海洋遙感信息反演組件；組件式特定專題信息反演集成接口；遙感圖像及其產(chǎn)品的多種表達、顯示方式；支持常用的遙感圖像處理；基于數(shù)據(jù)直接驅(qū)動的多類型地理信息綜合疊加；支持多種常用地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式；支持DEM地形高程數(shù)據(jù)的疊加顯示；支持其它領域的多要素時間動態(tài)規(guī)則網(wǎng)格資料疊加顯示；支持其它領域的多要素離散點資料疊加顯示；支持5種常用的地理投影變換；簡單、直接的操作控制（縮放、旋轉(zhuǎn)和平移）；多文檔顯示方式以及多遙感影像的同步關(guān)聯(lián)顯示；統(tǒng)一的點、線、面顯示屬性編輯工具；基于地理坐標和圖像坐標的量算工具；一個功能強大的圖像格式轉(zhuǎn)換工具；功能強大且使用方便的遙感信息反演過程建模工具；數(shù)十種常用圖像格式輸出。系統(tǒng)主要功能支持多種衛(wèi)星傳感器的多級遙感影像和產(chǎn)品；22系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)23系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流程24系統(tǒng)結(jié)構(gòu)衛(wèi)星資料處理流程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)衛(wèi)星資料處理流程25系統(tǒng)應用總體操作界面系統(tǒng)應用總體操作界面26系統(tǒng)應用地理信息點、線、多邊形、面常用地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件格式導入：MapInfo的MIF，ArcView的SHP，ArcInfo的E00等DEM高程資料（三維曲面）地理信息三級索引管理

數(shù)據(jù)坐標地理坐標經(jīng)緯度獲取或計算地理投影變換三維圖形坐標三維幾何變換二維窗口顯示坐標數(shù)據(jù)坐標地理坐標數(shù)據(jù)坐標換算地理投影逆變換三維圖形坐標三維幾何逆變換二維窗口顯示坐標數(shù)據(jù)顯示過程數(shù)據(jù)獲取過程坐標轉(zhuǎn)換系統(tǒng)應用地理信息點、線、多邊形、面數(shù)據(jù)坐標地理坐標經(jīng)緯度獲取27系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料28系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料,不同投影變換系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料,不同投影變換29系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料,不同資料的同步關(guān)聯(lián)系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料,不同資料的同步關(guān)聯(lián)30系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料,三維觀察系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料,三維觀察31系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料常用處理－直方圖均衡化：對遙感影像進行直方圖均衡化操作－高通濾波：對遙感影像進行高通濾波操作－低通濾波：對遙感影像進行低通濾波操作－中值濾波：對遙感影像進行中值濾波操作－均值濾波：對遙感影像進行均值濾波操作－RGB->HIS：對遙感影像進行RGB->HIS操作－HIS->RGB：對遙感影像進行HIS->RGB操作－亮度調(diào)整：對遙感影像進行亮度調(diào)整操作－對比度調(diào)整：對遙感影像進行對比度調(diào)整操作－直方圖拉伸：對遙感影像進行直方圖拉伸操作－自定義濾波：對遙感影像進行自定義濾波操作－K-L變換：對遙感影像進行K-L變換操作－K-L逆變換：對遙感影像進行K-L逆變換操作系統(tǒng)應用衛(wèi)星資料常用處理－直方圖均衡化：對遙感影像進行直方圖32系統(tǒng)應用導入的衛(wèi)星資料HY1-CCD：海洋一號衛(wèi)星CCD的1B數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為浮點型。HY1-COCTS：海洋一號衛(wèi)星水色儀（COCTS）的1B數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為浮點型。NOAA/AVHRR：NOAA系列衛(wèi)星AVHRR傳感器1B數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為16位整型，包括兩種不同的1B數(shù)據(jù)格式。FY1C/1D：風云一號衛(wèi)星1B數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為16位整型數(shù)據(jù)。MODIS（HDF）：Terra/Aqua衛(wèi)星的MODIS－1B數(shù)據(jù)，HDF格式，數(shù)據(jù)類型為16位整型。CBERS：中巴資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為8位整型。SeaWiFS：SeaStar衛(wèi)星的SeaWiFS傳感器1B數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為16為整型。SZ-3/CMODIS：神州三號飛船CMODIS傳感器1B數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為16位整型。Radarsat/ScanSAR：加拿大Radarsat衛(wèi)星ScanSAR數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為8位整型。GMS：日本GMS衛(wèi)星1A數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為8位整型。系統(tǒng)應用導入的衛(wèi)星資料HY1-CCD：海洋一號衛(wèi)星CCD的133系統(tǒng)應用多種資料綜合顯示系統(tǒng)應用多種資料綜合顯示34系統(tǒng)應用網(wǎng)格資料的分析與顯示二維網(wǎng)格………………………………TimeVart1t2tmtiv1v2vjvnm個時間步、n個要素的MTVGrids架構(gòu)，每一個方框代表一個二維網(wǎng)格……系統(tǒng)應用網(wǎng)格資料的分析與顯示二維網(wǎng)格………………35系統(tǒng)應用影像格式轉(zhuǎn)換工具系統(tǒng)應用影像格式轉(zhuǎn)換工具36系統(tǒng)應用可視化建模系統(tǒng)應用可視化建模37系統(tǒng)應用算子類型算子表達式格式代數(shù)運算圖像對應元相加<raster>+<raster>圖像對應元相減<raster>-<raster>圖像對應元相乘<raster>*<raster>圖像對應元相除<raster>/<raster>圖像對應元取模<raster>MOD<raster>邏輯運算圖像對應元與<raster>AND<raster>圖像對應元或<raster>OR<raster>圖像對應元異或<raster>XOR<raster>圖像對應元取反NOT<raster>關(guān)系運算(柵格)大于<raster>><raster>小于<raster><<raster>等于<raster>=<raster>不等于<raster>!=<raster>關(guān)系運算(參數(shù))大于<raster>><float>小于<raster><<float>等于<raster>=<float>不等于<raster>!=<float>增強操作直方圖均衡化His_Equa(<raster>,<longGrade>LUT拉伸LUT_Stretch(<Raster>,<intBand>,<floatRadio>)算子類型算子表達式格式增強操作亮度調(diào)整Birghtness_Adjust(<Raster>,<longNumber>)對比度調(diào)整Contrast_Adjust(<Raster>,<longNumber>)RGB->HISRGB2HSI(<Raster>,<intR>,<intG>,<intB>,<intH>,<intS>,<intI>)HIS->RGBHSI2RGB(<Raster>,<intH>,<intS>,<intI>,<intR>,<intG>,<intB>)圖形區(qū)域運算圖形區(qū)域運算Matrix(<Raster>,<matrix>)圖像預處理輻射定標CalCuRad(<Raster>)投影轉(zhuǎn)換Project(<Raster>,<floatNLat>,<fl