CN109815229B - 一种基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法，包括S101：生成时间廓线的步骤、S102：离散廓线插值优化的步骤、S103：数据显示步骤等共7个步骤。本发明所公开基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法，可以实时、自动、连续显示大气结构参数在时域和空域上的变化，由此适应于实验基地的大气结构参数及其演变过程的显示需求，不但能独立显示关注点的参数特点，且能显示某时刻的高度廓线以及某一高度的时间廓线，提高了系统的适用性和通用性，并且以显示控件的方式利于整个系统的升级维护。

Description

一种基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法

技术领域

本发明属于对流层应用技术领域，特别涉及该领域中的一种基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法。

背景技术

近年来，随着信息化技术的快速发展，气象、环保领域以及军事领域对关注区域的全天候连续、实时监测大气结构参数及其演变过程的需求不断增多。如此，对能够实时、自动、连续显示温度、水汽密度和折射率廓线的二维彩色时空显示方法提出了更多、更高的要求。但是，传统的二维时空彩色显示方法，采用外购控件的方式，不仅功能冗余导致显示效率低，而且不能按开发需求标记关注的信息，更不能按项目需求关注某个高度的时间廓线和某个时间点的高度廓线，不利于整个系统的升级维护，由此影响了整个系统的显示效能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

S101：生成时间廓线的步骤：在开发机上调用模式动态库，根据当前地面条件以及亮温数据，生成当前时刻的廓线；

S1011输入数据检测步骤：将温、湿、压、亮温和红外数据与历年经验数据进行比对，判断输入数据的合法性，并对每个输入数据的合法性进行标记；

S1012生成廓线步骤为：将标记为TRUE的输入数据与对应的模式库数据进行线性耦合计算，计算得出离散的廓线数组；

S102：离散廓线插值优化的步骤：对离散高度点的廓线进行样条插值，填充优化，得到低阶光滑的曲线数据数组，样条函数定义如下：

在[a,b]上取n+1个插值节点a=x0<x1<…<xn=b，已知函数f(x)在这n+1个点的函数值为yk=f(xk)，则[a,b]上函数y=f(x)的m次样条插值函数S(x)满足：

(1)S(x)在(a,b)上直到m-1阶导数连续；

(2)S(xk)=yk，(k=0,1,…,n)；

(3)在区间[xk,xk+1](k=0,1,…,n-1)上，S(x)是m次多项式；

S103：数据显示步骤：将优化后的数据实时动态加载到显示缓冲区链表，数据加载立刻触发内存绘图事件进行内存绘图，利用内存绘图实现二维彩色廓线图；

S1031绘制背景的方法为：获取整个矩形绘图区域的大小，用选定的背景颜色填充整个区域；

S1032绘制坐标轴的方法为：设置坐标轴偏移量，以偏移后的点为原点，用选定的颜色创建画笔，用创建的画笔绘制坐标X轴和Y轴，并绘制坐标箭头；

S1033绘制二维色图的方法为：X轴总长度除以数据链表中所有的数据的个数可得出颜色块的宽度，Y轴总长度除以优化后的廓线数组的维度可以得出颜色块的高度，廓线值以及数据链表中所有廓线数据的最大值、最少值以及颜色库的维度，可以得出每个廓线值对应的颜色值，遍历数据链表中所有廓线值，根据每个廓线值对应矩形色块的大小、位置以及颜色值，绘制二维色图；

S1034绘制文字提示项的方法为：选定画笔，在Y坐标轴上等距离位置绘制高度刻度线以及刻度值、在X坐标轴上等距离绘制时间刻度线以及时间刻度值；当鼠标在色图上移动时，在色图右上角绘制当前点信息；

S104：对已经生成的廓线图，在图上移动鼠标，可以在图右上角显示当前鼠标点的X,Y,Z值，即时间，高度和廓线值，具体的说：

当鼠标在二维彩色图上移动时，捕捉位置坐标，根据位置坐标跟数据链表中数据索引的映射关系、位置坐标跟廓线高度的映射关系，计算得出当前的时间、高度和廓线值，并触发绘图事件，在右上角进行显示；

S105：对已经生成的廓线图，在图上点击左键，可以获取当前点的时间廓线和高度廓线，并在另外的两个显示控件中对其进行显示，具体的说：

当在二维图上点击左键，捕捉位置坐标，根据位置坐标跟数据链表中数据索引的映射关系，可以得出数据链表中当前索引值对应的时间廓线；根据位置坐标跟廓线高度的映射关系，可以得出当前高度，并得到数据链表中在此高度处的所有廓线值，生成线性时间廓线序列，选用线性时间显示控件和实时显示控件对时间廓线和高度廓线进行显示；

S106：对已经生成的廓线图，点击右键，勾选自适应，显示控件会根据控件中加载的所有数据的最大最小值，进行自适应调整显示，具体的说：

当在二维图上点击右键，勾选自适应时会遍历数据链表中所有廓线数据，找出其中的最大最小值，然后触发绘图事件，依此最大最小值作为参考值，修改廓线值与颜色之间的映射关系，重复显示步骤；

S107：对已经生成的廓线图，点击右键，不勾选自适应，在编辑框中输入目标最大最小值，显示控件会根据设置的最大最小值进行调整显示，具体的说：

当在二维图上点击右键，不勾选自适应而选择键入最大最小值时触发绘图事件，依此最大最小值作为参考值，修改廓线值与颜色之间的映射关系，重复显示步骤。

本发明的有益效果是：

本发明所公开基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法，可以实时、自动、连续显示大气结构参数在时域和空域上的变化，由此适应于实验基地的大气结构参数及其演变过程的显示需求，不但能独立显示关注点的参数特点，且能显示某时刻的高度廓线以及某一高度的时间廓线，提高了系统的适用性和通用性，并且以显示控件的方式利于整个系统的升级维护。

本发明所公开基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法，以地面温湿压、亮温、红外数据等作为输入，经过计算之后，得出廓线数据，将廓线压入数据链表后，经过绘制背景、绘制坐标轴、绘制颜色块、绘制文字提示项几个步骤，对廓线进行二维彩色显示。

本发明具有以下优势：能够实时、动态显示时空廓线变化规律，为用户提供判考依据；能够解决用户对关注点的信息实时查看需求；能够解决用户对某时刻的高度廓线实时查看需求；能够解决用户对某高度的时间廓线实时查看需求；能够根据用户的关注值，进行最大最小值的上下显示；自动灵活，显示效率高。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开方法的流程示意图；

图2是本发明实施例1所公开方法中步骤S104点击左键的数据处理流程图；

图3是本发明实施例1所公开方法中步骤S105鼠标移动时的数据处理流程图；

图4是本发明实施例1所公开方法中步骤S106鼠标右键勾选自适应的数据处理流程图；

图5是本发明实施例1所公开方法中步骤S107鼠标右键不勾选自适应的数据处理流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至3所示，本实施例提供了一种基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法，针对试验基地实时、自动、连续显示大气结构参数在时域和空域上的变化需求，实时、动态显示时空廓线变化规律，为用户提供判考依据；解决用户对关注点的信息查看需求；解决用户对某时刻的高度廓线查看需求；解决用户对某高度的时间廓线查看需求。自动灵活，提高显示效率。

本实施例所公开基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法，包括以下步骤：

S101：生成时间廓线的步骤：在开发机上调用模式动态库，根据当前地面条件以及亮温数据等，生成当前时刻的廓线；

S102：离散廓线插值优化的步骤：对离散高度点的廓线进行样条插值，填充优化；

S103：数据显示步骤：将优化后的数据加载到显示缓冲区链表，利用内存绘图实现二维彩色廓线图；

S104：对已经生成的廓线图，在图上移动鼠标，可以在图右上角显示当前鼠标点的（X,Y,Z）值，即（时间，高度，廓线值）；

S105：对已经生成的廓线图，在图上点击左键，可以获取当前点的时间廓线和高度廓线，并在另外的两个显示控件中对其进行显示；

S106：对已经生成的廓线图，点击右键，勾选自适应，显示控件会根据控件中加载的所有数据的最大最小值，进行自适应调整显示；

S107：对已经生成的廓线图，点击右键，不勾选自适应，在编辑框中输入目标最大最小值，显示控件会根据设置的最大最小值进行调整显示。

其中所述生成廓线的步骤包括输入数据检测和计算生成廓线步骤。

所述内存绘图步骤，包括绘制背景、绘制坐标轴、绘制二维色图、绘制文字提示项。

下面对本实施例做进一步详细说明：

如图1所示，二维彩色廓线实时动态显示方法的具体步骤如下：

S101的具体步骤包括输入数据检测和计算生成廓线步骤。

S1011输入数据检测步骤：将温、湿、压、亮温、红外数据等，与历年经验数据进行比对，判断输入数据的合法性，并对每个输入数据的合法性进行标记；

S1012生成廓线步骤为：将标记为TRUE的输入数据与对应的模式库数据进行线性耦合计算，计算得出离散的廓线数组。

S102的具体步骤如下：

对离散时间廓线数据进行样条插值，填充优化。

样条插值法是一种以可变样条来做出一条经过一系列点的光滑曲线的数学方法。插值样条是由一系列多项式组成的，每一个多项式都是由相邻的两个数据点决定的，这样，任意的两个相邻的多项式以及它们的导数在连接点处都是连续的。

样条函数定义如下

在[a,b]上取n+1个插值节点 a=x0<x1<…<xn=b,已知函数f(x)在这n+1个点的函数值为yk=f(xk),则[a,b]上函数y=f(x)的m次样条插值函数S(x)满足：

(1)S(x)在(a,b)上直到m-1阶导数连续；

(2)S(xk)=yk，(k=0,1,…,n)；

(3)在区间[xk,xk+1](k=0,1,…,n-1)上,S(x)是m次多项式。

S103数据显示的步骤分为数据加载和内存绘图。

内存绘图的具体步骤，包括绘制背景、绘制坐标轴、绘制二维色图、绘制文字提示项。

S1031绘制背景的方法为：获取整个矩形绘图区域的大小，用选定的背景颜色填充整个区域。

S1032绘制坐标轴的方法为：设置坐标轴偏移量，以偏移后的点为原点，用选定的颜色创建画笔，用创建的画笔绘制坐标X轴和Y轴，并绘制坐标箭头。

S1033绘制二维色图的方法为：X轴总长度除以数据链表中所有的数据的个数可得出颜色块的宽度，Y轴总长度除以优化后的廓线数组的维度可以得出颜色块的高度，廓线值以及数据链表中所有廓线数据的最大值、最少值以及颜色库的维度，可以得出每个廓线值对应的颜色值。遍历数据链表中所有廓线值，根据每个廓线值对应矩形色块的大小、位置以及颜色值，绘制二维色图。

颜色值跟廓线值的映射关系，是二维色图绘制的关键。这跟选择的颜色参考矩阵、矩阵维度、以及所绘廓线的最大、最小参考值有关系。

S1034绘制文字提示项的方法为：选定画笔，在Y坐标轴上等距离位置绘制高度刻度线以及刻度值、在X坐标轴上等距离绘制时间刻度线以及时间刻度值；当鼠标在色图上移动时，在色图右上角绘制当前点信息。

S104，如图2所示，当鼠标在二维彩色图上移动时，捕捉位置坐标，根据位置坐标跟数据链表中数据索引的映射关系、位置坐标跟廓线高度的映射关系，计算得出当前的时间、高度和廓线值，并触发绘图事件，在右上角进行显示。

S105，如图3所示，当在二维图上点击左键，捕捉位置坐标，根据位置坐标跟数据链表中数据索引的映射关系，可以得出数据链表中当前索引值对应的时间廓线；根据位置坐标跟廓线高度的映射关系，可以得出当前高度，并得到数据链表中在此高度处的所有廓线值，生成线性时间廓线序列。选用线性时间显示控件和实时显示控件对时间廓线和高度廓线进行显示。

S106，如图4所示，当在二维图上点击右键，勾选自适应时，程序会遍历数据链表中所有廓线数据，找出其中的最大最小值，然后触发绘图事件，依此最大最小值作为参考值，修改廓线值与颜色之间的映射关系，重复显示步骤。

S107，如图5所示，当在二维图上点击右键，不勾选自适应而选择键入最大最小值时，程序触发绘图事件，依此最大最小值作为参考值，修改廓线值与颜色之间的映射关系，重复显示步骤。

Claims (1)

1.一种基于微波辐射计的二维彩色廓线实时动态显示方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101：生成时间廓线的步骤：在开发机上调用模式动态库，根据当前地面条件以及亮温数据，生成当前时刻的廓线；

S1011输入数据检测步骤：将温、湿、压、亮温和红外数据与历年经验数据进行比对，判断输入数据的合法性，并对每个输入数据的合法性进行标记；

S1012生成廓线步骤为：将标记为TRUE的输入数据与对应的模式库数据进行线性耦合计算，计算得出离散的廓线数组；

S102：离散廓线插值优化的步骤：对离散高度点的廓线进行样条插值，填充优化，得到低阶光滑的曲线数据数组，样条函数定义如下：

在[a,b]上取n+1个插值节点a=x0<x1<…<xn=b，已知函数f(x)在这n+1个点的函数值为yk=f(xk)，则[a,b]上函数y=f(x)的m次样条插值函数S(x)满足：

(1)S(x)在(a,b)上直到m-1阶导数连续；

(2)S(xk)=yk，(k=0,1,…,n)；

(3)在区间[xk,xk+1](k=0,1,…,n-1)上，S(x)是m次多项式；

S103：数据显示步骤：将优化后的数据实时动态加载到显示缓冲区链表，数据加载立刻触发内存绘图事件进行内存绘图，利用内存绘图实现二维彩色廓线图；

S1031绘制背景的方法为：获取整个矩形绘图区域的大小，用选定的背景颜色填充整个区域；

S1032绘制坐标轴的方法为：设置坐标轴偏移量，以偏移后的点为原点，用选定的颜色创建画笔，用创建的画笔绘制坐标X轴和Y轴，并绘制坐标箭头；

S1033绘制二维色图的方法为：X轴总长度除以数据链表中所有的数据的个数可得出颜色块的宽度，Y轴总长度除以优化后的廓线数组的维度可以得出颜色块的高度，廓线值以及数据链表中所有廓线数据的最大值、最少值以及颜色库的维度，可以得出每个廓线值对应的颜色值，遍历数据链表中所有廓线值，根据每个廓线值对应矩形色块的大小、位置以及颜色值，绘制二维色图；

S1034绘制文字提示项的方法为：选定画笔，在Y坐标轴上等距离位置绘制高度刻度线以及刻度值、在X坐标轴上等距离绘制时间刻度线以及时间刻度值；当鼠标在色图上移动时，在色图右上角绘制当前点信息；

S104：对已经生成的廓线图，在图上移动鼠标，可以在图右上角显示当前鼠标点的X,Y,Z值，即时间，高度和廓线值，具体的说：

当鼠标在二维彩色图上移动时，捕捉位置坐标，根据位置坐标跟数据链表中数据索引的映射关系、位置坐标跟廓线高度的映射关系，计算得出当前的时间、高度和廓线值，并触发绘图事件，在右上角进行显示；

S105：对已经生成的廓线图，在图上点击左键，可以获取当前点的时间廓线和高度廓线，并在另外的两个显示控件中对其进行显示，具体的说：

当在二维图上点击左键，捕捉位置坐标，根据位置坐标跟数据链表中数据索引的映射关系，可以得出数据链表中当前索引值对应的时间廓线；根据位置坐标跟廓线高度的映射关系，可以得出当前高度，并得到数据链表中在此高度处的所有廓线值，生成线性时间廓线序列，选用线性时间显示控件和实时显示控件对时间廓线和高度廓线进行显示；

S106：对已经生成的廓线图，点击右键，勾选自适应，显示控件会根据控件中加载的所有数据的最大最小值，进行自适应调整显示，具体的说：

当在二维图上点击右键，勾选自适应时会遍历数据链表中所有廓线数据，找出其中的最大最小值，然后触发绘图事件，依此最大最小值作为参考值，修改廓线值与颜色之间的映射关系，重复显示步骤；

S107：对已经生成的廓线图，点击右键，不勾选自适应，在编辑框中输入目标最大最小值，显示控件会根据设置的最大最小值进行调整显示，具体的说：

当在二维图上点击右键，不勾选自适应而选择键入最大最小值时触发绘图事件，依此最大最小值作为参考值，修改廓线值与颜色之间的映射关系，重复显示步骤。

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