CN111324658A - 一种海洋温度的可视化分析方法、智能终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋温度的可视化分析方法、智能终端及存储介质，所述方法包括：获取满足预设条件的的海洋风卫星数据；解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置；为不同的区域的海表温度设置颜色的变化，用于显示海洋温度的变化趋势；绘制矩形，进行图元预计算和数据合并，根据数据处理结果进行海洋温度的可视化分析。本发明通过利用卫星数据收集海洋风卫星数据，实现海洋温度的可视化分析，将仅由海量的矢量信息点位构成的海洋温度场以较为平滑的方式展示出来，给出合理的过渡并保证性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种海洋温度的可视化分析方法、智能终端及存储介质。
背景技术
研究海洋温度的变化和组成，是进行海洋相关科学研究的基础课题，研究海洋动态的成因、分布以及范围，可以分析并破解许多难题，然而该分析离不开对地球地理信息的依赖。而GIS系统(Geographic Information System或Geo－Information system，地理信息系统，它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统)恰好提供了这样一个基础平台。然而海洋温度数据的生产往往是由卫星进行，其特点是海量、密集度高，仅凭GIS系统难以展示海量的信息，必须结合图形学的一些优秀的可视化方法才可以得意实现。
目前业界并无明确通用的方案支持此类特殊数据的可视化，难点在于，如何将仅由海量的矢量信息点位构成的海洋温度场以较为平滑的方式展示出来，给出合理的过渡并保证性能良好。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种海洋温度的可视化分析方法、智能终端及存储介质，旨在解决现有技术的上述缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种海洋温度的可视化分析方法，所述海洋温度的可视化分析方法包括如下步骤：
获取满足预设条件的的海洋风卫星数据；
解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置；
为不同的区域的海表温度设置颜色的变化，用于显示海洋温度的变化趋势；
绘制矩形，进行图元预计算和数据合并，根据数据处理结果进行海洋温度的可视化分析。
可选地，所述的海洋温度的可视化分析方法，其中，所述获取满足预设条件的的海洋风卫星数据，具体包括：
按照时间和海洋风精度在海洋风卫星数据中筛选出满足预设条件的海洋风数据，并以HDF数据格式导出；
将HDF数据格式的海洋风数据转换为TIF格式的数据,再将TIF格式的数据转换为JSON格式的文本数据。
可选地，所述的海洋温度的可视化分析方法，其中，所述海洋风卫星数据通过国家卫星气象中心的HDF海洋风产品得到。
可选地，所述的海洋温度的可视化分析方法，其中，所述矩形成像法用于将离散点数据可视化为连续栅格图像数据。
可选地，所述的海洋温度的可视化分析方法，其中，所述解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置，具体包括：
获取地理空间中不相连的多个信息数据点，将每个点的经纬度坐标作为一个矩形的中心点，设置一个经度方向的延伸和一个纬度方向的延伸，形成一个以信息数据点为中心点的矩形区域；
设置经度和纬度延伸后，所有信息数据点建立矩形区域，并根据温度绘制出颜色；
将离散原始信息点可视化为由矩形构成的栅格图像数据，用于反映全体信息数据点呈现出的温度场画面。
可选地，所述的海洋温度的可视化分析方法，其中，所述图元预计算为：计算所需要的每个矩形图元信息并保存。
可选地，所述的海洋温度的可视化分析方法，其中，所述数据合并为：将所述图元预计算的结果合并为一个图元数据对象,使用统一的外观进行着色。
可选地，所述的海洋温度的可视化分析方法，其中，所述为不同的区域的海表温度设置颜色的变化包括：每个原始信息点构成的矩形最终的颜色由信息点的海表温度决定。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种智能终端，其中，所述智能终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的海洋温度的可视化分析程序，所述海洋温度的可视化分析程序被所述处理器执行时实现如上所述的海洋温度的可视化分析方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有海洋温度的可视化分析程序，所述海洋温度的可视化分析程序被处理器执行时实现如上所述的海洋温度的可视化分析方法的步骤。
本发明通过获取满足预设条件的的海洋风卫星数据；解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置；为不同的区域的海表温度设置颜色的变化，用于显示海洋温度的变化趋势；绘制矩形，进行图元预计算和数据合并，根据数据处理结果进行海洋温度的可视化分析。本发明通过利用卫星数据收集海洋风卫星数据，实现海洋温度的可视化分析，将仅由海量的矢量信息点位构成的海洋温度场以较为平滑的方式展示出来，给出合理的过渡并保证性能优良。
附图说明
图1是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例的流程图；
图2是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例中国家卫星气象中心某海洋温度数据的界面示意图；
图3是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例中不同温度的海水区块显示不同颜色(非重叠)的示意图；
图4是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例中不同温度的海水区块显示不同颜色(重叠)的示意图；
图5是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例中海表温度对应颜色的处理的整体效果第一示意图；
图6是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例中海表温度对应颜色的处理的整体效果第二示意图；
图7是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例中在3-4秒完成渲染64080条数据信息并可视化的整体效果示意图；
图8是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例中可视化分析的第一示意图；
图9是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例中可视化分析的第二示意图；
图10是本发明海洋温度的可视化分析方法的较佳实施例中可视化分析的第三示意图；
图11为本发明智能终端的较佳实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。
本发明较佳实施例所述的海洋温度的可视化分析方法，如图1所示，所述海洋温度的可视化分析方法包括以下步骤：
步骤S10、获取满足预设条件的的海洋风卫星数据。
具体地，按照时间和海洋风精度在海洋风卫星数据中筛选出满足预设条件的海洋风数据，并以HDF(Hierarchical Data Format，可以存储不同类型的图像和数码数据的文件格式，并且可以在不同类型的机器上传输，同时还有统一处理这种文件格式的函数库。大多数普通计算机都支持这种文件格)数据格式导出；将HDF数据格式的海洋风数据转换为TIF(Tag Image File Format，标签图像文件格式，是一种灵活的位图格式，主要用来存储包括照片和艺术图在内的图像)格式的数据,再将TIF格式的数据转换为JSON(JavaScriptObject Notation,JS对象简谱是一种轻量级的数据交换格式，它基于洲计算机协会制定的js规范的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据，简洁和清晰的层次结构使得JSON成为理想的数据交换语言，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率)格式的文本数据。
其中，如图2所示，所述海洋风卫星数据通过国家卫星气象中心的HDF海洋风产品得到。首先按照时间和海洋风精度(经纬度跨度,例如间隔0.5经纬度)在海洋风卫星数据中筛选出所需的数据，以HDF形式导出。例如:数据源为国家卫星气象中心的HDF海洋风产品。
将收集的HDF海洋风数据转换为TIF数据,再转换为JSON文本数据供使用。
该步骤的好处:使用来源可靠的原数据可以有效提高分析结果的准确度，而为更大自由度和高效控制加载效果，需要将最终数据转换为JSON文本矢量化。最终转换出的JSON数据的单个测量点数据结构如下:
步骤S20、解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置。
具体地，获取地理空间中不相连的多个信息数据点，将每个点的经纬度坐标作为一个矩形的中心点，设置一个经度方向的延伸和一个纬度方向的延伸，形成一个以信息数据点为中心点的矩形区域；设置经度和纬度延伸后，所有信息数据点建立矩形区域，并根据温度绘制出颜色；将离散原始信息点可视化为由矩形构成的栅格图像数据，用于反映全体信息数据点呈现出的温度场画面。
其中，矩形成像法用于将离散点数据可视化为连续栅格图像数据的一种方法，原理如下:
例如，地理空间中有不相连的多个信息数据点(实际测量带数据的点位，数据结构同步骤的一致)，将每个点的经纬度坐标作为一个矩形的中心点，设置一个经度方向的延伸(矩形高的1/2)和一个纬度方向的延伸(矩形宽的1/2)，就形成了一个以信息数据点为中心点的矩形区域，它携带的温度信息就是矩形的颜色。
以此类推，设置经度和纬度延伸后，所有信息数据点建立这样的矩形，并根据温度绘制出颜色。那么最终屏幕上会显示出这些矩形的重叠(或非重叠)栅格数据图，可以反映出全体信息数据点呈现出的温度场画面，例如如图3所示:不同温度的海水区块显示不同颜色，图3是无重叠。图4是重叠区域的图，可见过渡平滑。
如此，解析完数据后，按照数据所记录的原始信息点，计算矩形区域即完成该步骤。该步骤的好处是:将相对抽象的离散原始信息点近似地可视化为一种由矩形构成的栅格图像数据，叠加产生了过渡数据并产生了图像上的关联性，使可视化分析变得更加紧密与高效，便于找到其中有因果关系的地方。
步骤S30、为不同的区域的海表温度设置颜色的变化，用于显示海洋温度的变化趋势。
具体地，按照步骤S20解析所有数据后，每个原始信息点构成的矩形最终的颜色由信息点的sst(海表温度)决定，具体决定的逻辑如下：
大陆颜色(sst为-999)为半透明黑色；
小于40大于等于30摄氏度为红色半透明；
小于30大于等于25摄氏度为红色半透明；
小于25大于等于20摄氏度为橙色半透明；
小于20大于等于15摄氏度为黄色半透明；
小于15大于等于10摄氏度为黄绿色半透明；
小于10大于等于5摄氏度为绿色半透明；
小于5大于等于0摄氏度为蓝色半透明；
小于0摄氏度为深蓝色半透明。
最终整体呈现的效果如图5和图6所示。
该步骤的好处是:为不同的区域设置从暖色到冷色的变化，可以更加直观看到海洋温度变化的趋势，这种颜色的设置可根据不同规模不同区域的海洋数据有所区别，例如在分析某个特别小海域时可以设置更加细致的颜色过渡，方便得到更精准的可视化结果。
步骤S40、绘制矩形，进行图元预计算和数据合并，根据数据处理结果进行海洋温度的可视化分析。
具体地，采用webgl(在浏览器绘制三维图形的协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化)接口进行步骤S20、S30大量矩形的绘制，该步骤主要是执行绘制过程，是具体实现，主要解决的是绘制效率和运行效率问题。
主要采用如下方式进行高效绘制:
图元预计算，并不逐个绘制矩形，而是提计算制出webgl所需要的每个矩形图元信息(在webgl图形协议中需要的直接数据)并保存。
所有预计算完成后,进行数据合并(将上述图元预计算的结果,合并为在webgl系统中一个图元数据对象,可以极大优化减轻绘制的压力)。使用统一的外观(即webgl系统中的材质)进行着色,除了保留各自不同颜色之外使用同一材质也可以极大减轻GPU缓存压力。
这样做的好处:在3-4秒完成渲染64080条数据信息并可视化，流畅运行，整体效果如图7所示。
进一步地，如图8、图9、图10所示，根据数据处理结果进行海洋温度的可视化分析，由图8-10可见,同一时间不同海域的温度不同,赤道附近最热,南极大陆附近最冷，中间产生过渡；我国渤海温度较低，黄海温度较高，东海温度最高；南海北部湾温度较低，西沙群岛黄岩岛附近温度较高；如果分析具体海域例如北部湾，可以精确到非常高的军事海平面数据，则可以更加具体详细。
本方法结合了GIS系统以及部分图形学技术进行海洋温度数据的可视化并给出可视化的结果。
进一步地，如图11所示，基于上述海洋温度的可视化分析方法，本发明还相应提供了一种智能终端，所述智能终端包括处理器10、存储器20及显示器30。图11仅示出了智能终端的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
所述存储器20在一些实施例中可以是所述智能终端的内部存储单元，例如智能终端的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述智能终端的外部存储设备，例如所述智能终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器20还可以既包括所述智能终端的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述智能终端的应用软件及各类数据，例如所述安装智能终端的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有海洋温度的可视化分析程序40，该海洋温度的可视化分析程序40可被处理器10所执行，从而实现本申请中海洋温度的可视化分析方法。
所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述海洋温度的可视化分析方法等。
所述显示器30在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。所述显示器30用于显示在所述智能终端的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述智能终端的部件10-30通过系统总线相互通信。
在一实施例中，当处理器10执行所述存储器20中海洋温度的可视化分析程序40时实现以下步骤：
获取满足预设条件的的海洋风卫星数据；
解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置；
为不同的区域的海表温度设置颜色的变化，用于显示海洋温度的变化趋势；
绘制矩形，进行图元预计算和数据合并，根据数据处理结果进行海洋温度的可视化分析。
所述获取满足预设条件的的海洋风卫星数据，具体包括：
按照时间和海洋风精度在海洋风卫星数据中筛选出满足预设条件的海洋风数据，并以HDF数据格式导出；
将HDF数据格式的海洋风数据转换为TIF格式的数据,再将TIF格式的数据转换为JSON格式的文本数据。
所述海洋风卫星数据通过国家卫星气象中心的HDF海洋风产品得到。
所述矩形成像法用于将离散点数据可视化为连续栅格图像数据。
所述解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置，具体包括：
获取地理空间中不相连的多个信息数据点，将每个点的经纬度坐标作为一个矩形的中心点，设置一个经度方向的延伸和一个纬度方向的延伸，形成一个以信息数据点为中心点的矩形区域；
设置经度和纬度延伸后，所有信息数据点建立矩形区域，并根据温度绘制出颜色；
将离散原始信息点可视化为由矩形构成的栅格图像数据，用于反映全体信息数据点呈现出的温度场画面。
所述图元预计算为：计算所需要的每个矩形图元信息并保存。
所述数据合并为：将所述图元预计算的结果合并为一个图元数据对象,使用统一的外观进行着色。
所述为不同的区域的海表温度设置颜色的变化包括：每个原始信息点构成的矩形最终的颜色由信息点的海表温度决定。
本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有海洋温度的可视化分析程序，所述海洋温度的可视化分析程序被处理器执行时实现如上所述的海洋温度的可视化分析方法的步骤。
综上所述，本发明提供一种海洋温度的可视化分析方法、智能终端及存储介质，所述方法包括：获取满足预设条件的的海洋风卫星数据；解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置；为不同的区域的海表温度设置颜色的变化，用于显示海洋温度的变化趋势；绘制矩形，进行图元预计算和数据合并，根据数据处理结果进行海洋温度的可视化分析。本发明通过利用卫星数据收集海洋风卫星数据，实现海洋温度的可视化分析，将仅由海量的矢量信息点位构成的海洋温度场以较为平滑的方式展示出来，给出合理的过渡并保证性能优良。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种海洋温度的可视化分析方法，其特征在于，所述海洋温度的可视化分析方法包括：
获取满足预设条件的的海洋风卫星数据；
解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置；
为不同的区域的海表温度设置颜色的变化，用于显示海洋温度的变化趋势；
绘制矩形，进行图元预计算和数据合并，根据数据处理结果进行海洋温度的可视化分析。
2.根据权利要求1所述的海洋温度的可视化分析方法，其特征在于，所述获取满足预设条件的的海洋风卫星数据，具体包括：
按照时间和海洋风精度在海洋风卫星数据中筛选出满足预设条件的海洋风数据，并以HDF数据格式导出；
将HDF数据格式的海洋风数据转换为TIF格式的数据,再将TIF格式的数据转换为JSON格式的文本数据。
3.根据权利要求1或2所述的海洋温度的可视化分析方法，其特征在于，所述海洋风卫星数据通过国家卫星气象中心的HDF海洋风产品得到。
4.根据权利要求1所述的海洋温度的可视化分析方法，其特征在于，所述矩形成像法用于将离散点数据可视化为连续栅格图像数据。
5.根据权利要求4所述的海洋温度的可视化分析方法，其特征在于，所述解析所述海洋风卫星数据，按照矩形成像法计算显示区域位置，具体包括：
获取地理空间中不相连的多个信息数据点，将每个点的经纬度坐标作为一个矩形的中心点，设置一个经度方向的延伸和一个纬度方向的延伸，形成一个以信息数据点为中心点的矩形区域；
设置经度和纬度延伸后，所有信息数据点建立矩形区域，并根据温度绘制出颜色；
将离散原始信息点可视化为由矩形构成的栅格图像数据，用于反映全体信息数据点呈现出的温度场画面。
6.根据权利要求1所述的海洋温度的可视化分析方法，其特征在于，所述图元预计算为：计算所需要的每个矩形图元信息并保存。
7.根据权利要求1所述的海洋温度的可视化分析方法，其特征在于，所述数据合并为：将所述图元预计算的结果合并为一个图元数据对象,使用统一的外观进行着色。
8.根据权利要求1所述的海洋温度的可视化分析方法，其特征在于，所述为不同的区域的海表温度设置颜色的变化包括：每个原始信息点构成的矩形最终的颜色由信息点的海表温度决定。
9.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的海洋温度的可视化分析程序，所述海洋温度的可视化分析程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的海洋温度的可视化分析方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有海洋温度的可视化分析程序，所述海洋温度的可视化分析程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的海洋温度的可视化分析方法的步骤。
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