基于粒子流轨迹追踪算法的三维空间风场动态模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种三维空间风场动态模拟方法，该方法包括：(1)基于读入的空间风场数据形成空间网格场；(2)在网格场内随机生成多个风场粒子并初始化，且生成粒子管理器以存储粒子的移动轨迹、步长和生命值；(3)当粒子当前时刻的步长不超过最大步长且生命值小于生命周期时，基于当前时刻的位置利用三线性插值法计算粒子下一时刻的位置并存入粒子管理器的移动轨迹存储器中，且使步长和生命值加一；反之则标记粒子死亡并删除死亡粒子；(4)在各个时刻，依据每一粒子的移动轨迹存储器中存储的位置，绘制出不闭合多线段并刷新。本发明专利技术可以更加直观、高效地动态模拟出三维空间风场，并很好地展示出三维风场的立体空间结构。

【技术实现步骤摘要】
基于粒子流轨迹追踪算法的三维空间风场动态模拟方法
本专利技术涉及一种三维空间风场模拟方法，尤其涉及一种根据预处理好的气象研究预报模式WRF(TheWeatherResearchandForecastingModel)数据基于粒子流轨迹追踪算法来实现三维空间风场模拟的方法。
技术介绍
随着气象系统的发展、环境监测业务的开拓以及遥测基站的建设，越来越多的气象数据得以更加快捷便利的获取。这些获取的数据规模是海量的、多维的、多时空的。同时，时空数据挖掘技术、地学信息技术以及科学计算可视化技术的不断成熟发展也使得研究利用这些海量数据成为可能。其中，对气象数据进行可视化，目的在于简化体量，优化结构，使得气象数据得以简单直观地展现出其内部隐藏的一些特征信息，有利于气象从业者和相关领域研究人员得以快速直观地获取所需的分析结果。气象WRF数据作为气象系统的中尺度预报模式数据，具有多层次、格网化等结构特点，在天气预报、要素分析和自然景观研究中都占有非常重要的位置。风场数据是WRF模式中典型的矢量场数据。通过科学可视化技术，对风场数据进行三维空间的动态展示，可以直观展示不同气压层、不同时间、不同剖面的风场本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维空间风场动态模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)基于读入的空间风场数据形成空间网格场；(2)在网格场内随机生成多个风场粒子并初始化，且生成粒子管理器以存储粒子的移动轨迹、步长和生命值，所述移动轨迹记录粒子各个时刻的位置；(3)当粒子当前时刻的步长不超过最大步长且生命值小于生命周期时，基于当前时刻的位置利用三线性插值法计算粒子下一时刻的位置并存入粒子管理器的移动轨迹存储器中，且使步长和生命值加一；反之则标记粒子死亡并删除死亡粒子；(4)按一定时间间隔重复执行步骤(3)，依据各个时刻每一粒子的移动轨迹存储器中存储的位置，绘制出不闭合多线段并刷新。

【技术特征摘要】
1.一种三维空间风场动态模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)基于读入的空间风场数据形成空间网格场；(2)在网格场内随机生成多个风场粒子并初始化，且生成粒子管理器以存储粒子的移动轨迹、步长和生命值，所述移动轨迹记录粒子各个时刻的位置；(3)当粒子当前时刻的步长不超过最大步长且生命值小于生命周期时，基于当前时刻的位置利用三线性插值法计算粒子下一时刻的位置并存入粒子管理器的移动轨迹存储器中，且使步长和生命值加一；反之则标记粒子死亡并删除死亡粒子；(4)按一定时间间隔重复执行步骤(3)，依据各个时刻每一粒子的移动轨迹存储器中存储的位置，绘制出不闭合多线段并刷新。2.根据权利要求1所述的三维空间风场动态模拟方法，其特征在于，步骤(1)具体包括：根据读入的数据形成带有序号的空间网格场，对网格场的行、列和高度层进行标号，以通过标号对空间网格场进行索引。3.根据权利要求1所述的三维空间风场动态模拟方法，其特征在于，在步骤(2)中，对风场粒子初始化包括通过随机函数产生各个风场粒子的当前时刻的位置、步长和生命值的初始值。4.根据权利要求1所述的三维空间风场动态模拟方法，其特征在于，在步骤(3)中，基于当前时刻的位置通过插值法计算当前时刻的速度具体包括：(3.1)基于粒子的当前时刻的位置确定该粒子所属空间网格的索引值；(3.2)基于索引值确定所属空间网格的八个顶点的速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕硕本，周浩，贡毓成，路明月，汤智，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32