氣象多要素?cái)?shù)據(jù)的垂直剖面可視化

尼瑪卓瑪 德例歸吉

關(guān)鍵詞氣象多要素?cái)?shù)據(jù);垂直剖面;溫度數(shù)據(jù)

氣象與人們的生活息息相關(guān)，對氣象數(shù)據(jù)以一種更加直觀的方式來可視化，會(huì)大大提高氣象預(yù)報(bào)員對天氣預(yù)報(bào)的正確性。常見的可視化方式有柱狀圖、折線圖、等值線、基于顏色映射的熱力圖等等，然而這些方式都不夠直觀，無法將某塊區(qū)域內(nèi)之間諸如風(fēng)力、數(shù)值大小等數(shù)據(jù)間的差距展現(xiàn)出來。常見的可視化分析方法就是剖面分析法，這種方法克服了常見的可視化方法的缺點(diǎn)，可梳理垂直剖面可視化過程的應(yīng)用要點(diǎn)，對提升數(shù)據(jù)信息應(yīng)用價(jià)值有著積極意義。

1氣象多要素?cái)?shù)據(jù)概述

1.1氣象數(shù)據(jù)格式

1.1.1風(fēng)場數(shù)據(jù)在氣象多要素?cái)?shù)據(jù)種類中，風(fēng)場數(shù)據(jù)屬于非?；A(chǔ)的數(shù)據(jù)類型，在具體的測試過程中，數(shù)據(jù)內(nèi)容包含了數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)主體兩部分。其中，數(shù)據(jù)主體部分一般會(huì)從規(guī)則網(wǎng)格點(diǎn)風(fēng)場所采集數(shù)據(jù)中進(jìn)行篩選，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方向則會(huì)根據(jù)緯度和經(jīng)度方向的變化情況依次完成存儲(chǔ)工作，而此過程中所存放的風(fēng)場數(shù)據(jù)，便是經(jīng)緯度方向上所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。另外，在對風(fēng)場數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，需要明確相應(yīng)的存儲(chǔ)順序，即先進(jìn)行風(fēng)速信息的存儲(chǔ)，隨后再進(jìn)行風(fēng)向的存儲(chǔ)，借此來提升所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性。

1.1.2溫度數(shù)據(jù)在氣象多要素?cái)?shù)據(jù)種類中，溫度數(shù)據(jù)也屬于非常基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)類型。在具體的測試過程中，內(nèi)容以規(guī)則網(wǎng)格內(nèi)的溫度場數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)內(nèi)容也包括了數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)主體，在數(shù)據(jù)頭的表示過程中，除了常規(guī)表示數(shù)據(jù)以外，還包含了4位數(shù)據(jù)信息，分別是等值線間隔、最小等值線值、最大等值線值、中心標(biāo)識標(biāo)志。數(shù)據(jù)主體部分從第四行開始，數(shù)據(jù)按先緯向后經(jīng)向存放，存放的就是對應(yīng)網(wǎng)格點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)。中心標(biāo)識標(biāo)志為0時(shí)，不標(biāo)注等值線中心;標(biāo)志為1時(shí)，標(biāo)注等值線中心（G/D）;標(biāo)志為2時(shí)，標(biāo)注等值線中心（N/L）;標(biāo)志為3時(shí)，標(biāo)注等值線中心（+/-）。

1.1.3雷達(dá)數(shù)據(jù)除了上述提到的多元素?cái)?shù)據(jù)外，還需要對雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理。在具體的應(yīng)用過程中，會(huì)對單層格點(diǎn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行梳理，同樣對于獲取到的數(shù)據(jù)信息展開分析，在數(shù)據(jù)包的處理過程中，也包含了數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)主體兩部分內(nèi)容。在數(shù)據(jù)頭的表示過程中，其分別代表了采集時(shí)間（*年*月*日*時(shí)*分）、采集時(shí)效、采集高度等內(nèi)容，而對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息則代表了1000m以上的雷達(dá)數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)主體中的應(yīng)用內(nèi)容，主要包括了由維度向經(jīng)度中各類應(yīng)用格點(diǎn)的灰度值數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行集中式整理，以便于后續(xù)分析處理工作的順利進(jìn)行。

1.2應(yīng)用價(jià)值

氣象多要素?cái)?shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，具備了以下應(yīng)用價(jià)值：

第一，對當(dāng)?shù)貧夂驐l件進(jìn)行全面了解，氣象多要素?cái)?shù)據(jù)所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)總類較多，利用要素分布規(guī)律可以從地區(qū)中選擇目標(biāo)作物的適合種植區(qū)，在后續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，能夠提高工作內(nèi)容的針對性，提升區(qū)域土地資源的利用價(jià)值。

第二，對氣候發(fā)展規(guī)律進(jìn)行預(yù)估，在氣象多要素?cái)?shù)據(jù)整理過程中，能夠?qū)ο到y(tǒng)現(xiàn)階段的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行科學(xué)分析，同時(shí)，也會(huì)對進(jìn)一步的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，這樣可以便于當(dāng)?shù)靥崆白龊靡恍╊A(yù)防措施，降低一些突發(fā)性災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)帶來的負(fù)面影響。

2垂直剖面可視化分析

2.1改進(jìn)的雙線性插值

總結(jié)以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可以了解到，借助氣象設(shè)備儀器所得到的氣象數(shù)據(jù)，存在著精準(zhǔn)度較低的問題，利用此類數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形的繪制可視化效果較低，很難滿足實(shí)際應(yīng)用需求?？梢岳酶顸c(diǎn)數(shù)據(jù)的插值來獲取到更多的應(yīng)用數(shù)據(jù)，從而提高可視化分析結(jié)果的有效性。在具體的分析過程中，經(jīng)常使用到的線性插值方法包括最近鄰插值法和雙線性插值法。前者在使用過程中主要把距離待查值點(diǎn)附近的點(diǎn)作為目標(biāo)點(diǎn)的像素值，計(jì)入系統(tǒng)中展開后續(xù)分析，但此方法會(huì)降低圖形的連續(xù)性，出現(xiàn)較多數(shù)量的“鋸齒”，影響后續(xù)分析活動(dòng)的有序進(jìn)行。后者在使用過程中會(huì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行等比例變化，同時(shí)借助一次函數(shù)來完成線性插值的應(yīng)用處理，從而得到可靠的分析數(shù)據(jù)。相較于前者，該方法得到的圖形連貫性較強(qiáng)，有利于變化規(guī)律的迅速分析，得到更加有效的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

2.2等值線快速追蹤

在對氣象多元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，還需做好等值線快速追蹤等工作，等值線的作用是將系統(tǒng)內(nèi)某一指標(biāo)相等的數(shù)值按照一定順序進(jìn)行連接，從而得到一條平滑的連接曲線，根據(jù)該曲線可以對氣象標(biāo)量數(shù)據(jù)進(jìn)行更加有效的關(guān)聯(lián)處理，從而分析出氣象要素的基礎(chǔ)特征。在該方法的具體使用中，會(huì)將所有采集數(shù)據(jù)放入到某一“容器”中，隨后對整個(gè)容器進(jìn)行遍歷檢查，隨后從橫坐標(biāo)最小線段開始進(jìn)行繪制，根據(jù)已經(jīng)獲取到的等值線點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行排序處理，隨后繼續(xù)追蹤，將得到的等值點(diǎn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，繪制成所需要的分析曲線，將這些線段從“容器”中取出，隨后繼續(xù)在內(nèi)部完成曲線繪制工作，直到“容器”內(nèi)沒有散落點(diǎn)存在。對于已經(jīng)整理好的等值曲線進(jìn)行信息標(biāo)注，同時(shí)對信息做好平滑處理，便于后續(xù)分析工作的順利進(jìn)行。另外，在追蹤處理過程中，可以先順著線條找到第一個(gè)網(wǎng)格，規(guī)定好線條的基礎(chǔ)方向，沿著入邊方向來完成深度分析，從而節(jié)約圖像繪制所用時(shí)間，加快該工作的處理速度。

2.3多要素剖面可視化

完成上述數(shù)據(jù)處理之后，進(jìn)入到多要素剖面可視化處理階段，在該環(huán)節(jié)的處理過程中，應(yīng)遵循以下應(yīng)用步驟：

第一，對于已經(jīng)選中的多要素，需要按照各個(gè)層級依次將其加入某一個(gè)新的集合當(dāng)中，對于單層要素可以組成集合A，而多層要素則可以組成集合B。

第二，對于得到的集合A和集合B，需要對其并集進(jìn)行求解，在此過程中，也會(huì)對要素進(jìn)行賦值，這也是進(jìn)行可視化處理的基礎(chǔ)條件。

第三，根據(jù)坐標(biāo)體系中提前選好的起點(diǎn)來作為初始參考，結(jié)合預(yù)定終點(diǎn)確定具體步數(shù)和維向跨度的分析。

第四，從整理好的集合中抽取一個(gè)元素，如果取出的數(shù)據(jù)屬于標(biāo)量數(shù)據(jù)，那么，此時(shí)則需要對經(jīng)度進(jìn)行切割，隨后再完成緯度上的切割，搭配著雙線性插值來得到相應(yīng)的可視化效果。若取出的數(shù)據(jù)為矢量數(shù)據(jù)，則需要利用切割方法先獲取長度，隨后再根據(jù)橫縱坐標(biāo)長度來計(jì)算出角度值。

第五，對于不同類型數(shù)據(jù)采用相應(yīng)的可視化方法進(jìn)行處理，同時(shí)，采用顏色映射的方法來完成圖形繪制，得到所需要的處理數(shù)據(jù)。

3相關(guān)思考及分析

3.1適應(yīng)性分析

根據(jù)上述內(nèi)容可以對該方法的適應(yīng)性進(jìn)行分析，匯總后得到以下思考內(nèi)容：

第一，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析時(shí)，所采用的數(shù)據(jù)信息固定性較強(qiáng)，而且對于分析結(jié)果也需要更多的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證，這也表明該方法的適應(yīng)性需要進(jìn)行進(jìn)一步考量。

第二，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，所使用到的數(shù)據(jù)種類較少，不具備豐富度特征，而且在數(shù)據(jù)綜合處理的過程中，也表明數(shù)據(jù)在處理過程中的單一性相對較強(qiáng)，只是某一方面的適應(yīng)性無法代表整體的適用性，還需要就此展開其他相關(guān)實(shí)驗(yàn)，從而得到更加可靠的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

3.2檢測方法提升

在對多要素剖面情況進(jìn)行可視化分析時(shí)，采用了兼容性較強(qiáng)的可視化算法，在整體應(yīng)用過程中，所使用到的要素信息可以分為單層要素和多層要素，分別建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)集合，并且對于集合中的數(shù)據(jù)進(jìn)行切割處理，期間也會(huì)使用到雙線性插值法來輔助數(shù)據(jù)處理工作的順利進(jìn)行，最后結(jié)合數(shù)據(jù)形態(tài)來確定具體的處理措施。但是基于以往的使用數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，該方法在實(shí)際應(yīng)用中，依舊存在豐富度較低的問題，還需要適當(dāng)增加其他算法來輔助數(shù)據(jù)整理工作的進(jìn)行，借此來提高數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可靠性。

3.3人員配置分析

在實(shí)際處理過程中，還需要做好人員配置的相關(guān)工作，這也是確保活動(dòng)得以順利進(jìn)行的基礎(chǔ)條件。在管理環(huán)節(jié)，需篩選綜合能力較強(qiáng)的人員來組成管理隊(duì)伍，在日常工作中也要對管理隊(duì)伍做好能力培訓(xùn)工作，完善考核管理制度，加強(qiáng)對培訓(xùn)的重視，降低人為因素帶來的誤差影響。

4結(jié)語

在氣象多元素?cái)?shù)據(jù)整理過程中，雙線性插值處理屬于重要的應(yīng)用方法之一，這也為垂直剖面可視化處理工作的有序展開奠定了基礎(chǔ)，但在應(yīng)用過程中也存在一些不足，在后續(xù)發(fā)展過程中需要做好優(yōu)化完善等工作，提升評估內(nèi)容的可靠性，為后續(xù)決策工作的進(jìn)行提供參考。