機(jī)場Doppler雷達(dá)氣象應(yīng)用系統(tǒng)課件

ATRadar:機(jī)場Doppler雷達(dá)氣象應(yīng)用系統(tǒng)MARS:海洋遙感信息提取通用技術(shù)平臺(tái)王洪慶北京大學(xué)物理學(xué)院大氣科學(xué)系科學(xué)視算組ATRadar:機(jī)場Doppler雷達(dá)氣象應(yīng)用系統(tǒng)王洪慶1機(jī)場Doppler雷達(dá)氣象應(yīng)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(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)未來發(fā)展機(jī)場Doppler雷達(dá)氣象應(yīng)用系統(tǒng)系統(tǒng)概述2系統(tǒng)概述機(jī)場Doppler雷達(dá)與一般Doppler天氣雷達(dá)系統(tǒng)研制的目的系統(tǒng)的應(yīng)用范圍系統(tǒng)的特點(diǎn)雷達(dá)體掃描機(jī)場Doppler雷達(dá)氣象應(yīng)用系統(tǒng)風(fēng)場信息雷暴信息降水信息強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測、預(yù)警系統(tǒng)概述機(jī)場Doppler雷達(dá)與一般Doppler天氣雷達(dá)雷3系統(tǒng)主要功能雷達(dá)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(shí)別和消除；基于單仰角掃描資料的VAD垂直風(fēng)廓線和散度廓線計(jì)算；基于VAP方法的水平風(fēng)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(diǎn)RVS垂直剖面的提??；基于組合反射率資料的雷暴體識(shí)別與追蹤。系統(tǒng)主要功能雷達(dá)體掃描資料、地理信息的綜合顯示4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)由三個(gè)運(yùn)行程序構(gòu)成：主操作界面（ATRadar），徑向速度模糊區(qū)域識(shí)別、消除以及水平風(fēng)場反演（WindRetriever），組合反射率生成和雷暴體識(shí)別與追蹤（StormTracker）。三個(gè)執(zhí)行程序可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以同時(shí)運(yùn)行。其中WindRetriever和StormTracker具有自己獨(dú)立的對(duì)話框和運(yùn)行環(huán)境，是后臺(tái)資料處理和氣象信息反演模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)由三個(gè)運(yùn)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(fù)責(zé)體掃描資料的裝入與顯示、地理信息的裝入與顯示、水平風(fēng)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(fēng)廓線和散度廓線的計(jì)算和顯示、RVS的提取與顯示等。三個(gè)執(zhí)行程序都是內(nèi)部獨(dú)立時(shí)鐘控制器控制的準(zhǔn)實(shí)時(shí)執(zhí)行程序，都在指定的資料目錄下監(jiān)測最新的雷達(dá)體掃描資料。WindRetriever程序監(jiān)測到新的雷達(dá)資料后，立即進(jìn)行徑向速度資料的模糊區(qū)域識(shí)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(fēng)場反演（使用VAP方法）。上述結(jié)果自動(dòng)存儲(chǔ)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(dá)資料后，立即生成組合反射率網(wǎng)格資料，進(jìn)行雷暴體的識(shí)別，并按照前面不超過10個(gè)時(shí)間步的雷暴體識(shí)別、追蹤結(jié)果，完成新的雷達(dá)資料中雷暴體的追蹤。上述結(jié)果自動(dòng)存儲(chǔ)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(fù)責(zé)體掃描資料的裝入與顯示、地理信息的6系統(tǒng)應(yīng)用模糊區(qū)域消除和風(fēng)場反演系統(tǒng)應(yīng)用模糊區(qū)域消除和風(fēng)場反演7系統(tǒng)應(yīng)用雷暴體識(shí)別、追蹤和預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用雷暴體識(shí)別、追蹤和預(yù)警8系統(tǒng)應(yīng)用雷暴體識(shí)別、追蹤和預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用雷暴體識(shí)別、追蹤和預(yù)警9系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面PPI顯示系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面PPI顯示10系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面地理信息顯示系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面地理信息顯示11系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面水平風(fēng)場顯示系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面水平風(fēng)場顯示12系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面組合反射率和雷暴體結(jié)果顯示系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)用主操作界面VAD風(fēng)場計(jì)算結(jié)果顯示系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面VAD風(fēng)場計(jì)算結(jié)果顯示14系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面RVS和RHI顯示系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面RVS和RHI顯示15系統(tǒng)應(yīng)用主操作界面VAD顯示系統(tǒng)應(yīng)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(diǎn)的選擇；水平風(fēng)場反演（至今尚沒有適應(yīng)各種天氣系統(tǒng)的方法）

VAD，計(jì)算幾何，動(dòng)力方程 VAD只能獲得垂直廓線 計(jì)算幾何方法需要若干假定，若VAP的風(fēng)場連續(xù) 動(dòng)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(shí)別； 雷暴體的時(shí)間序列追蹤（新生、分裂、合并、消亡）； 雷暴體的移動(dòng)路徑、強(qiáng)度預(yù)警； 四維空間識(shí)別、追蹤和預(yù)警； 評(píng)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(fēng)場反演算法完全四維空間的雷暴體識(shí)別、追蹤和預(yù)警其它常規(guī)觀測資料和衛(wèi)星資料的導(dǎo)入與顯示臨近預(yù)報(bào)、短時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)未來發(fā)展更多水平風(fēng)場反演算法18海洋遙感信息提取通用技術(shù)平臺(tái)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(yīng)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(tái)研制背景19研制背景十五-863資助北京大學(xué)、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(yīng)用根據(jù)海洋遙感信息的特點(diǎn)，面向我國海洋系列衛(wèi)星應(yīng)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)科學(xué)視算技術(shù)和可視化建模技術(shù)，在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下研制成功具有中國自主知識(shí)版權(quán)的“海洋遙感信息提取通用技術(shù)平臺(tái)”。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(tái)。該平臺(tái)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(xué)模型等緊密地結(jié)合，并實(shí)現(xiàn)信息的多維動(dòng)態(tài)顯示。五個(gè)方面開展研究：平臺(tái)總體設(shè)計(jì)；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(dòng)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(jí)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(dá)、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(dòng)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(lǐng)域的多要素時(shí)間動(dòng)態(tài)規(guī)則網(wǎng)格資料疊加顯示；支持其它領(lǐng)域的多要素離散點(diǎn)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(diǎn)、線、面顯示屬性編輯工具；基于地理坐標(biāo)和圖像坐標(biāo)的量算工具；一個(gè)功能強(qiáng)大的圖像格式轉(zhuǎn)換工具；功能強(qiáng)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(jí)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(yīng)用總體操作界面系統(tǒng)應(yīng)用總體操作界面26系統(tǒng)應(yīng)用地理信息點(diǎn)、線、多邊形、面常用地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件格式導(dǎo)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(jí)索引管理

數(shù)據(jù)坐標(biāo)地理坐標(biāo)經(jīng)緯度獲取或計(jì)算地理投影變換三維圖形坐標(biāo)三維幾何變換二維窗口顯示坐標(biāo)數(shù)據(jù)坐標(biāo)地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)坐標(biāo)換算地理投影逆變換三維圖形坐標(biāo)三維幾何逆變換二維窗口顯示坐標(biāo)數(shù)據(jù)顯示過程數(shù)據(jù)獲取過程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)應(yīng)用地理信息點(diǎn)、線、多邊形、面數(shù)據(jù)坐標(biāo)地理坐標(biāo)經(jīng)緯度獲取27系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料28系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料,不同投影變換系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料,不同投影變換29系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料,不同資料的同步關(guān)聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料,不同資料的同步關(guān)聯(lián)30系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料,三維觀察系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料,三維觀察31系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料常用處理－直方圖均衡化：對(duì)遙感影像進(jìn)行直方圖均衡化操作－高通濾波：對(duì)遙感影像進(jìn)行高通濾波操作－低通濾波：對(duì)遙感影像進(jìn)行低通濾波操作－中值濾波：對(duì)遙感影像進(jìn)行中值濾波操作－均值濾波：對(duì)遙感影像進(jìn)行均值濾波操作－RGB->HIS：對(duì)遙感影像進(jìn)行RGB->HIS操作－HIS->RGB：對(duì)遙感影像進(jìn)行HIS->RGB操作－亮度調(diào)整：對(duì)遙感影像進(jìn)行亮度調(diào)整操作－對(duì)比度調(diào)整：對(duì)遙感影像進(jìn)行對(duì)比度調(diào)整操作－直方圖拉伸：對(duì)遙感影像進(jìn)行直方圖拉伸操作－自定義濾波：對(duì)遙感影像進(jìn)行自定義濾波操作－K-L變換：對(duì)遙感影像進(jìn)行K-L變換操作－K-L逆變換：對(duì)遙感影像進(jìn)行K-L逆變換操作系統(tǒng)應(yīng)用衛(wèi)星資料常用處理－直方圖均衡化：對(duì)遙感影像進(jìn)行直方圖32系統(tǒng)應(yīng)用導(dǎo)入的衛(wèi)星資料HY1-CCD：海洋一號(hào)衛(wèi)星CCD的1B數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為浮點(diǎn)型。HY1-COCTS：海洋一號(hào)衛(wèi)星水色儀（COCTS）的1B數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型為浮點(diǎn)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(fēng)云一號(hào)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(hào)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(yīng)用導(dǎo)入的衛(wèi)星資料HY1-CCD：海洋一號(hào)衛(wèi)星CCD的133系統(tǒng)應(yīng)用多種資料綜合顯示系統(tǒng)應(yīng)用多種資料綜合顯示34系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)格資料的分析與顯示二維網(wǎng)格………………………………TimeVart1t2tmtiv1v2vjvnm個(gè)時(shí)間步、n個(gè)要素的MTVGrids架構(gòu)，每一個(gè)方框代表一個(gè)二維網(wǎng)格……系統(tǒng)應(yīng)用網(wǎng)格資料的分析與顯示二維網(wǎng)格………………35系統(tǒng)應(yīng)用影像格式轉(zhuǎn)換工具系統(tǒng)應(yīng)用影像格式轉(zhuǎn)換工具36系統(tǒng)應(yīng)用可視化建模系統(tǒng)應(yīng)用可視化建模37系統(tǒng)應(yīng)用算子類型算子表達(dá)式格式代數(shù)運(yùn)算圖像對(duì)應(yīng)元相加<raster>+<raster>圖像對(duì)應(yīng)元相減<raster>-<raster>圖像對(duì)應(yīng)元相乘<raster>*<raster>圖像對(duì)應(yīng)元相除<raster>/<raster>圖像對(duì)應(yīng)元取模<raster>MOD<raster>邏輯運(yùn)算圖像對(duì)應(yīng)元與<raster>AND<raster>圖像對(duì)應(yīng)元或<raster>OR<raster>圖像對(duì)應(yīng)元異或<raster>XOR<raster>圖像對(duì)應(yīng)元取反NOT<raster>關(guān)系運(yùn)算(柵格)大于<raster>><raster>小于<raster><<raster>等于<raster>=<raster>不等于<raster>!=<raster>關(guān)系運(yùn)算(參數(shù))大于<raster>><float>小于<raster><<float>等于<raster>=<float>不等于<raster>!=<float>增強(qiáng)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(dá)式格式增強(qiáng)操作亮度調(diào)整Birghtness_Adjust(<Raster>,<longNumber>)對(duì)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(yùn)算圖形區(qū)域運(yùn)算Matrix(<Raster>,<matrix>)圖像預(yù)處理輻射定標(biāo)CalCuRad(<Raster>)投影轉(zhuǎn)換Project(<Raster>,<floatNLat>,<fl