基于Web的临近空间大气风场实时自适应可视化方法技术

本发明专利技术提出一种基于Web的临近空间大气风场实时自适应可视化方法，根据视域范围的动态变化实时自适应的调整粒子数量和分布区域，使得不同视点高度和不同视域范围内均能获得合适的粒子数量和密度，并基于粒子追踪的方法生成合适密度的流线，进而表达该区域的临近空间大气风场运动特征，既能完整地表达大气风场的整体变化趋势，也能更加细致地刻画大气风场的局部细节特征，实现了不同分辨率下大气风场逼真流畅地动态可视化。

【技术实现步骤摘要】
基于Web的临近空间大气风场实时自适应可视化方法
本专利技术涉及3D可视化与临近空间大气风场交叉
，主要涉及一种基于Web的临近空间大气风场实时自适应可视化方法。
技术介绍
距离地面约20～100km的临近空间大气是地球大气的重要组成部分，其复杂的状态变化和动力学扰动直接影响临近空间飞行器的安全、航空航天活动和无线信息传输等人类活动，且对气候变化有着重要影响。临近空间大气风场是表征临近空间大气环境的重要参量之一，采用可视化方式直观揭示临近空间大气风场的时空分布状况和变化规律，对增进临近空间大气环境的理解具有重要意义。临近空间大气风场数据既含有风速大小信息又含有风速方向信息，是一种矢量场数据。目前比较常用的矢量场数据可视化方法主要分为以下几种：(1)以点图标法为代表的直接可视化方法；(2)采用矢量线的几何可视化方法；(3)纹理可视化方法；(4)特征可视化方法。然而，这些方法都有各自的缺陷。其中，点图标法和纹理法更适用于二维矢量可视化，在三维表达方面分别存在图标二义性和纹理遮挡的问题；基于特征的方法更加注重特征提取，其可视化结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Web的临近空间大气风场实时自适应可视化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：/nS1：获取临近空间大气风场数据，并对所述数据进行预处理，获得大气风场风速PNG图片；/nS2：基于所述PNG图片和鼠标事件操作获取视点高度，确定视域范围和初始化粒子数量，自适应动态初始化放置种子点；/nS3：根据所述自适应动态初始化种子点，迭代更新粒子位置，生成动态流线；/nS4：基于所述动态流线，对种子点进行颜色映射和透明度控制；/nS5：基于cesium的坐标转换和流线可视化渲染输出，即对所述流线的坐标进行转换，并结合颜色映射和透明度来绘制流线，最终获得在三维虚拟地球上的临近空间大气风场可视化。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于Web的临近空间大气风场实时自适应可视化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：获取临近空间大气风场数据，并对所述数据进行预处理，获得大气风场风速PNG图片；
S2：基于所述PNG图片和鼠标事件操作获取视点高度，确定视域范围和初始化粒子数量，自适应动态初始化放置种子点；
S3：根据所述自适应动态初始化种子点，迭代更新粒子位置，生成动态流线；
S4：基于所述动态流线，对种子点进行颜色映射和透明度控制；
S5：基于cesium的坐标转换和流线可视化渲染输出，即对所述流线的坐标进行转换，并结合颜色映射和透明度来绘制流线，最终获得在三维虚拟地球上的临近空间大气风场可视化。


2.根据权利要求1所述的基于Web的临近空间大气风场实时自适应可视化方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
S11：通过扫描FTP数据服务器实时获取临近空间大气风场4D垂直分层数据；
S12：将所述4D垂直分层数据通过降维转换成2D网格数据，再通过双线性插值法，得到规则二维网格数据；
S13：将所述规则二维网格数据制作成大气风场风速PNG图片，再基于前端对时间、高度层的交互式选择方式，将所述大气风场风速PNG图片通过网络传输给前端。


3.根据权利要求2所述的基于Web的临近空间大气风场实时自适应可视化方法，其特征在于，所述步骤S12～S13具体为：
将临近空间大气风场4D垂直分层数据通过时间降维转换成系列时刻的3D风场数据；再通过高度降维，将所述3D风场数据转换成系列高度的2D风场网格数据；然后将所述2D风场网格数据从标量空间转换到RGB色彩空间，生成大气风场风速PNG图片。


4.根据权利要求1所述的基于Web的临近空间大气风场实时自适应可视化方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
S21：对所述PNG图片中全局视域范围内的种子点数量进行初始化；
S22：通过视点高度和相机位置获取当前视域范围，并根据视点高度变化实时计算当前视域范围内种子点...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹勤，范湘涛，邰志敏，杜小平，简洪登，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11