云图动态三维可视化
三维点云数据中的形状特征提取
三维点云数据中的形状特征提取一、三维点云数据概述三维点云数据是现实世界中物体表面或空间的点的集合，每个点包含其在三维空间中的坐标信息。
这种数据形式广泛应用于计算机视觉、机器人学、地理信息系统等领域。
三维点云数据的获取通常通过激光扫描、结构光扫描、立体视觉等技术实现。
点云数据的特点是能够精确地反映物体的几何形状和空间位置，但同时也伴随着大量的数据点，这给数据处理和分析带来了挑战。
1.1 三维点云数据的获取三维点云数据的获取方法多样，包括但不限于以下几种：- 激光扫描：通过发射激光束并接收其反射回来的光，计算光束飞行时间或相位差来确定物体表面点的三维坐标。
- 结构光扫描：投射特定的光条纹或光点阵列到物体表面，通过摄像头捕捉到的图像与已知的光模式进行匹配，计算出物体表面的三维坐标。
- 立体视觉：利用两个或多个摄像头从不同角度观察同一物体，通过三角测量法计算出物体表面的三维坐标。
1.2 三维点云数据的特点三维点云数据具有以下特点：- 高密度：能够提供物体表面的高密度采样，精确反映物体的细节。
- 无序性：点云数据中的点是无序排列的，没有固定的组织结构。
- 大数据量：由于高密度采样，点云数据通常包含大量的点，数据量庞大。
- 多维度：除了三维坐标信息，点云数据还可以包含颜色、强度、法线等多维度信息。
二、形状特征提取的重要性形状特征提取是从三维点云数据中识别和提取出能够代表物体形状的关键信息。
这些特征对于物体识别、分类、建模等任务至关重要。
有效的形状特征提取能够减少数据处理的复杂性，提高算法的效率和准确性。
2.1 形状特征提取的应用场景形状特征提取在多个领域有着广泛的应用，包括：- 物体识别：通过比较物体的形状特征来识别和分类不同的物体。
- 机器人导航：提取环境中的障碍物形状特征，帮助机器人进行路径规划。
- 医学影像分析：从医学扫描数据中提取形状特征，辅助疾病诊断和手术规划。
- 文物保护：提取文物的形状特征，用于文物的数字化存档和修复。
气象数据可视化技术的应用探讨
气象数据可视化技术的应用探讨在当今数字化的时代，气象数据的重要性日益凸显。
从日常的天气预报到气候变化研究，从农业生产规划到航空航天安全，气象数据都发挥着至关重要的作用。
然而，这些海量且复杂的数据如果仅仅以原始的数字和表格形式呈现，往往难以被人们直观理解和有效利用。
此时，气象数据可视化技术应运而生，它如同一把神奇的钥匙，打开了气象数据宝库的大门，让我们能够更清晰、更深入地洞察气象的奥秘。
气象数据可视化技术是什么呢？简单来说，它就是将气象领域中那些复杂的、抽象的数据，通过图形、图像、动画等直观的方式展现出来。
这样一来，无论是专业的气象工作者还是普通大众，都能够更轻松地理解和分析气象信息。
在天气预报中，气象数据可视化技术的应用最为常见。
我们每天在电视、手机上看到的天气预报图，就是气象数据可视化的成果。
通过色彩丰富的地图、动态的气象图标和直观的数值显示，我们能够快速了解未来一段时间内的天气变化趋势，比如气温的高低、降雨的可能性、风力的大小等。
比如，当我们看到一幅用不同颜色标识出温度分布的地图时，很容易就能判断出哪些地区较为寒冷，哪些地区较为炎热。
而动态的云图则能让我们直观地看到云层的移动方向和速度，从而预测降雨的大致时间和范围。
对于农业生产来说，气象数据可视化技术更是具有重要的指导意义。
农民们可以通过可视化的气象数据，了解到不同时间段的气候条件，从而合理安排农作物的种植、灌溉和收获。
比如，通过可视化的降水数据，农民能够知道某个地区在特定季节的降水分布情况，进而决定是否需要增加灌溉设施；通过对气温变化的可视化展示，他们可以选择适合当地气候的农作物品种，以提高产量和质量。
此外，气象灾害的预警信息通过可视化技术呈现后，能够让农民提前做好防范措施，减少灾害带来的损失。
在航空航天领域，气象数据可视化技术同样不可或缺。
飞行员和航天工作人员需要准确掌握飞行路线上的气象状况，以确保飞行安全。
通过可视化技术，他们可以直观地看到气流的运动、风暴的位置和强度等关键信息。
一种基于地基云图的三维云场景建模与可视化方法[发明专利]
![一种基于地基云图的三维云场景建模与可视化方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1254126fe418964bcf84b9d528ea81c758f52e89.png)
专利名称：一种基于地基云图的三维云场景建模与可视化方法专利类型：发明专利
发明人：陈雨璇,陈静
申请号：CN202111589721.7
申请日：20211223
公开号：CN114332364A
公开日：
20220412
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种基于地基云图的三维云场景建模与可视化方法，由CPU从二维的地基云图中提取积云图像区域，计算云基高度和云团厚度作为三维积云建模的参数。
根据上述两种参数确定构成积云模型的所有体素中心点的位置信息，作为顶点阵列传入GPU，在GPU的几何着色器阶段根据顶点阵列绘制所有积云体素，最后进入GPU的片段着色器阶段，根据每个体素与云团中心点的距离确定云的密度值，根据密度值计算体素的颜色从而实现三维云场景建模和可视化一体化。
本发明以体素作为最小几何单位，基于GPU构建三维积云模型并在三维场景中实现可视化，提高了三维积云建模的效率，同时满足在三维地理场景中流畅漫游的需求。
申请人：武汉大学
地址：430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学
国籍：CN
代理机构：武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：王琪
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气象数据驱动的三维云增强绘制方法
小型微型计算机系统Journal of Chinese Computer Systems 2021年6月第6期 Vol.42 No. 6 2021气象数据驱动的三维云增强绘制方法秦绪佳，赵铮，柯玲玲，郑红波，马骥(浙江工业大学计算机科学与技术学院，杭州310032)E-mail ：z h b@zjut. edu. cn摘要：基于气象数据直接体绘制的方法对三维云进行可视化时，如果使用低精度、少层级的网格数据就会造成模拟数据在垂 直方向上相对稀少，从而导致云面会十分粗糙、渲染效果缺乏真实性.为了解决这个问题，本文提出一种利用纹理噪声引入随机 抖动从而使云面细节丰富、有较强真实感的方法.首先生成3D Perlin噪声纹理并采样，再和气象数据的原始纹理以不同的比例 进行融合.该方法可以让三维云整体有更好的立体感以及更佳的视觉感受.此外，仅仅用数值模拟绘制云虽然已经模拟了光的 反射和吸收，但并未涉及到光的散射效应，所以使用数值模拟绘制出来的云真实感仍旧不够.为了绘制出更具有真实感的三维 云，本文结合C o o k T or ra nc e光照模型和双向反射分布函数（B R D F)对传统光照模型进行改进.此改进模型考虑了材质微平面 对光照的影响，运用到对三维云的可视化中，可以得到真实感较强的三维云仿真效果.关键词：三维云仿真;体绘制；随机扰动;Cook Torrance光照模型;双向反射分布函数中图分类号：T P391 文献标识码:A文章编号=1000-1220(2021 )06-1297*073D Cloud Enhancement Rendering Method Driven by Meteorological DataQIN Xu-jia,ZHAO Zheng,KE Ling-ling,ZHENG Hong-bo,MA Ji(School of Computer Science and Technology .Zhejiang University of Technology .Hangzhou 310032 .China)A bstract：When 3D cloud is visualized based on the method of direct volume rendering of meteorological data,if the grid data with low accuracy and few levels is used,the simulation data will be relatively rare in the vertical direction,resulting in very rough cloud surface and lack of authenticity in rendering effect. In order to solve this problem, this paper proposes a method to introduce random jitter into the texture noise so as to make the cloud surface more detailed and realistic. Firstly,3D Perlin noise texture is generated and sampled,and then fused with the original texture of meteorological data in different proportions. This method can make the three-dimensional cloud as a whole have better stereoscopic sense and better visual perception. In addition, although the reflection and absorption of light have been simulated by using numerical simulation to draw clouds, the scattering effect of light has not been involved, so the sense of reality of clouds drawn by numerical simulation is still insufficient. In order to draw a more realistic 3D cloud,this paper combined Cook Torrance lighting model and bidirectional reflection distribution function ( BRDF) to improve the traditional lighting mcxiel. This improved model takes the effect of material microplane on illumination into consideration, and when applied to the visualization of 3D cloud,the 3D cloud simulation effect with strong sense of reality can be obtained.Key words：3D cloud simulation；volume rendering；random disturbance；cook torrance illumination model；BRDFi引言云可分为三大云族，十大云属，是一种自然现象.它们是 由聚集在空气中的微尘周围的水分子产生的水滴或冰晶散射 产生的.云没有特定的表面，也没有清晰的边界，且晶体结构 时时刻刻都在变化,表面呈现出的透明度也不断在改变.每一 朵云都是不尽相同的,所以对云的可视化也是十分复杂的.现 在存在的一些有不错视觉效果的云仿真方法大多依赖于数学 模型，而这些模型都十分复杂且计算成本相对较高.所以对三 维云景的绘制要达到高效率和高仿真效果是当前计算机图形 学领域面临的一大挑战.对三维云的可视化在很多日常仿真应用中都是不可或缺的.在很多游戏中,尤其是在大型网游中，云仿真技术的水平 对游戏场景的真实感影响极大，真实感较强的云仿真可以使 场景更逼真，用户的体验感也会更好;在飞行视景仿真系统中，云层效果的真实以及良好的实时性也是至关重要的;在气 象研究中，真实的气象数据可以反映真实的天气情况，对气象 的研究、气象的预报等都有极大的意义,云作为气象数据中不 可或缺的一部分,对真实气象数据的深人研究和利用都十分 重要.关于云的外在形态仿真方式主要有体素模拟、基于纹理 噪声、数值模拟、交互式模拟、粒子系统以及云图仿真等方法. 体素模拟方面,Kajiya等人[|]利用体积网格内的密度来表示 云，将数据存在体素中，并开发光的散射方程，利用光线追踪收稿日期:2020>06>01收修改稿日期:2020祝-28基金项目：国家自然科学基金项目（61702455 ,61672妨2，619〇2350)资助；浙江省自然科 学基金项目（LY20P020025)资助.作者简介:秦绪佳，男，1968年生，博士，教授，博士生导师,C C F会员，研究方向为计算机图形学、图像处理；赵铮，女，1997年生，硕士研究生，研究方向为图像处理;柯玲玲，女，1993年生，硕士研究生，研究方向为图像处理；郑红波，女，1977年生，博 士，讲师,研究方向为图像处理、地理信息系统;马骥，男，1985年生，博士，讲师，研究方向为数据可视化.1298小型微型计算机系统2021 年法绘制云景.Harris121提出了一种具有十分逼真效果的交互式 云模拟，通过体素模型进行三维云仿真,得到了极佳的仿真效 果.纹理噪声方面，陈华光等人[3]提出用Perlin噪声建模、指 数函数锐化、H L S颜色模型转换等生成静态云彩图像，然后 用静态云彩方法得到任意长度的云图，最后用V C ++和O p e n G L及纹理映射方法将云彩置人虚拟环境中，产生实时 和逼真的动态云效果;唐勇等人~提出了一种使用多种噪声 混合实时模拟体积云的方法.数值模拟方面,L u k&ov&M e d-vid'o v6等人[5]提出了新的隐式显式（I M E X)有限体积云动 力学数值模拟方案，来实现云动力学的数值模拟;蒋立辉等人[6]提出了一种基于体绘制技术的方法，来改进光照模型以 模拟逼真的三维云场景.交互式模拟方面,Z h e n b a o Liu[7]等 人将云建模、云散射、云渲染等典型方法集成到一个整体方案 中，提出了一种根据实时飞行仿真的要求而定制的交互式云 仿真方案;B o u t h o r s等人[8]提出了一个表示积云形状的模型，储存重叠的准球形粒子的层次结构进行建模.粒子系统方面，Y o n g h u a X i e等人[9]根据云的特征（如颜色、大小、形状），设 计球形粒子系统进行建模，给出这些球形粒子的初始颜色、大 小、形状等属性，实现W R F云数据的建模，再引人光照模型 对建模粒子进行渲染和仿真.程飞等人[1°]简化了云辐射模 型，并用M o d t r a n软件对整个场景的大气透射率和辐射率进 行计算,再通过G P U的并行处理对整个数据进行采样模拟出 大气辐射传输效应，最后通过O G R E的粒子系统模拟出三维 云体.云图仿真方面，申闫春等人[i n首先利用M i c a ps3.0处 理卫星云图提取二维云图像，然后从中提取云的三维信息并 对其进行空间填充，最后利用Billboard算法实现三维立体云 仿真;谢晓方等人n2]以卫星云图原始数据为数据源，从中提 取定位和定标信息,进行坐标和投影变换，生成云图数字高程 模型（D E M)从而实现三维云景仿真.陈国栋等人[13]提出一 种三维矢量场建模方法,采用纹理的空间分布特征通过矢量 积运算建模，并利用流线追踪算法进行可视化操作.想要得到真实性较高的云的颜色就需要模拟其内部的光 照效果.胡香等人[M]提出了一种利用云的多向前方散射特性 建立的体云光照模型，效果逼真，与真云一样具有银色的边 缘.Xiaoyan H u等人提出了一种简单的实时云建模与绘制方法，通过模拟云粒子在二维平面上的投影运动而形成云的 密度，然后使用一种实时近似散射的算法来渲染.但这类模型 忽略光的多向散射，只计算视点方向的外散射,只适用于描述 低散射率的光照效果但不能处理云团等高散射率媒介的光散 射问题.Z he ng w e i S u i等人[|6]认为云是一个收集来自太阳光 的粒子集合，而三维云是用八叉树索引和粒子系统建模的，故 使用散射光模型和广告牌技术来渲染它.开始先使用传统的R a y Casting算法来绘制三维云，为了 提高绘制和渲染的速度，还使用了光栅化求交、提前光线终止 法和G P U加速等方式.因为所使用的网格数据精度不够高、层级较少使得模拟数据在垂直方向上较为稀少，导致云表面 十分粗糙、渲染缺乏真实性.为了改善这些问题，本文在传统 体绘制R a y Casting算法的基础上，生成3D Perlin噪声纹理 并采样,再和气象数据的原始纹理以不同的比例进行融合.用 这样的方式对云表面产生随机扰动，增加所绘制云的真实感. 最后，因为涉及到材质的各向异性，本文还使用了一种结合Cook Torrance光照模型和双向反射分布函数（B R D F)的新的光照模型，以此来模拟光的散射，从而进一步增强仿真效果.2基于G P U的Ray Casting算法绘制三维云由于现在常用的光线投射算法三线性插值运算,需要基 于G P U，会产生一定时延.所以本文利用G P U高效的浮点算 术功能来加快渲染.首先把体数据载人到显存之中，再用一个 与其等大的三维纹理表示，其中和这个三位纹理相对应的集 合对象被称作代理几何.这样可以很好的解决G P U无法直接 访问内存数据的问题.本章中R a y Casting算法的代理几何为 立方体，需要将其先转换映射到三维球体上，最后和光线相交 计算得到采样点位置.2.1气象体数据源及数据格式1) 体数据源气象数据有结构化、规则的网格数据，也有非结构化的散 乱数据.前者是通过天气模型得到的;后者是利用气象观测得 到的真实数据.气象观测指的是研究测量和观测地球大气中 温度、湿度、大气气压、降水、云量等气象.非结构化的气象观 测数据可通过插值、重采样转化成结构化数据.2) 数据格式本文利用通过气象观测得到的真实数据作为研究数据 源.该数据源涉及到相对湿度、降水量、雷达数据等.其中相对 湿度使用的数据集是在不同的压强下每3小时进行一次采样 获得，以〇时为起点，总共获得80个样本•一共有361 x 181 个格点数据,每个格点占据4个字节,存储的是单精度的浮 点数.type 106 T799模式2017年06月04日20时00分200hPa^9对湿度030小时预报(0602) 2017 06 04 20 00 030 2001.000 1.000 0.0 360.0 -90.0 90.0361 18110.00-20.00 110.00 0%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 96 % % % 96 96 % % % % % % 0 0 0 0 00000000000000 0 99 99 99 99 99 99 99 99 98 98 98 98 98 97 97 9797 97 96%%%%95 95 95 95 95 94 94 94 94 94 9393 93 93 93 93 93 92 92 92 92 92 92图1相对湿度预报格点数据实例Fig.1A n example of grid data for re la ti ve humidity prediction 图i为本实验所用到的一个相对湿度预报格点数据实 例.前4行为数据头，存储的是数据类型、描述信息、数据采样 的相关信息以及数据经讳度的相关信息等.从第5行开始存 储数据部分,数据按先纬度向后经度的顺序存放.图1中所示 数据是106类数据，该数据的描述信息为“T799模式2017年 06月04日20时00分200h P a相对湿度030小时预报(0602) 该数据是从2017年6月4日20:00开始采样的，并 且在200百帕压强的条件一共采样了 30小时.数据采样从经 度0。
简述三维可视化的基本原理和特点
简述三维可视化的基本原理和特点
三维可视化是一种使用三维图形来展示数据和模型的技术。
其基本原理是将数据或模型中的信息映射到三维空间中，并通过计算机图形学技术生成三维图像。
三维可视化的特点包括：
1. 直观性：三维可视化能够将复杂的数据或模型以直观的方式呈现出来，使人更容易理解。
2. 真实性：三维可视化能够准确地表达数据或模型中的信息，使得呈现的效果更为真实。
3. 交互性：三维可视化允许用户通过交互来探索数据和模型，例如旋转、缩放和平移等操作。
4. 可解释性：三维可视化可以提供更多的上下文信息，使得用户能够更好地理解数据和模型。
5. 可扩展性：三维可视化可以处理大规模的数据和模型，同时也可以应用于不同的领域和场景。
总的来说，三维可视化是一种强大而灵活的工具，可以帮助人们更好地理解和分析复杂的数据和模型。
三维可视化设计
详细描述
建筑师可以使用三维设计软件创建三维 模型，直观地展示建筑外观、内部布局 和细节设计。
实践二：产品展示的三维可视化
详细描述
通过三维模型，展示产品的外观 和细节设计，突出产品特色和优 势。
可视化产品的内部结构和功能原 理，帮助消费者更好地理解产品 特点和使用方式。
3D建模技术
几何建模
使用点、线、面等几何元改变模型形状，如 3ds Max的Editable Poly。
程序化建模
通过算法和编程语言生成模型，如 用Python调用Blender API。
光照与材质
光照模型
理解光源类型（如点光源、方向 光源、聚光灯）和光照属性（如 颜色、强度、衰减）。
城市规划
通过三维可视化技术展示城市规划方案，使规划师和决策者更直观地了解城市 空间布局和景观设计。
产品设计与展示
产品原型
利用三维可视化技术制作产品原型，方便设计师进行修改和 优化。
产品展示
通过三维可视化技术展示产品外观、结构和功能，提高产品 展示效果和用户体验。
影视与游戏制作
特效制作
在影视制作中，三维可视化技术用于制作特效和场景，增强视觉效果。
VS
发展
随着计算机硬件和软件技术的不断进步， 三维可视化设计的技术和应用也在不断发 展。目前，三维可视化设计已经广泛应用 于建筑、游戏开发、电影制作、工业设计 、教育等领域。未来，随着虚拟现实、增 强现实等技术的普及和应用，三维可视化 设计将会在更多的领域得到应用和发展。
02
CATALOGUE
三维可视化设计的技术基础
增强现实
空间数据三维可视化及三维分析
空间数据三维可视化及三维分析空间数据的三维可视化及分析是指将空间数据（如地理、地球物理、气象、遥感等数据）转化为具有三维结构的图形，以便进行更深入的分析和理解。
本文将介绍三维可视化和分析的相关原理、技术和应用。
一、三维可视化的原理和技术三维可视化是指将空间数据通过计算机技术和图形学的方法转化为具有三维结构和深度感的图像。
其原理和技术主要包括以下几个方面：1.数据获取和预处理：空间数据的获取包括地理测量、遥感影像获取等，预处理则包括数据校正、投影转换、无效数据处理等。
这些步骤是获取高质量、准确的空间数据的基础。
2.空间数据模型：空间数据常使用的模型包括栅格模型和矢量模型，栅格模型是将地理空间数据划分为规则的栅格单元，矢量模型则是通过点、线、面等图元来表示地理空间对象。
栅格模型适用于连续数据，如遥感影像，矢量模型适用于离散、不规则数据，如地理要素。
3.三维数据呈现：三维数据的呈现主要通过图形渲染技术来实现，包括三维图元的建模和投影、光照和阴影效果的处理等。
同时，还可以应用贴图技术和纹理映射等技术实现真实感渲染，提升可视化效果。
4.交互和导航：通过交互技术和用户界面实现对三维模型的控制和导航。
用户可以通过鼠标、触控屏等方式对模型进行缩放、旋转、平移等操作，以获得更好的观察角度和空间感。
5.动态三维可视化：除了静态的三维图像，还可以通过时间维度来展示动态场景的演变过程，如气象变化、城市发展等。
通过动态可视化，可以更好地理解和分析空间数据的变化规律和趋势。
二、三维空间数据分析的应用三维空间数据分析是在三维可视化基础上，进一步对空间数据进行量化、模拟、预测等分析和推理。
以下是几个常见的应用案例：1.地震监测与预测：通过地震监测仪器获取的地震数据可以进行三维可视化，以便更好地理解地震带、地震发生的空间分布、震源深度等，进而对发生地震的原因和机制进行分析和预测。
2.3D城市规划与建模：借助三维可视化和分析技术，可以对城市的地形、建筑物、道路等进行建模和分析，为城市规划和土地利用提供支持。
三维可视化
三维可视化什么是三维可视化？三维可视化是一种利用计算机技术将数据以三维空间的形式进行表示和展示的方法。
在传统的二维平面可视化中，数据以平面直角坐标系进行表示，而三维可视化则将数据从平面扩展到了空间，使得人们可以以更直观、更真实的方式来理解和分析数据。
三维可视化可以用于各种不同领域，例如科学研究、医学、工程设计等。
通过将数据以三维形式呈现，人们可以更清晰地观察数据之间的关系和趋势，发现其中的模式和规律，进而进行更深入的分析和研究。
三维可视化的应用科学研究在科学研究中，三维可视化可以帮助科学家更好地理解和分析复杂的科学现象和实验数据。
例如，在物理学中，科学家通过将三维空间中的粒子运动轨迹可视化，来研究粒子之间的相互作用和力学性质；在气象学中，科学家可以利用三维可视化来展示大气层的三维结构和气候变化趋势。
医学在医学领域，三维可视化可以帮助医生更准确地诊断病情和制定治疗方案。
例如，在影像学中，医生可以将CT、MRI 等医学图像进行三维重建，以便更好地观察人体器官的结构和病变情况；在手术模拟中，医生可以利用三维可视化技术来模拟手术过程，提前规划手术路径和操作步骤，减少手术风险。
工程设计在工程设计中，三维可视化可以帮助工程师更好地设计和优化产品和系统。
例如，在建筑设计中，工程师可以使用三维可视化工具来展示建筑物的外观和内部结构，以便客户更好地理解和评估设计方案；在机械工程中，工程师可以利用三维可视化来模拟机械零件的运动和装配过程，以便进行设计优化和故障排除。
三维可视化的工具和技术建模软件在三维可视化中，建模软件是一种常用的工具，用于将数据转换为三维模型。
建模软件通常提供了丰富的建模工具和操作，可以让用户根据实际需求创建和编辑三维模型。
常见的建模软件包括AutoCAD、SolidWorks、Blender等。
渲染引擎渲染引擎是一种用于将三维模型转化为图像的软件工具。
渲染引擎通过计算光照、材质和阴影等因素，将三维模型渲染成逼真的图像。
气象数据可视化技术的研究与实践
气象数据可视化技术的研究与实践气象数据对于我们理解和预测天气变化、应对自然灾害以及进行科学研究都具有至关重要的意义。
然而，这些数据往往复杂且庞大，如果仅仅以原始的数字和表格形式呈现，很难被人们直观地理解和分析。
因此，气象数据可视化技术应运而生，它将抽象的数据转化为直观的图形、图像和动画，帮助我们更好地洞察气象现象背后的规律和趋势。
一、气象数据的特点和类型气象数据具有多源性、时空性和复杂性等特点。
多源性意味着数据可以来自各种观测手段，如地面气象站、卫星、雷达等。
这些不同来源的数据在精度、分辨率和覆盖范围上可能存在差异。
气象数据的类型也非常丰富，包括气温、气压、湿度、风速、风向、降水等基本气象要素，以及云图、大气环流模式等更复杂的信息。
此外，还有历史气象数据和实时监测数据之分。
二、气象数据可视化的重要性气象数据可视化的重要性不言而喻。
首先，它能够帮助气象工作者更快速、准确地分析数据。
通过直观的图表和图像，他们可以更容易地发现数据中的异常值、趋势和模式，从而做出更精准的天气预报和气候预测。
对于普通公众来说，气象数据可视化可以使他们更清晰地了解天气状况。
比如，以色彩鲜明的地图展示不同地区的气温分布，或者以动态的图表展示未来几天的天气变化趋势，都能让人们更好地安排出行和生活。
在应对自然灾害方面，气象数据可视化更是发挥着关键作用。
例如，在台风来临前，通过可视化技术展示台风的路径、强度和可能影响的区域，能够为政府部门的应急决策提供有力支持，帮助民众提前做好防范措施，减少灾害损失。
三、气象数据可视化技术的方法1、地图可视化地图是气象数据可视化中最常用的载体之一。
将气象要素以不同的颜色、符号或纹理映射到地理地图上，可以清晰地展示气象现象的空间分布。
例如，用颜色梯度表示气温的高低，用箭头表示风向等。
2、折线图和柱状图折线图常用于展示气象数据随时间的变化趋势，如气温的日变化、月变化或年变化。
柱状图则适用于比较不同地区或不同时间段的气象数据，如降水量的对比。
三维地形在气象影视节目中的应用
三维地形在气象影视节目中的应用摘要三维地形是三维气象影视节目创作中最基本、也是最重要的元素之一。
公路、铁路、文字、标志物等元素只有以三维地形为基础才有意义;泥石流、崩塌、滑坡、水库溃坝、淹没等气象地质灾害的三维动态模拟,也必须以三维地形为基础,才更加直观、形象。
文章就三维气象影视节目创作中,地形元素、三维图表、三维云图、粒子等如何与三维地形结合进行了探讨。
关键词三维;地形;气象影视;元素;粒子;渲染中图分类号6212文献标识码a文章编号1674-6708(201 0)27-0001-020 引言电视是公众获取气象信息的最主要来源之一,充分利用媒体优势和资源优势,把气象信息真正融合到气象影视节目中,让公众在欣赏节目的同时获取所需的信息,是气象影视人永远的课题。
实现气象影视节目由平面示意向三维写实的跨越,使气象影视节目以更加精确真实的内容、更加生动形象的视觉效果呈现给观众,将是气象影视节目创作从创意到实现的一次重大变革。
要实现全三维气象影视节目创作,首先要实现云系、气流、雨雪、冰雹、泥石流等元素的三维立体化描述与实时显示,其次把这些元素落脚在三维地形上,让这种三维立体形式有意义。
因此,把地形元素、三维图表、三维云系、粒子系统与三维地形的有机结合将直接关系到节目的整体效果。
1 地形元素1.1 点状元素地名、标识、天气符号、动画等视觉元素和三维地形共同组成了三维气象影视节目的基本环境。
地名和标志性建筑等标识物是长期不变或少变的,通过地理信息系统得到这些信息后,以三维形式建成标识库,根据需要有选择的显示,并可以进行实时编辑、存储等操作。
天气现象可通过两种方式创建素材库,一种是用三维天气符号来表示天气现象,现在的气象影视节目基本上都是采用这种方式,其特点是操作简单,已经在公众心目中形成固有的模式,但是当需要与三维地形配合时就明显存在缺憾;另一种是以三维地形为基础,模拟真实的天气现象,这种方式在模拟局地气象地质灾害时,具有无法比拟的优势,其特点是形象、直观、生动。
三维云图仿真系统设计与实现
三维云图仿真系统设计与实现王连杰;韦群【摘要】为了提高云团的观测准确率,提出了利用红外云图夜间能够成像的特点,研究云图中灰度值与云团高度值存在的关系,利用该对应关系构建出云图的三维模型,计算各像素点的顶点法向量,对模型中各个像素点进行着色,最终设计并实现三维云图仿真系统.该系统能够有效解决云图的三维显示问题,极大地提高了云图的真实感,具有很强的实际意义.【期刊名称】《软件》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】5页(P151-155)【关键词】计算机应用技术;仿真;红外云图;三维模型【作者】王连杰;韦群【作者单位】航天工程大学,北京 101400;西昌卫星发射中心,四川西昌 615000;航天工程大学,北京 101400【正文语种】中文【中图分类】TP391.90 引言随着卫星遥感技术的不断发展，气象卫星通过搭载的各种气象遥感器，能够从太空进行全方位、全天候观测，观测的内容包括云图的拍摄、云顶温度和水汽、臭氧等内容，这些数据经地面站处理后，可以得到红外云图、水汽图以及可见光云图。
然而，基层台站目前接收的云图数据基本上都是二维云图，用户根据云图的颜色不同，对云图进行分析。
对比三维云图而言，二维云图不能反应云团的垂直分布特征，对台风、低涡等天气系统反应不够直观，真实感较差。
由于云状能够直接反应的大气的活动状态，国内外众多学者开展了云图的三维可视化研究。
主要有申闫春等从二维云图中提取云的三维信息，并利用改进的Billboard算法对其进行空间填充实现三维立体云的仿真[1]；Mark J.Harris等人利用前向散射的云阴影算法，在运行过程中利用一阶各向异性散射和帧对帧的相干性加快云的绘制速度，构建出的三维云图仿真算法[2]；还有郭胜等利用实时的红外云图数据，在数字地球上采用OGS三维渲染技术，实现云图的三维显示[3]。
前人的众多研究，都为本文奠定了很强的理论基础[4-5]。
本文将采用基层台站接收的红外云图数据，利用OpenGL图形和模型库，研究构建云图的三维模型，设计并实现三维云图仿真系统，该系统将极大的方便岗位人员掌握云团的变化情况，具有很强的现实意义。
卫星天气应用平台(SWAP)简介及本地化应用
卫星天气应用平台(SWAP)简介及本地化应用李林惠;宝乐尔【摘要】卫星天气应用平台(SWAP)主要面向从事天气预报的专业技术人员和科研人员,提供了静止气象卫星资料的处理应用和分析显示平台.预报员通过该平台可以方便快速的获取、显示和分析静止气象卫星资料,为短期、短时临近天气预报提供依据,发挥静止气象卫星资料及产品在天气预报和分析中的作用.目前自治区及盟市气象台均安装了该平台,并实现了本地化应用,有效地支撑了预报业务对高分辨率卫星资料的需求.【期刊名称】《内蒙古科技与经济》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】2页(P83-84)【关键词】SWAP系统;静止卫星;本地化;业务应用【作者】李林惠;宝乐尔【作者单位】内蒙古气象局,内蒙古呼和浩特010051;阿拉善盟气象局,内蒙古阿拉善盟750306【正文语种】中文【中图分类】N945随着我国空间测控卫星技术的发展，气象卫星系列化、业务化的逐步实现，利用卫星获取和接收的气象资料极为丰富，其中高时空分辨率的静止卫星云图及其产品在气象业务领域得到了广泛的应用，成为天气分析和预报制作的重要依据。
卫星天气应用平台(SWAP)为中国气象局各业务单位、各省市气象局提供静止气象卫星资料的应用支持。
该平台主要面向国家级、省地级气象局及县级气象台站一线业务人员，为其提供交互式的静止卫星资料和产品专业分析工具，以实现各种静止气象卫星资料和产品在天气分析和预报中的应用。
结合内蒙古天气特点、预报业务需求，内蒙古气象台及时引进安装了SWAP系统，对系统进行了本地化和业务开发应用。
平台提供的功能均已实现，数据接收正常，系统运行稳定，逐步实现了业务化运行，并向盟市气象台站推广了该平台。
基于SWAP平台，针对内蒙古暴雨天气，研究建立基于静止卫星云图的暴雨模型，提炼暴雨或短时强降水的云图预报指标，开展暴雨强对流云团的判识、追踪、预警等研究工作，切实提高应用卫星资料的科技水平。
基于MNF文件的柔性体云图动画的实现
Ｍ ｏ ｅｉ ａ ¨ ｄ ｌｃ ｌ
，
（ ｏａ Ｃ ｏ ｉａ ｓ 、 性 体 整体 属 性 （ ｌ ａ Ｂ ｄ Ｎ ｄｌ ｏｒ ｎｔ ） 柔 ｄ ｅ Ｇｏ ｌ ｏｙ ｂ
Ｐｏ ｅｔ ｓ包 括质量 、 心和惯 性张量 等 ） 特征 值相 ｒｐｒｅ ， ｉ 质 、 关 数据 （ ｉｅｖｌｅ ， Ｅｇｎ ａ ｓ包括 特征 值 、 率 、 义质 量 和 ｕ 频 广
模 型．
为节 点 Ｐ相对 于柔 性 体 局部 坐 标 系 未 变 形 时
（） ３ 编译 求 解 ． 对模 型进 行 编译 ， 成 方 程 ； 先 生 再 对方 程 进 行 翻译 ， 成 Ｃ代 码 ； 后 执 行 Ｃ代 码 生 最 实 现求解 ， 成结果 文件 ． 生 （） ４ 结果读 取 ． 取 求解 结 果 文件 ， 动 画显 示 读 为 和曲线 显示作 准备 ． （ ） 画显 示 ． ５动 利用 ＭＮ Ｆ文 件 和结 果 文件 创 建 三 维几何 模 型 ， 并进 行 云图动 画仿真 ．
刚柔耦合 多体 动力 学模 型． （ ） 画显 示 ． ＭＮ ２动 从 Ｆ文 件 中 提 取 节 点 坐 标 、
点 才 拥 有 该 部 分 数 据 ） 单 位 （ ｎｔ） 界 面 点 、 Ｕｉ 、 ｓ
（ ｎ ｒ ｃ Ｎ ｄ ｓ Ｉｔ ｆ ｅ ｏｅ ）以 及 ９ 个 惯 性 时 不 变 矩 阵 ｅａ
（ｎａｉ ｔ １ ９ 等 数据 ， Ｉｖｒ ｎｓ ～ ） ａ 建立 基于 Ｍｏｅｃ 达 的 ｄｌａ表 ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｄｕ ｏ ｔ ｅ ｄ ｆ ｉｎ ｙ ｉ ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｙ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｏ ｅ Ｃ ｉ ｅ ｅ ｍｕ ｔ ｄ ｍａｎ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃｅ ｃ ｎ ｔ ｅ ｆ ｘｂ ｅ ｂ ｄ ｉ ｌｔ ｆ ｔ ｈ ｎ ｓ ｌ 。 ｏ ｉ ｉ ｌ ｔ ｉ ｌ ｏ ｈ ｉ ｏ
arcgis三维可视化步骤
arcgis三维可视化步骤「ArcGIS三维可视化步骤」- 3000-6000字长文回答引言：ArcGIS是地理信息系统（GIS）行业中最重要和广泛使用的软件之一。
它提供了丰富的地理数据分析和可视化功能，赋予用户以深入了解地理数据的能力。
其中三维可视化是ArcGIS的重要功能之一，使用户能够以三维空间的方式呈现和分析地理数据。
本文将一步一步地介绍ArcGIS中进行三维可视化的步骤。
第一步：数据准备进行三维可视化之前，首先需要准备好相关的地理数据。
这些数据可以是矢量数据（如点、线、面）、栅格数据（如高程、影像）或者点云数据（如激光雷达数据）。
确保数据的完整性和准确性非常重要，因为任何不准确或缺失的数据都可能影响到最终的可视化结果。
第二步：创建三维场景在ArcGIS中创建一个三维场景是进行三维可视化的必要步骤。
在ArcScene或ArcGlobe中打开ArcGIS软件，在“文件”菜单下选择“新建”>“三维场景”选项，或者直接点击工具栏上的“新建三维场景”按钮。
在弹出的对话框中，选择适当的坐标系统和投影方式，并设定场景的基本属性，如名称、描述等。
第三步：导入和管理数据将准备好的地理数据导入到创建好的三维场景中。
这可以通过将数据文件直接拖拽到场景中，或者在“文件”菜单下选择“导入”>“导入数据”选项来实现。
在导入数据时，需要注意数据的坐标系统和投影方式是否与场景一致，如果不一致，则需要进行投影转换。
第四步：设置数据属性和风格在导入数据后，可以通过设置数据的属性和风格，使其更好地适应三维场景的呈现需求。
选择要设置属性和风格的图层，在“图层”菜单下选择“属性表”选项，可以对数据的属性进行编辑。
在“图层”菜单下选择“符号化”选项，可以对数据的外观进行设置，如颜色、样式、透明度等。
第五步：调整场景视角调整场景的视角是使三维可视化更具吸引力和可读性的重要步骤。
在ArcScene或ArcGlobe中，可以使用鼠标平移、旋转和缩放场景，以获得最佳的视角。
实景三维建模内业处理软件简介-云建模平台
航测内业软件简介千寻云图（FindPixel）是千寻位置云端3D高精度实景重建平台，集高精度定位、云计算、专业三维建模引擎等技术于一身。
基于时空大数据平台，FindPixel能够快速处理用户上传的照片，为用户输出相应的实景三维模型，并具备服务无限扩展的能力。
千寻云图服务，需要用户提供一组对静态建模主体不同角度的航拍照片作为输入数据源，并加入各种可选额外辅助数据，如 POS 信息、相控点信息后，根据输入的数据大小，输出高分辨率的带有真实纹理的可测量三维模型。
航测云服务允许3D 重建引擎的并行计算，可成倍提升建模处理效率，无需高端硬件支持，这款基于云的高性能服务可自动处理工程数据并生成三维模型。
1、 使用来自不同相机和传感器的图像，支持无人机挂载的多种型号的相机，利用所获得的图像格式和元数据来制作三维模型2、支持七参数转换3、支持分块空三，支持多边形绘制和 KML 文件上传4、执行自动空中三角测量和三维重建，通过自动识别每张照片的相对位置和方向，充分校准所有图像，利用自动三维重建、纹理映射及对捆绑关系和重建约束的重新处理，可确保得到高度精确的模型。
5、发布和查看支持 Web 的模型可在 Web 上浏览并以可视化方式呈现三维模型6、测量和分析模型数据在 Web 三维视图界面，可精确测量距离、体积和表面积7、支持 FindTrace 融合（即适配千寻翼）项目管理界面项目数据导入项目预览空三结果三维重建步骤三维重建模型结果大师智慧云建模客户端，建模效果好，可在没有POS、畸变参数、相机内参进行全自动建模。
大师智慧云建模客户端项目列表大师智慧云模型在线查看功能•飞马起司云建模平台项目管理•飞马起司平台云建模，需要设置相机信息，POS信息目前情况视需要购买注册码的，国外版有显示演示模型。
cfd计算结果的静态及动态可视化显示方法
cfd计算结果的静态及动态可视化显示方法
静态可视化显示方法：
1. 等值线图：将计算结果表示为等值线，可以清晰地显示不同数值范围的结果分布情况。
2. 矢量图：将计算结果表示为矢量箭头，箭头的长度和方向表示结果的大小和方向，可以用于显示流场的速度分布。
3. 色彩图：将计算结果表示为不同颜色的图像，颜色的深浅表示结果的大小，可以用于显示温度场、压力场等。
4. 灰度图：将计算结果表示为灰度的图像，灰度的深浅表示结果的大小，可以用于显示浓度场等。
动态可视化显示方法：
1. 动画：将计算结果通过一系列图像的连续播放形成动画，可以直观地展示结果随时间的变化。
2. 时间演化曲线：将计算结果随时间的变化以曲线的形式展示，可以观察结果的趋势和周期性变化。
3. 粒子轨迹：将计算结果表示为粒子的运动轨迹，可以用于显示流体的流线和湍流结构。
4. 三维可视化：将计算结果以三维的形式呈现，可以更全面地展示结果的空间分布和形状。
以上是一些常见的静态和动态可视化显示方法，具体应用可以根据计算结果的特点和需求选择合适的方法进行显示。
基于气象卫星数据的三维云景可视化方法
基于气象卫星数据的三维云景可视化方法
李晓望;王文珂;李思昆
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2013(25)9
【摘要】云景可视化是计算机图形学和虚拟现实领域的研究热点之一。
目前基于气象卫星数据的三维云景可视化方法大部分是基于二维卫星云图,无法真实反映云的三维信息。
提出一种基于云顶温度/云高/云光学厚度卫星产品数据的三维云景直接可视化方法。
该方法将整个空间视为由不同密度粒子构成的区域,首先得到粒子的分布函数,再由分布函数得到粒子的半径、密度等属性信息,完成云粒子模型构建;然后利用大气物理学相关知识计算粒子的光学参数;最后通过求解光在云粒子中的传播方程来得到云的三维可视化效果。
实验结果表明该方法可以产生具有较高真实感的三维云景。
【总页数】5页(P2055-2059)
【作者】李晓望;王文珂;李思昆
【作者单位】国防科学技术大学计算机学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
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粒度建模的海量AIS数据三维可视化索引方法研究5.基于局部坐标基的测井数据三维可视化方法
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【CN110163972A】一种基于OpenGL的三维有限元模型及响应云图显示方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910284479.9(22)申请日 2019.04.10(71)申请人 东南大学地址 210000 江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人 刘子昂 何东泽 李彦斌 费庆国 戴松乔 陶沛冉 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限公司 32200代理人 许方(51)Int.Cl.G06T 17/20(2006.01)G06T 17/10(2006.01)(54)发明名称一种基于OpenGL的三维有限元模型及响应云图显示方法(57)摘要本发明提出了一种基于OpenGL的三维有限元模型及响应云图显示方法，针对目前有限元软件后处理可视化的空白、后处理可视化相关程序严重依赖软件平台或者系统平台、无法针对后处理显示程序进行二次开发、无法实现大模型的有限元模型和相关结果文件的快速显示等问题，基于Windows下的QT平台的OpenGL库，考虑了大模型文件的读取效率，编写了大模型文件的相关显示算法。
该方法能够准确地实现对三维有限元模型文件进行读取，对单元、坐标、节点等信息进行存储。
同时，通过OpenGL相关绘图函数实现对于模型、响应云图的可视化。
提供了一种可以进行有限元后处理二次开发、大模型快速读取并显示的方法。
权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 110163972 A 2019.08.23C N 110163972A权 利 要 求 书1/2页CN 110163972 A1.一种基于OpenGL的三维有限元模型及响应云图显示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)根据有限元模型文件、有限元模型对应工况计算完成的计算结果文件进行模型信息读取；(2)选择不同的显示模式，对有限元模型的单元节点进行重新排列，并将重新排列的节点存入缓冲区中；(3)根据不同的显示模式，从缓冲区中选择节点信息绘制有限元模型图。
卫星云图三维化的原理和方法
卫星云图三维化的原理和方法
欧壮杰
【期刊名称】《广东气象》
【年(卷),期】2002(000)001
【摘要】卫星云图是天气形势的直观体现,包含有丰富的三维天气信息,但现行的卫星云图都为二维图像,缺乏空间立体感,而OpenGL是标准的专业三维图形库,为二维云图的三维化实现提供了可能的技术手段,作者通过结合这方面的技术进行了探索.本文详细地介绍了利用OpenGL实现卫星云图三维化处理的原理和方法.
【总页数】3页(P21-23)
【作者】欧壮杰
【作者单位】民航中南空管局气象中心数据库室,广州,510405
【正文语种】中文
【中图分类】X16
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1.基于空间的卫星云图三维可视化仿真技术研究 [J], 卢志忠;陈健;上官伟
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海洋信息可视化
姓名：
学号：
年级: 2013级
专业：地图学与地理信息系统完成时间：2014年7月2日
云图动态三维可视化
摘要卫星云图是由气象卫星自上而下观测到的地球上的云层覆盖和地表面特征的图像【1】，它描绘了云团的具体形态和空间位置，对于理解大范围内天气变化具有重要意义【2】。
本文使用从风云3号卫星获取的云光学厚度和云顶温度/云高(CPP)数据，通过云顶温度计算出云层厚度、透明度以及颜色值，并对数据进行插值，实现卫星云图的三维动态可视化。
关键字风云3号、云图、三维动态可视化
1 引言
风云3号（FY-3）气象卫星是我国的第二代极轨气象卫星，它是在FY-1气象卫星技术基础上的发展和提高，在功能和技术上向前跨进了一大步，具有质的变化，具体要求是解决三维大气探测，大幅度提高全球资料获取能力，进一步提高云区和地表特征遥感能力，从而能够获取全球、全天候、三维、定量、多光谱的大气、地表和海表特性参数。
通过卫星云图的形态、结构、亮度和纹理等特征，可以识别云的种、属及降水状况。
可以识别大范围的云系，如螺旋状、带状、逗点状、波状、细胞状等，并用以推断锋面、温带气旋、热带风暴，高空急流等大尺度天气系统的位置和特征。
各种不同尺度天气系统的云区和各种不同的地表特征，在卫星云图上都有其特定的色调、范围大小和分布形式。
利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确定它们的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。
在海洋、沙漠、高原等大片缺少气象观测台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测资料的不足，这对提高预报准确率起了重要作用【1】。
2 原始数据的获取及处理
卫星云图的数据是从国家卫星气象中心（NSMC）下载得到的，该数据是风云3号卫星（FY-3A）的云光学厚度和云顶温度/云高（CPP）数据产品，数据格
式为HDF，数据的空间范围是全球180°×360°，分辨率为0.05°*0.05°。
数据产品包括三种数据：日云顶温度、日云顶高度、日云光学高度。
本文采用其日云顶温度数据来进行云图的三维可视化。
一般来说，分辨率越高，意味着其数据量越大。
原始云图数据的分辨率为0.05°*0.05°，其分辨率较高那么在进行云图绘制时速度就会越慢，因此我们需要对原始数据进行预处理。
根据云图的平滑特性，可以对云图数据进行重采样，来间隔获取云图数据。
本文对获取到的日云顶温度数据进行了4*4的重采样处理，重采样处理后，分辨率为0.2°*0.2°，数据量减少，其相对于源数据的精度却没有明显降低。
这样精度的牺牲很少，而绘制速度却会有比较明显的提高。
经过重采样的数据生成800*1900的纹理。
重采样前后云图对比
3 原理
任何温度大于绝对零度的物体都会辐射出红外线，物体温度越高，辐射红外光则强，反之则越弱。
根据此原理，气象卫星可以感应地球大气以及地表等对其在红外波段辐射光的强弱来成像，反映在卫星云图上为越冷的物体色调越亮（越白），而越热的物体色调越暗（越黑）。
在对流层中每上升1000m则温度下降6°的事实表明，离地表面越高的气团温度越低，在某高度上云团温度同周围环境气温的差别不大，因而云团也是离地表面越高则温度越低，反映在云图上的色调也越亮，反之越暗。
云图本身就具有空间云层的定性三维信息，其色调的亮暗代表了云团顶部的高低，这是对云图进行三维化处理的依据。
由于云图只反映了云顶的信息，其底高是无法知道的，因此三维化时只能认为所有云团的底高是一致的，现在流行的任何三维卫星云图都只是云层高低错落的对比而已【3】。
本文利用云团温度与云团厚度的线性相关来获取云团的厚度。
另外由于云的物理特性更接近气体，不能像地形那样直接映射纹理获得真实感效果，需要结合其自身特点制定一定规则赋予颜色值及透明度值，使得云图更逼近真实感效果。
3.1 云团厚度计算
实际上，云的厚度最大不超过五公里，相对于云的水平尺度很小（就像一张薄纸），则可以认为不同云团云底高度相同, 设为h0, 则不同云团云顶高度都表现在h0
以上五公里高度范围内，也就是说，在不影响云图三维效果的前提下合理采用相对高度。
这里已知云顶温度为T m，云顶温度的最大值为T max，云顶温度的最小值为T min，假设云团厚度为H m。
则
H
m =5000 *（T
max
-T
m
）/（T
max
-T
min
）（公式1）
3.2颜色值及透明度值的计算
为了贴近从太空鸟瞰地球上空云团的真实感效果, 高度值越大的像素点赋
予越白的颜色值和越低的透明度值, 高度值越小的像素点赋予越黑的颜色值和
越高的透明度值。
这样即可接近实际云团越高越亮白、越低越暗黑的逼真效果。
由于云顶高度和亮白程度成正比, 和透明度成反比, 其颜色值及透明度值容易得到。
假设云图像素点颜色值为Color ij，透明度值为Alpha ij，则
Color
ij =（T
max
-T
m
）/（T
max
-T
min
）（公式2）
Alpha
ij =（T
max
-T
m
）/（T
max
-T
min
）（公式3）
3.3 对无效值的处理
在没有云团分布的范围可以理解为大面积高度值为h0的区域，本文将该区域的云层厚度赋值为最大值5000，其颜色值和透明度值均赋值为0.2。
3.4 云图动态三维可视化
对云图数据进行如上处理后，就可以得到各个网格点的云层厚度和颜色值以及透明值，以三角面片拼图方式绘制即可得到云图的三维效果。
本文采用的是风云3号卫星的日平均数据，在两张日平均数据纹理间，动画闪动比较明显，为了
解决这一问题，使得动画更加平滑，还需要对前后两张云图进行数据插值。
插值方法是利用当前时间在整个动画时间的百分比，假设为p。
若前一张云图的温度为t0，后一张云图的温度数据为t1，当前时间的温度为t n。
则
t
n = t
*（1-p）+ t
1
*p （公式4）
经过插值后的数据生成的云图动画就比较平滑，效果更加真实。
下图为利奇马台风的三维可视化效果图。
图2 云图三维可视化效果
4 结论
本文工作中,在三维地形可视化方法的基础上提出了适合于云图自身特点真实感表现的颜色及透明度获取方法, 文中采用了风云3号卫星的云光学厚度和云顶温度/云高（CPP）数据产品作为云图三维可视化的数据源,根据云顶温度计算出云顶、云底高度及位置特征, 通过实验验证, 达到了良好的绘制效果和速度。
云图的三维表现切实可行, 实用性较高。
随着遥感技术的不断进步, 卫星云图分辨率将会进一步提高, 三维绘制精度自然相应提高。
同时对计算机运算速度提出更高的要求, 就目前计算机硬件的发展来看, CPU 和显示卡性能的不断提高将会实现更高的绘制速度。
因此, 云图的三维表现将具有更大的实用价值, 广泛应用于军事和民用领域。
参考文献：
[1]卫星云图.百度百科.
[2]卢志忠，陈健，上官伟. 基于空间的卫星云图三维可视化仿真技术研究.应用科技.2008（3）.
[3] 孙文广，吴玲达，宋汉辰，张玉新.基于红外卫星云图的云的三维表现.微计算机信息.2006（22）.。