机场Doppler雷达气象应用系统课件

ATRadar:机场Doppler雷达气象应用系统MARS:海洋遥感信息提取通用技术平台王洪庆北京大学物理学院大气科学系科学视算组ATRadar:机场Doppler雷达气象应用系统王洪庆1机场Doppler雷达气象应用系统系统概述系统主要功能系统结构系统应用关键技术系统未来发展机场Doppler雷达气象应用系统系统概述2系统概述机场Doppler雷达与一般Doppler天气雷达系统研制的目的系统的应用范围系统的特点雷达体扫描机场Doppler雷达气象应用系统风场信息雷暴信息降水信息强对流天气监测、预警系统概述机场Doppler雷达与一般Doppler天气雷达雷3系统主要功能雷达体扫描资料、地理信息的综合显示径向速度资料的模糊区域识别和消除；基于单仰角扫描资料的VAD垂直风廓线和散度廓线计算；基于VAP方法的水平风场反演；基于多仰角体扫资料的组合反射率网格资料生成；基于体扫描资料的任意两点RVS垂直剖面的提取；基于组合反射率资料的雷暴体识别与追踪。系统主要功能雷达体扫描资料、地理信息的综合显示4系统结构整个系统由三个运行程序构成：主操作界面（ATRadar），径向速度模糊区域识别、消除以及水平风场反演（WindRetriever），组合反射率生成和雷暴体识别与追踪（StormTracker）。三个执行程序可以独立运行，也可以同时运行。其中WindRetriever和StormTracker具有自己独立的对话框和运行环境，是后台资料处理和气象信息反演模块。系统结构整个系统由三个运行程序构成：主操作界面（ATRada5系统结构主操作界面主要负责体扫描资料的装入与显示、地理信息的装入与显示、水平风场反演结果的装入与显示、雷暴体追踪结果的装入与显示、VAD垂直风廓线和散度廓线的计算和显示、RVS的提取与显示等。三个执行程序都是内部独立时钟控制器控制的准实时执行程序，都在指定的资料目录下监测最新的雷达体扫描资料。WindRetriever程序监测到新的雷达资料后，立即进行径向速度资料的模糊区域识别和消除，并按照退模糊后的径向速度资料完成多层水平风场反演（使用VAP方法）。上述结果自动存储到指定的目录下，供主操作界面使用。StormTracker程序监测到新的雷达资料后，立即生成组合反射率网格资料，进行雷暴体的识别，并按照前面不超过10个时间步的雷暴体识别、追踪结果，完成新的雷达资料中雷暴体的追踪。上述结果自动存储到指定的目录下，供主操作界面使用。系统结构主操作界面主要负责体扫描资料的装入与显示、地理信息的6系统应用模糊区域消除和风场反演系统应用模糊区域消除和风场反演7系统应用雷暴体识别、追踪和预警系统应用雷暴体识别、追踪和预警8系统应用雷暴体识别、追踪和预警系统应用雷暴体识别、追踪和预警9系统应用主操作界面PPI显示系统应用主操作界面PPI显示10系统应用主操作界面地理信息显示系统应用主操作界面地理信息显示11系统应用主操作界面水平风场显示系统应用主操作界面水平风场显示12系统应用主操作界面组合反射率和雷暴体结果显示系统应用主操作界面组合反射率和雷暴体结果显示13系统应用主操作界面VAD风场计算结果显示系统应用主操作界面VAD风场计算结果显示14系统应用主操作界面RVS和RHI显示系统应用主操作界面RVS和RHI显示15系统应用主操作界面VAD显示系统应用主操作界面VAD显示16关键技术径向速度模糊消除（至今尚未完全解决）

一维径向，二维图像连续，多仰角三维体扫描

困难：不模糊起始点的选择；水平风场反演（至今尚没有适应各种天气系统的方法）

VAD，计算几何，动力方程 VAD只能获得垂直廓线 计算几何方法需要若干假定，若VAP的风场连续 动力方程：同化方法，若干假定；雷暴体的追踪（若干技术问题尚未解决）

雷暴体的定义； 雷暴体的识别； 雷暴体的时间序列追踪（新生、分裂、合并、消亡）； 雷暴体的移动路径、强度预警； 四维空间识别、追踪和预警； 评判等。关键技术径向速度模糊消除（至今尚未完全解决）17系统未来发展更多水平风场反演算法完全四维空间的雷暴体识别、追踪和预警其它常规观测资料和卫星资料的导入与显示临近预报、短时预报系统未来发展更多水平风场反演算法18海洋遥感信息提取通用技术平台研制背景系统概述系统主要功能系统结构系统应用关键技术系统未来发展海洋遥感信息提取通用技术平台研制背景19研制背景十五-863资助北京大学、国家海洋信息中心、国家海洋卫星中心、武汉适普软件公司20余人参加，已经在福建示范区试应用根据海洋遥感信息的特点，面向我国海洋系列卫星应用的需要，结合成熟的海洋遥感信息提取方法，利用组件式软件开发技术、多维动态数据科学视算技术和可视化建模技术，在个人计算机Windows操作系统环境下研制成功具有中国自主知识版权的“海洋遥感信息提取通用技术平台”。研制背景十五-863资助20系统概述研究开发基于Windows环境下的组件式海洋遥感数据处理与信息提取通用软件平台。该平台具备多种海洋卫星遥感数据接收和快速处理，以及专门的海洋信息提取和分析能力，能将海洋遥感数据、矢量数据、气象观测数据、海洋调查数据以及与之相关的数学模型等紧密地结合，并实现信息的多维动态显示。五个方面开展研究：平台总体设计；组件式海洋遥感数据处理与分析模块开发；海洋遥感信息的多维动态显示；可视化用户通用建模工具开发等。系统概述研究开发基于Windows环境下的组件式海洋遥感数据21系统主要功能支持多种卫星传感器的多级遥感影像和产品；支持常用的海洋遥感影像处理；内含常用的海洋遥感信息反演组件；组件式特定专题信息反演集成接口；遥感图像及其产品的多种表达、显示方式；支持常用的遥感图像处理；基于数据直接驱动的多类型地理信息综合叠加；支持多种常用地理信息系统数据格式；支持DEM地形高程数据的叠加显示；支持其它领域的多要素时间动态规则网格资料叠加显示；支持其它领域的多要素离散点资料叠加显示；支持5种常用的地理投影变换；简单、直接的操作控制（缩放、旋转和平移）；多文档显示方式以及多遥感影像的同步关联显示；统一的点、线、面显示属性编辑工具；基于地理坐标和图像坐标的量算工具；一个功能强大的图像格式转换工具；功能强大且使用方便的遥感信息反演过程建模工具；数十种常用图像格式输出。系统主要功能支持多种卫星传感器的多级遥感影像和产品；22系统结构总体结构系统结构总体结构23系统结构数据流程系统结构数据流程24系统结构卫星资料处理流程系统结构卫星资料处理流程25系统应用总体操作界面系统应用总体操作界面26系统应用地理信息点、线、多边形、面常用地理信息系统数据文件格式导入：MapInfo的MIF，ArcView的SHP，ArcInfo的E00等DEM高程资料（三维曲面）地理信息三级索引管理

数据坐标地理坐标经纬度获取或计算地理投影变换三维图形坐标三维几何变换二维窗口显示坐标数据坐标地理坐标数据坐标换算地理投影逆变换三维图形坐标三维几何逆变换二维窗口显示坐标数据显示过程数据获取过程坐标转换系统应用地理信息点、线、多边形、面数据坐标地理坐标经纬度获取27系统应用卫星资料系统应用卫星资料28系统应用卫星资料,不同投影变换系统应用卫星资料,不同投影变换29系统应用卫星资料,不同资料的同步关联系统应用卫星资料,不同资料的同步关联30系统应用卫星资料,三维观察系统应用卫星资料,三维观察31系统应用卫星资料常用处理－直方图均衡化：对遥感影像进行直方图均衡化操作－高通滤波：对遥感影像进行高通滤波操作－低通滤波：对遥感影像进行低通滤波操作－中值滤波：对遥感影像进行中值滤波操作－均值滤波：对遥感影像进行均值滤波操作－RGB->HIS：对遥感影像进行RGB->HIS操作－HIS->RGB：对遥感影像进行HIS->RGB操作－亮度调整：对遥感影像进行亮度调整操作－对比度调整：对遥感影像进行对比度调整操作－直方图拉伸：对遥感影像进行直方图拉伸操作－自定义滤波：对遥感影像进行自定义滤波操作－K-L变换：对遥感影像进行K-L变换操作－K-L逆变换：对遥感影像进行K-L逆变换操作系统应用卫星资料常用处理－直方图均衡化：对遥感影像进行直方图32系统应用导入的卫星资料HY1-CCD：海洋一号卫星CCD的1B数据，数据类型为浮点型。HY1-COCTS：海洋一号卫星水色仪（COCTS）的1B数据，数据类型为浮点型。NOAA/AVHRR：NOAA系列卫星AVHRR传感器1B数据，数据类型为16位整型，包括两种不同的1B数据格式。FY1C/1D：风云一号卫星1B数据，数据类型为16位整型数据。MODIS（HDF）：Terra/Aqua卫星的MODIS－1B数据，HDF格式，数据类型为16位整型。CBERS：中巴资源卫星数据，数据类型为8位整型。SeaWiFS：SeaStar卫星的SeaWiFS传感器1B数据，数据类型为16为整型。SZ-3/CMODIS：神州三号飞船CMODIS传感器1B数据，数据类型为16位整型。Radarsat/ScanSAR：加拿大Radarsat卫星ScanSAR数据，数据类型为8位整型。GMS：日本GMS卫星1A数据，数据类型为8位整型。系统应用导入的卫星资料HY1-CCD：海洋一号卫星CCD的133系统应用多种资料综合显示系统应用多种资料综合显示34系统应用网格资料的分析与显示二维网格………………………………TimeVart1t2tmtiv1v2vjvnm个时间步、n个要素的MTVGrids架构，每一个方框代表一个二维网格……系统应用网格资料的分析与显示二维网格………………35系统应用影像格式转换工具系统应用影像格式转换工具36系统应用可视化建模系统应用可视化建模37系统应用算子类型算子表达式格式代数运算图像对应元相加<raster>+<raster>图像对应元相减<raster>-<raster>图像对应元相乘<raster>*<raster>图像对应元相除<raster>/<raster>图像对应元取模<raster>MOD<raster>逻辑运算图像对应元与<raster>AND<raster>图像对应元或<raster>OR<raster>图像对应元异或<raster>XOR<raster>图像对应元取反NOT<raster>关系运算(栅格)大于<raster>><raster>小于<raster><<raster>等于<raster>=<raster>不等于<raster>!=<raster>关系运算(参数)大于<raster>><float>小于<raster><<float>等于<raster>=<float>不等于<raster>!=<float>增强操作直方图均衡化His_Equa(<raster>,<longGrade>LUT拉伸LUT_Stretch(<Raster>,<intBand>,<floatRadio>)算子类型算子表达式格式增强操作亮度调整Birghtness_Adjust(<Raster>,<longNumber>)对比度调整Contrast_Adjust(<Raster>,<longNumber>)RGB->HISRGB2HSI(<Raster>,<intR>,<intG>,<intB>,<intH>,<intS>,<intI>)HIS->RGBHSI2RGB(<Raster>,<intH>,<intS>,<intI>,<intR>,<intG>,<intB>)图形区域运算图形区域运算Matrix(<Raster>,<matrix>)图像预处理辐射定标CalCuRad(<Raster>)投影转换Project(<Raster>,<floatNLat>,<fl