本发明专利技术实施例公开了一种台风风场三维可视方法及装置，包括：获取台风数据集和ERA5再分析数据集，根据台风数据获取台风行径路线和确定台风风场范围，并得到台风风场范围内的网格数据；根据ERA5再分析数据集计算压力坐标下的垂直速度，并计算得到不同风级的风级强度等值面；根据网格数据和压力坐标下的垂直速度绘制三维风速粒子，以及根据风级强度等值面绘制三维等值面。实施例根据台风数据集和ERA5再分析数据集进行数据的提取和分析处理，得到台风范围内不同等级的风场等值面，并通过三线性差值渲染风速粒子运动，按照台风行径播放，可直观体现台风行径过程中风力的变化等情况，可以显示台风大致形状、风力大小、整体影响范围等，体现的信息更加全面和直观。体现的信息更加全面和直观。体现的信息更加全面和直观。
【技术实现步骤摘要】
一种台风风场三维可视方法及装置
[0001]本专利技术涉及气象分析
，具体涉及一种台风风场三维可视方法及装置。
技术介绍
[0002]近年来，传感技术、数据存储、计算能力和软件结构的进步使得工业界数据驱动的建模和仿真能力大幅提升，另一方面，更精细化、更可靠的模式预报数据和资料同化产品也提供了更丰富的台风渲染素材。准确分析台风的三维结构对于了解台风的演变过程、强度及范围，改善台风预报意义重大。以往的诸多文献中，为分析台风三维结构设计了种类繁多的二维视图，以期用多重视角的平面图像尽可能完整地还原真实的三维可视化结构。然而，如果能以三维图像立体展示台风，许多类别的二维分析图像序列都可以用一张图直观地表现出来。
[0003]目前，气象科学领域正在迅速采用大规模数据密集型分析的范例来理解复杂且不断变化的地球系统，三维仿真技术已被普遍在台风、龙卷、雷达回波反演等研究领域试用。然而，目前基于webGL的台风风场三维可视化方案大多数采用地面矢量风场和三维图片的展现形式。展示的效果并不直观，也不太全面。
技术实现思路
[0004]针对所述缺陷，本专利技术实施例公开了一种台风风场三维可视方法及装置，其在空间立体上体现台风信息，更加全面和直观。
[0005]本专利技术实施例第一方面公开了一种台风风场三维可视方法，包括：
[0006]响应于台风三维可视化指令，获取台风数据集和ERA5再分析数据集，所述台风数据集包括CMA热带气旋最佳路径数据集，根据所述台风数据获取台风行径路线；
[0007]基于所述台风数据集确定台风风场范围，并基于所述台风风场范围和所述ERA5再分析数据集得到台风风场范围内的网格数据；
[0008]根据所述网格数据和所述ERA5再分析数据集计算压力坐标下的垂直速度，并计算得到不同风级的风级强度等值面；
[0009]根据所述压力坐标下的垂直速度绘制三维风速粒子，以及根据所述风级强度等值面绘制三维等值面。
[0010]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，所述基于所述台风风场范围和所述ERA5再分析数据集得到台风风场范围内的网格数据，包括：
[0011]基于所述ERA5再分析数据集获取等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量、温度、垂直速度；
[0012]根据所述台风风场范围对等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量、垂直速度、温度进行裁切得到台风风场范围内的网格数据。
[0013]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，根据所述ERA5再分析数据集计算压力坐标下的垂直速度具体为根据所述等压面水平风速分量、等压面垂直风速分
量、温度和垂直速度计算压力坐标下的垂直速度。
[0014]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，所述根据所述等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量、温度和垂直速度计算压力坐标下的垂直速度，并计算得到不同等级的风级强度等值面，包括：
[0015]根据静力平衡方程：dp＝
‑
ρgdz和状态方程：p＝ρRT得到其中，R＝2.8704
×
103cm2kg/gks2 T＝273.16+t(℃)g＝980.655cm/s2，t为温度，w为垂直速度；
[0016]根据所述等压面水平风速分量和等压面垂直风速分量计算得到对应的风速并转换为风力等级；
[0017]根据所述风力等级计算得到不同等级的风级强度等值面，并得到三角网格顶点数据。
[0018]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，根据所述网格数据和所述压力坐标下的垂直速度绘制三维风速粒子，包括：
[0019]基于所述等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量和压力坐标下的垂直速度构建三维网格；
[0020]创建三维风速粒子，通过三线插值法计算三维网格中三维风速粒子每一帧所在的位置；
[0021]进行实时渲染，并当所述三维风速粒子运动到三维网格范围外或者超过预设粒子运动最大周期时，对所述三维风速粒子的状态进行重置，进入下一次的运动周期。
[0022]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，所述基于所述台风数据集确定台风风场范围，包括：
[0023]根据台风数据集获取台风当前时刻的中心经纬度；
[0024]以所述中心经纬度为中心，构建12
°
边长的正方形为台风风场范围。
[0025]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，不同风级的风级强度等值面包括7级风等值面、10级风等值面、12级风等值面。
[0026]本专利技术实施例第二方面公开一种台风风场三维可视装置，包括：
[0027]数据采集单元：用于响应于台风三维可视化指令，获取台风数据集和ERA5再分析数据集，所述台风数据集包括CMA热带气旋最佳路径数据集，根据所述台风数据获取台风行径路线；
[0028]数据处理单元：用于基于所述台风数据集确定台风风场范围，并基于所述台风风场范围和所述ERA5再分析数据集得到台风风场范围内的网格数据；
[0029]数据计算单元：用于根据所述网格数据和所述ERA5再分析数据集计算压力坐标下的垂直速度，并计算得到不同风级的风级强度等值面；
[0030]可视绘制单元：用于根据所述压力坐标下的垂直速度绘制三维风速粒子，以及根据所述风级强度等值面绘制三维等值面。
[0031]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，所述基于所述台风风场范围和所述ERA5再分析数据集得到台风风场范围内的网格数据，包括：
[0032]基于所述ERA5再分析数据集获取等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量、温度、垂直速度；
[0033]根据所述台风风场范围对等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量、垂直速度
进行裁切得到台风风场范围内的网格数据。
[0034]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，根据所述ERA5再分析数据集计算压力坐标下的垂直速度具体为根据所述E等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量计算压力坐标下的垂直速度。
[0035]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，所述根据所述等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量计算压力坐标下的垂直速度，包括：
[0036]根据静力平衡方程：dp＝
‑
ρgdz和状态方程：p＝ρRT得到其中，R＝2.8704
×
103cm2kg/gks2 T＝273.16+t(℃)g＝980.655cm/s2，t为温度，w为垂直速度。
[0037]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，根据所述压力坐标下的垂直速度绘制三维风速粒子，包括：
[0038]基于所述网格数据和压力坐标下的垂直速度构建三维网格；
[0039]创建三维风速粒子，通过三线插值法计算三维网格中三维风速粒子每一帧所在的位置；
[0040]进行实时渲染，并当所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种台风风场三维可视方法，其特征在于，包括：响应于台风三维可视化指令，获取台风数据集和ERA5再分析数据集，所述台风数据集包括CMA热带气旋最佳路径数据集，根据所述台风数据获取台风行径路线；基于所述台风数据集确定台风风场范围，并基于所述台风风场范围和所述ERA5再分析数据集得到台风风场范围内的网格数据；根据所述ERA5再分析数据集计算压力坐标下的垂直速度，并计算得到不同风级的风级强度等值面；根据所述网格数据和所述压力坐标下的垂直速度绘制三维风速粒子，以及根据所述风级强度等值面绘制三维等值面。2.根据权利要求1所述的台风风场三维可视方法，其特征在于，所述基于所述台风风场范围和所述ERA5再分析数据集得到台风风场范围内的网格数据，包括：基于所述ERA5再分析数据集获取等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量、温度和垂直速度；根据所述台风风场范围对等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量、垂直速度、温度进行裁切得到台风风场范围内的网格数据。3.根据权利要求2所述的台风风场三维可视方法，其特征在于，根据所述ERA5再分析数据集计算压力坐标下的垂直速度具体为根据所述等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量、温度和垂直速度计算压力坐标下的垂直速度。4.根据权利要求3所述的台风风场三维可视方法，其特征在于，所述根据所述等压面水平风速分量、等压面垂直风速分量、温度和垂直速度计算压力坐标下的垂直速度，并计算得到不同等级的风级强度等值面，包括：根据静力平衡方程：dp＝
‑
ρgdz和状态方程：p＝ρRT得到其中，R＝2.8704
×
103cm2kg/gks2 T＝273.16+t(℃)g＝980.655cm/s2，t为温度，w为垂直速度；根据所述等压面水平风速分量和等压面垂直风速分量计算得到对应的风速并转换为风力等级；根据所述风力等级计算得到不同等级的风级强度等值面，并得到三角网格顶点数据。5.根据权利要求2所述的台风风场三维可视方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：何燕霞，朱有麟，阮强，
申请(专利权)人：雾实福建科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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