一种基于电波、气象云图大数据实现的三维仿真模拟方法

专利主权项内容

1.一种基于电波、气象云图大数据实现的三维仿真模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取离散的原始数据集，所述离散的原始数据集包含若干元素，选取每个元素的经纬度、高度或层级、数值，将原始数据集中所选取的元素构成键值对数据进行表示；S2：将步骤S1中的键值对数据依据数据特性进行插值；S3：将插值后的数据按照层级拆分成二维数据集，将该二维数据集按照顺序，拼接成png文件，即用二维图像切片组合成三维体数据集；S4：将该png文件压缩成WebP格式的压缩数据，或者带有时间维度的多个png文件压缩成WebM格式的压缩数据；S5：基于Cesium框架对该压缩数据进行渲染；所述的步骤S3具体为：将插值后的数据处理成维度相同的二维网格数据，并按照层级高度将其拼接成png文件，存储的png文件中每个像素值都存放对应数值；另外，将二维网格数据包含的空间中数值数据的最大值最小值、空间数据的经纬度范围、经纬度网格的大小以及所有的层高数据保存成json文件；对应数值的具体产生规则如下：温度数值对应R通道，G、B通道设置为0，由于RGB中每个通道的参数都在0到255的范围内，所以使用每个空间位置上的值减去最小值与最大值减去最小值的比后，乘以255取整，等比例获取当前数值上R通道的数值保存，将转换之后的二维网格数据，每个高度或者层级的二维网格数据按照由高到低的顺序排列每个高度的数据，将三维数据转成二维图像，排列组合重新生成png文件；将png文件包括的png的长宽、png长宽上数据的组数H/a和W/b、经纬高度的最大值和最小值、数值的最大值最小值进行解析；其中，W：png文件的长；H：png文件的宽；a：每个高度包含经度的数量；b：每个高度包含纬度的数量；在所述的步骤S5中，Cesium中使用了WGS84椭球模型来近似地球的形状，在顶点着色器中对输入的顶点数据进行处理和变换，将含经度、纬度和高度的三维向量转换成笛卡尔坐标系下的数据，首先计算出给定经纬度对应的单位长度的方向向量vn，然后将其归一化；根据椭球的半长轴平方radii_2，即：40680631590769.0, 40680631590769.0, 40408299984661.445以及方向向量vn，计算出相对于椭球表面的位置向量vk；通过在方向向量vn和位置向量vk之间计算一个标量gamma，调整位置向量vk的长度，使其与方向向量vn具有相同的长度；将方向向量vn乘以高度值和高度放大系数，得到调整后的高度向量；将位置向量vk和高度向量相加，即可得到笛卡尔坐标系下对应的位置向量；获求得到渲染的顶点位置：获取json文件中的数据，带入以下公式，解析png文件中每个数据的经纬高度：lng＝(ln g-ln g)/a*c+ln gmaxminyminlat＝(lat-lat)/b*c+latmaxminxminheight＝(height-height)/(WH/ab)*c+height (1)maxminzmin以及各个经纬高度所对应的数值：V＝(R/255)*(V-V)+V (2)maxminminlng值为当前所求数据经度，ln g为原始数据经度最大值，c为a*b矩形数据框中当前数据所在行，大小取[0, a]；maxylat值为当前所求数据纬度，c为a*b矩形数据框中当前数据所在列，大小取[0, b]；xheight为当前数据所在高度，c为W*H大矩形框中含a*b矩形框的数量，大小取[0, WH/ab]；zV为当前位置的数据值大小，R为png当前位置像素的R通道值的大小；进行纹理采样和颜色插值，该纹理采样和颜色插值的具体步骤为：获取当前视图方向向量，使用模型视图矩阵将体积边界框顶点转换为视图坐标，通过对每个单位立方体顶点与视图方向向量进行点积来计算单位立方体顶点的最小/最大距离；获取最小/最大距离之后使用距视图原点的等间距离计算这两个值之间使用的采样平面数，采样距离是根据体素大小和当前采样率计算的；接着计算垂直于视图方向平面的所有可能的交点参数，使用交点参数在观察方向上移动并找到交点，将每个交点添加到临时顶点列表，最多生成六个交集；按指定顺序存储交点以生成三角形图元，再以纹理坐标为媒介，在片元着色器中对色带进行采样取值，得到纹理坐标对应的颜色值和透明度；使用新顶点更新缓冲区对象内存；获取顶点着色器中顶点坐标的经纬高度坐标, 将笛卡尔坐标系下的顶点数据转为经纬度获取数据进行插值渲染；最后样本按从后到前的顺序排序，并迭代计算累积的颜色和不透明度，合成过程：其中C和A是从分段i沿视线的片元着色阶段获得的颜色和不透明度，并且是体积背面的累积颜色。ii。马 克 数 据 网