CN112559665A - 空气质量模式预报数据可视化方法及装置 - Google Patents

空气质量模式预报数据可视化方法及装置 Download PDF

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CN112559665A CN202011509969.3A CN202011509969A CN112559665A CN 112559665 A CN112559665 A CN 112559665A CN 202011509969 A CN202011509969 A CN 202011509969A CN 112559665 A CN112559665 A CN 112559665A
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赵耀
刘阳
口艺锋
冯志贤
秦东明
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Abstract

本发明公开了一种空气质量模式预报数据可视化方法及装置，该方法包括：构建与待可视化模式预报区域对应的三维空间坐标系；基于三维空间坐标系，根据指定空气质量预报模式系统，构建三维网格模型；下载待可视化模式预报区域的遥感影像数据；将遥感影像数据对应绘制至三维网格模型；通过指定空气质量预报模式系统获取三维网格模型的各个网格的污染物预报数据；通过三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据。通过本发明解决了现有技术中空气质量预报数据展示通常是在二维地图上，忽略了地形的因素，无法体现出地形和污染物浓度之间的变化的问题，实现了基于地形的空气质量模式预报数据三维可视化，改善了环境空气质量。

Description

空气质量模式预报数据可视化方法及装置
技术领域
本发明涉及环保信息管理技术领域，具体涉及一种空气质量模式预报数据可视化方法及装置。
背景技术
近些年来，随着人们对环境保护问题的重视，越来越多的人开始关心身边的环境问题，环境空气质量预报也逐渐和天气预报一样，成了人们关注的信息。
地形可视化是地形的直观图形表达，是人们了解和认识地形的基本工具。目前的空气质量预报数据展示通常是在二维地图上，即常规的地形可视化技术(如等高线地形图、剖面图、写景等)都是基于二维的，通过点和面的形式，展示污染物的浓度预报数据。三维地形可视化是人类一直追求的梦想，数字高程模型(Digital Elevation Model，简称为DEM)、遥感技术、计算机可视化技术的发展，使得建立三维实时、交互的仿真地形环境成为可能。
二维的展示方式会有以下问题：
1.无法体现污染物浓度预报的三维分布特征：
现实中地理空间是三维空间，在二维地图中表达污染物浓度变化时，就会有一个维度的信息缺失(一般是高度方向)，无法全面体现污染物浓度分布。然而，大气污染过程发生在三维空间中，所以了解污染物浓度分布的三维整体特征，对环境空气质量改善也有很大帮助。
2.缺少地形因素的体现：
现实中的地面是高低起伏的，不同的区域有不同的地形，相应的也会有不同的气候环境，对空气质量的影响也会有所不同。但是二维地图中污染物浓度变化，忽略了地形的因素，无法体现出地形和污染物浓度之间的变化。
针对现有技术中，目前的空气质量预报数据展示通常是在二维地图上，通过点和面的形式展示污染物的浓度预报数据，缺少高度方向污染物浓度信息，无法全面体现污染物浓度分布，忽略了地形的因素，无法体现出地形和污染物浓度之间的变化的问题，还未提出有效的解决方法。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种空气质量模式预报数据可视化方法及装置，以解决现有技术中空气质量预报数据展示通常是在二维地图上，通过点和面的形式展示污染物的浓度预报数据，缺少高度方向污染物浓度信息，无法全面体现污染物浓度分布，忽略了地形的因素，无法体现出地形和污染物浓度之间的变化的问题。
为此，本发明实施例提供了如下技术方案：
本发明第一方面，提供了一种空气质量模式预报数据可视化方法，包括：
构建与待可视化模式预报区域对应的三维空间坐标系；
基于所述三维空间坐标系，根据指定空气质量预报模式系统，构建三维网格模型；其中，所述三维网格模型的坐标轴的范围和网格大小与所述指定空气质量预报模式系统相对应；
下载所述待可视化模式预报区域的遥感影像数据；
将所述遥感影像数据对应绘制至所述三维网格模型；
通过所述指定空气质量预报模式系统获取所述三维网格模型的各个网格的污染物预报数据；
通过所述三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据。
可选地，将所述遥感影像数据对应绘制至所述三维网格模型包括：
使用所述遥感数据作为纹理数据，绘制至所述三维空间坐标系的XY平面，得到三维网格基础模型；其中，所述三维网格基础模型的XY轴范围和XY轴网格大小与所述指定空气质量预报模式系统的XY轴范围和XY轴网格大小一致；
获取所述指定空气质量预报模式系统的地形高程数据；
根据所述三维网格基础模型和所述地形高程数据构建所述三维网格模型。
可选地，获取所述指定空气质量预报模式系统的地形高程数据之后，所述方法还包括：
对每个地形高程数据乘以相同的拉伸因子。
可选地，通过所述指定空气质量预报模式系统获取所述三维网格模型的各个网格的污染物预报数据包括：
通过所述指定空气质量预报模式系统获取污染物浓度数据；
使用所述污染物浓度数据，根据所述地形高程数据进行空间插值获取各个网格的污染物预报数据。
可选地，通过所述指定空气质量预报模式系统获取所述三维网格模型的各个网格的污染物预报数据包括：
获取第一模式预报网格和第二模式预报网格；其中，指定网格的层高位于所述第一模式预报网格和所述第二模式预报网格的层高之间，所述第一模式预报网格的层高高于所述第二模式预报网格的层高；
获取所述第一模式预报网格的第一污染物浓度数据和所述第二模式预报网格的第二污染物浓度数据；
根据所述第一污染物浓度数据和所述第二污染物浓度数据获取所述指定网格的指定污染物浓度数据。
可选地，根据所述第一污染物浓度数据和所述第二污染物浓度数据获取所述指定网格的指定污染物浓度数据包括：
通过如下公式获取所述指定网格的指定污染物浓度数据：
Mvalue＝Tvalue*QT+Bvalue*QB；
QT＝(dataHgt-BottomHgt)/(TopHgt–BottomHgt)；
QB＝(TopHgt-dataHgt)/(TopHgt–BottomHgt)；
其中，Mvalue表示所述指定网格的指定污染物浓度数据，Tvalue表示所述第一污染物浓度数据，QT表示所述第一模式预报网格的浓度贡献因子，Bvalue表示所述第二污染物浓度数据，QB表示所述第二模式预报网格的浓度贡献因子，dataHgt表示所述指定网格的高度，TopHgt表示所述第一模式预报网格的高度，BottomHgt表示所述第二模式预报网格的高度。
可选地，通过所述三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据包括：
获取与所述各个网格的污染物浓度数据对应的颜色索引；
根据所述颜色索引获取与所述各个网格的污染物浓度数据对应的颜色；
其中，通过如下公式获取与所述各个网格的污染物浓度数据对应的颜色索引：
cIndex＝((P–min)/(max–min))*ColorNum；
其中，cIndex表示颜色索引，P表示与每个网格对应的污染物浓度数据，min表示污染物浓度最小值，max表示污染物浓度最大值，ColorNum表示污染物渲染图例的颜色个数。
本发明第二方面，提供了一种空气质量模式预报数据可视化装置，包括：
第一构建模块，用于构建与待可视化模式预报区域对应的三维空间坐标系；
第二构建模块，用于基于所述三维空间坐标系，根据指定空气质量预报模式系统，构建三维网格模型；其中，所述三维网格模型的坐标轴的范围和网格大小与所述指定空气质量预报模式系统相对应；
下载模块，用于下载所述待可视化模式预报区域的遥感影像数据；
绘制模块，用于将所述遥感影像数据对应绘制至所述三维网格模型；
获取模块，用于通过所述指定空气质量预报模式系统获取所述三维网格模型的各个网格的污染物预报数据；
展示模块，用于通过所述三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据。
本发明第三方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述第一方面中任一所述的空气质量模式预报数据可视化方法。
本发明第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的空气质量模式预报数据可视化方法。
本发明实施例技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供了一种空气质量模式预报数据可视化方法及装置，其中，该方法包括：构建与待可视化模式预报区域对应的三维空间坐标系；其中，该三维空间坐标系以平行于经度线方向的轴为X轴，以平行于纬度线方向的轴为Y轴，高程轴为Z轴；基于该三维空间坐标系，根据指定空气质量预报模式系统，构建三维网格模型；其中，该三维网格模型的坐标轴的范围和网格大小与该指定空气质量预报模式系统相对应；下载待可视化模式预报区域的遥感影像数据；将该遥感影像数据对应绘制至三维网格模型；通过指定空气质量预报模式系统获取三维网格模型的各个网格的污染物预报数据；通过该三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据。解决了现有技术中空气质量预报数据展示通常是在二维地图上，通过点和面的形式展示污染物的浓度预报数据，缺少高度方向污染物浓度信息，无法全面体现污染物浓度分布，忽略了地形的因素，无法体现出地形和污染物浓度之间的变化的问题。实现了基于地形的空气质量模式预报数据三维可视化，可以更准确、直观的展示污染物数据的在地理空间中的分布。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的空气质量模式预报数据可视化方法的流程图；
图2是三维网格模型示意图；
图3是根据本发明实施例的将遥感影像数据对应绘制至三维网格模型示意图；
图4是根据本发明实施例的待可视化模式预报区域的数字高程模型网格示意图；
图5是根据本发明实施例的待可视化模式预报区域的数字高程模型网格的另一示意图；
图6是根据本发明实施例的模式预报浓度数据三维结构示意图；
图7是根据本发明实施例的地形高程数据的三维结构示意图；
图8是根据本发明实施例的高程数据空间插值结构示意图；
图9是根据本发明实施例的PM2.5渲染图例；
图10是根据本发明实施例的空气质量模式预报数据可视化装置的结构框图；
图11是本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
根据本发明实施例，提供了一种空气质量模式预报数据可视化方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
地形可视化是地形的直观图形表达，是人们了解和认识地形的基本工具。常规的地形可视化技术(如等高线地形图、剖面图、写景等)都是基于二维的，三维地形可视化是人类一直追求的梦想。DEM、遥感技术、计算机可视化技术的发展，使得建立三维实时、交互的仿真地形环境成为可能。
在本实施例中提供了一种空气质量模式预报数据可视化方法，可用于环境信息展示系统，图1是根据本发明实施例的空气质量模式预报数据可视化方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S101，构建与待可视化模式预报区域对应的三维空间坐标系；其中，该三维空间坐标系以平行于经度线方向的轴为X轴，以平行于纬度线方向的轴为Y轴，高程轴为Z轴。
步骤S102，基于三维空间坐标系，根据指定空气质量预报模式系统，构建三维网格模型；其中，该三维网格模型的坐标轴的范围和网格大小与指定空气质量预报模式系统相对应。具体地，指定空气质量预报模式系统可以是嵌套网格空气质量预报模式系统(NestedAir Quality Prediction Modeling System，简称为NAQPMS)，NAQPMS模式输出的空气质量预报数据是嵌套网格结构，NAQPMS是由中国科学院大气物理研究所自主开发研制的。该模式系统经历了近20年的发展，是通过集成自主开发的一系列城市、区域尺度空气质量模式发展而成的。该模式不但可以研究区域尺度的空气污染问题，同时可以研究城市尺度的空气质量等问题的发生机理及其变化规律，此外还可以研究不同尺度之间的相互影响过程。该模式是研究污染物排放量、气象条件、化学转化和干湿清除之间相互作用的重要工具，可以为环境决策部分提供科学的污染排放控制对策。空气质量预报子系统(NAQPM)为整个模式系统的核心，主要处理污染物之排放，平流输送，扩散，干、湿沉降和气相、液相及非均相反应等物理与化学过程。其空间结构为三维欧拉输送模式，垂直坐标采用地形追随坐标。水平结构为多重嵌套网格，采用单向、双向嵌套技术，分辨率为3～81km，垂直不等距分为20层。NAQPMS产生的空气质量预报数据，在垂直方向上追随地形不等距分为20层，在水平方向上是多重嵌套网格,根据预报区域的不同，网格的分辨率也会做相应的变化和调整。其中预报的地理范围逐级缩减(如D1>D2>D3)，预报数据的空间分辨率逐级增加。本发明实施例中的待可视化模式预报区域为预报区域D3，例如地理范围为：经度在109.0度至123.9808度之间，纬度在34.0度至42.964度之间，层高为1至12层，在经度方向共有240个网格，每0.0624度一个数据网格，在纬度方向共180个网格，每0.0498度一个数据网格。本领域技术人员应当知晓，上述地理范围以及网格划分并非用于限制本实施例，根据实际需要而进行不同区域地理范围以及网格划分的调整亦在本实施例的保护范围之内。构建的三维网格模型示意图如图2所示。
步骤S103，下载待可视化模式预报区域的遥感影像数据。
步骤S104，将遥感影像数据对应绘制至上述三维网格模型。为了达到模拟现实的效果，基于构建好的三维空间坐标系，下载当前模式预报区域，即上述待可视化模式预报区域的遥感影像数据，绘制到三维网格中，就实现了区域三维网格的基础模型。其中，所有坐标轴的范围和网格大小都与NAQPMS模式数据的信息一致。用该三维空间坐标系模拟现实的三维空间，最终实现的空间网格坐标系效果如图3所示。
步骤S105，通过指定空气质量预报模式系统获取该三维网格模型的各个网格的污染物预报数据。本发明实施例所使用的污染物预报数据是由NAQPMS产生的。
步骤S106，通过三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据。
通过上述步骤，使用指定空气质量预报模式系统获取污染物预报数据，将其展示在对应的三维网格模型的各个网格中，通过三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据的基于地形的空气质量模式预报数据三维可视化方法，可以更准确、直观的展示污染物数据在地理空间中的分布，解决了现有技术中空气质量预报数据展示通常是在二维地图上，通过点和面的形式展示污染物的浓度预报数据，缺少高度方向污染物浓度信息，无法全面体现污染物浓度分布，忽略了地形的因素，无法体现出地形和污染物浓度之间的变化的问题，实现了基于地形的空气质量预报数据的追随地形的水平和剖面展示、任意高度层数据展示。
上述步骤S104涉及将所述遥感影像数据对应绘制至三维网格模型，在一个可选实施例中，使用遥感数据作为纹理数据，绘制至三维空间坐标系的XY平面，得到三维网格基础模型，其中，该三维网格基础模型的XY轴范围和XY轴网格大小与指定空气质量预报模式系统的XY轴范围和XY轴网格大小一致，获取指定空气质量预报模式系统的地形高程数据，根据三维网格基础模型和地形高程数据构建三维网格模型。地形数据可视化也叫数字高程模型，具体地，模式预报区域的地形高程数据和模型数据是相互对应的，例如也共有12层，网格的起点、大小、间距等属性一致。地形高程数据中的一个数据表示其相对应的模式数据中的一个高程，每一个网格点一个值，代表该点的海拔高度。基于上述实施例构建完成的三维空间网格坐标系，为XY平面网格的每一个网格点设置高程信息，就可以得到能反映现实地形起伏变化的数字高程模型，如图4、5所示，用第一层的地形高程数据代表该地理区域的地形，基于地形的污染物浓度绘制就是在此基础上实现的。
为了在视觉上能够明显察觉到地形的起伏，在一个可选实施例中，获取指定空气质量预报模式系统的地形高程数据之后，对每个地形高程数据乘以相同的拉伸因子。由于地形起伏的最大变化也不过9259.86米，约9.3公里(地球陆地表面海拔最高的地点珠穆朗玛峰海拔高度8848.86米，地球陆地表面海拔最低的地点死海海拔-411米)，但是，一般最小范围的模式预报区域如D3，从西向东也有1381公里左右。所以，为了在视觉上能够明显察觉到地形的起伏，需要对地形高程数据做“拉伸”处理，统一给每一个高程数值乘以相同的拉伸因子。
上述步骤S105涉及通过指定空气质量预报模式系统获取三维网格模型的各个网格的污染物预报数据，在一个可选实施例中，通过该指定空气质量预报模式系统获取污染物浓度数据，使用该污染物浓度数据，根据该地形高程数据进行空间插值获取各个网格的污染物预报数据。具体地，NAQPMS模式生成的污染物预报数据，是一层一层网格结构的代表不同高度污染物的浓度数据，如图6所示。地形高程数据和模式预报数据的网格相对应，也就是说，模式预报数据中的每一个网格点，都可以在地形高程数据中找到相对应的高程数据。模式预报区域的地形高程数据结构，如图7所示，空气质量预报模式系统中会有指定的模式预报区域，空气质量预报模式系统有地形数据，所以模式预报区域也有，它们是父子集的关系。每一个模式预报数据，都可以相对应的在这个地形高程数据网格中获取该点的高程数值。
上述步骤S105涉及通过该指定空气质量预报模式系统获取各个网格的污染物预报数据，在另一个可选实施例中，获取第一模式预报网格和第二模式预报网格；其中，指定网格的层高位于第一模式预报网格和第二模式预报网格的层高之间，该第一模式预报网格的层高高于该第二模式预报网格的层高，获取第一模式预报网格的第一污染物浓度数据和第二模式预报网格的第二污染物浓度数据，根据该第一污染物浓度数据和该第二污染物浓度数据获取该指定网格的指定污染物浓度数据。关于根据第一污染物浓度数据和第二污染物浓度数据获取该指定网格的指定污染物浓度数据，具体地，
Mvalue＝Tvalue*QT+Bvalue*QB；
QT＝(dataHgt-BottomHgt)/(TopHgt–BottomHgt)；
QB＝(TopHgt-dataHgt)/(TopHgt–BottomHgt)；
其中，Mvalue表示指定网格的指定污染物浓度数据，Tvalue表示第一污染物浓度数据，QT表示第一模式预报网格的浓度贡献因子，Bvalue表示第二污染物浓度数据，QB表示第二模式预报网格的浓度贡献因子，dataHgt表示指定网格的高度，TopHgt表示第一模式预报网格的高度，BottomHgt表示第二模式预报网格的高度。在一个具体的可选实施例中，复制预报区域D3的地形高程数据网格作为数据展示层(给数据展示层设置浓度数值和颜色就可以进行绘制)，根据用户输入的条件(例如最小值为1，最大值为100，以0.01的间隔增加，代表数据展示层高度提升的系数)，整体给所有的网格点的高程数值增加相应的高程值，抬高数据展示层。通过数据展示网格点的经纬度坐标，做一条平行于Z轴的直线，确定这条线与每一层地形高程数据相交点的高程数值。通过地形的高程数值，计算空间线性插值因子，计算数据展示网格点的污染物预报浓度数值。如图8所示，M点是数据展示层中的一个网格点，该点所在的地形高程值为dataHgt＝1000米，高于M点的模式预报数据T点，所在的地形高度为TopHgt＝1200米，低于M点的模式预报数据B点，所在的地形高度为BottomHgt＝500米。假设此时T点的PM2.5的浓度Tvalue＝10μg/m3，B点PM2.5的浓度Bvalue＝62μg/m3。首先，根据高度差值，计算T点和B点对M的浓度贡献因子，高度距离越远，贡献越小：
QB＝(TopHgt-dataHgt)/(TopHgt–BottomHgt)；
QT＝(dataHgt-BottomHgt)/(TopHgt–BottomHgt)；
所以，M点的污染物浓度值Mvalue就可以通过上述的因子计算得出，
Mvalue＝Tvalue*QT+Bvalue*QB；
本实施例中，计算结果为Mvalue＝10*0.714+62*0.286＝24.9(μg/m3)；通过，如上的方法，就可以给所有的数据展示层的网格点设置该点的浓度数值。
上述步骤S105涉及通过该三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据，为了直观展示污染程度，在一个可选实施例中，获取与该各个网格的污染物浓度数据对应的颜色索引，根据该颜色索引获取与该各个网格的污染物浓度数据对应的颜色，其中，通过如下公式获取与该各个网格的污染物浓度数据对应的颜色索引：
cIndex＝((P–min)/(max–min))*ColorNum；
其中，cIndex表示颜色索引，P表示与每个网格对应的污染物浓度数据，min表示污染物浓度最小值，max表示污染物浓度最大值，ColorNum表示污染物渲染图例的颜色个数。颜色索引和各个网格的环境数据的颜色的对应关系是预先设置好的，例如为10个格子设置1-10的编号，依次往里放了10个颜色，每次根据计算出来的编号去对应颜色，例如编号为6，那就去获取第6个颜色。根据每一个网格点的颜色信息，绘制整个污染物浓度的变化，就得到最终追随地形的三维污染物浓度变化展示。如果设置了污染物浓度展示的阈值，就绘制在阈值范围以内的数据展示层的网格，不在阈值范围中的数据展示层网格直接舍弃。具体地，例如任意一个网格的污染物(PM2.5)浓度为N，本可选实施例中0<＝N<＝350μg/m3，通过本可选实施例设置污染物浓度的渲染颜色，渲染污染物的浓度分布如图9所示。在本实施例中还提供了一种空气质量模式预报数据可视化装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”为可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种空气质量模式预报数据可视化装置，如图10所示，包括：
第一构建模块101，用于构建与待可视化模式预报区域对应的三维空间坐标系；
第二构建模块102，用于基于所述三维空间坐标系，根据指定空气质量预报模式系统，构建三维网格模型；其中，所述三维网格模型的坐标轴的范围和网格大小与所述指定空气质量预报模式系统相对应；
下载模块103，用于下载所述待可视化模式预报区域的遥感影像数据；
绘制模块104，用于将所述遥感影像数据对应绘制至所述三维网格模型；
获取模块105，用于通过所述指定空气质量预报模式系统获取所述三维网格模型的各个网格的污染物预报数据；
展示模块106，用于通过所述三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据。
本实施例中的空气质量模式预报数据可视化装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种电子设备，具有上述图11所示的空气质量模式预报数据可视化装置。
请参阅图11，图11是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器1101，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口1103，存储器1104，至少一个通信总线1102。其中，通信总线1102用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口1103可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口1103还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器1104可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器1104可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器1101的存储装置。其中处理器1101可以结合图10所描述的装置，存储器1104中存储应用程序，且处理器1101调用存储器1104中存储的程序代码，以用于执行上述实施例中任一空气质量模式预报数据可视化方法。
其中，通信总线1102可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线1102可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器1104可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：harddisk drive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器1104还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器1101可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器1101还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic，缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器1104还用于存储程序指令。处理器1101可以调用程序指令，实现如本申请图1实施例中所示的空气质量模式预报数据可视化方法。
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的空气质量模式预报数据可视化方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种空气质量模式预报数据可视化方法，其特征在于，包括：
构建与待可视化模式预报区域对应的三维空间坐标系；
基于所述三维空间坐标系，根据指定空气质量预报模式系统，构建三维网格模型；其中，所述三维网格模型的坐标轴的范围和网格大小与所述指定空气质量预报模式系统相对应；
下载所述待可视化模式预报区域的遥感影像数据；
将所述遥感影像数据对应绘制至所述三维网格模型；
通过所述指定空气质量预报模式系统获取所述三维网格模型的各个网格的污染物预报数据；
通过所述三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据。
2.根据权利要求1所述的空气质量模式预报数据可视化方法，其特征在于，将所述遥感影像数据对应绘制至所述三维网格模型包括：
使用所述遥感数据作为纹理数据，绘制至所述三维网格模型的XY平面，得到三维网格基础模型；其中，所述三维网格基础模型的XY轴范围和XY轴网格大小与所述指定空气质量预报模式系统的XY轴范围和XY轴网格大小一致；
获取所述指定空气质量预报模式系统的地形高程数据；
根据所述三维网格基础模型和所述地形高程数据构建所述三维网格模型。
3.根据权利要求2所述的空气质量模式预报数据可视化方法，其特征在于，获取所述指定空气质量预报模式系统的地形高程数据之后，所述方法还包括：
对每个地形高程数据乘以相同的拉伸因子。
4.根据权利要求2所述的空气质量模式预报数据可视化方法，其特征在于，通过所述指定空气质量预报模式系统获取所述三维网格模型的各个网格的污染物预报数据包括：
通过所述指定空气质量预报模式系统获取污染物浓度数据；
使用所述污染物浓度数据，根据所述地形高程数据进行空间插值获取各个网格的污染物预报数据。
5.根据权利要求1所述的空气质量模式预报数据可视化方法，其特征在于，通过所述指定空气质量预报模式系统获取所述三维网格模型的各个网格的污染物预报数据包括：
获取第一模式预报网格和第二模式预报网格；其中，指定网格的层高位于所述第一模式预报网格和所述第二模式预报网格的层高之间，所述第一模式预报网格的层高高于所述第二模式预报网格的层高；
获取所述第一模式预报网格的第一污染物浓度数据和所述第二模式预报网格的第二污染物浓度数据；
根据所述第一污染物浓度数据和所述第二污染物浓度数据获取所述指定网格的指定污染物浓度数据。
6.根据权利要求5所述的空气质量模式预报数据可视化方法，其特征在于，根据所述第一污染物浓度数据和所述第二污染物浓度数据获取所述指定网格的指定污染物浓度数据包括：
通过如下公式获取所述指定网格的指定污染物浓度数据：
Mvalue＝Tvalue*QT+Bvalue*QB；
QT＝(dataHgt-BottomHgt)/(TopHgt–BottomHgt)；
QB＝(TopHgt-dataHgt)/(TopHgt–BottomHgt)；
其中，Mvalue表示所述指定网格的指定污染物浓度数据，Tvalue表示所述第一污染物浓度数据，QT表示所述第一模式预报网格的浓度贡献因子，Bvalue表示所述第二污染物浓度数据，QB表示所述第二模式预报网格的浓度贡献因子，dataHgt表示所述指定网格的高度，TopHgt表示所述第一模式预报网格的高度，BottomHgt表示所述第二模式预报网格的高度。
7.根据权利要求1至6中任一所述的空气质量模式预报数据可视化方法，其特征在于，通过所述三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据包括：
获取与所述各个网格的污染物浓度数据对应的颜色索引；
根据所述颜色索引获取与所述各个网格的污染物浓度数据对应的颜色；
其中，通过如下公式获取与所述各个网格的污染物浓度数据对应的颜色索引：
cIndex＝((P–min)/(max–min))*ColorNum；
其中，cIndex表示颜色索引，P表示与每个网格对应的污染物浓度数据，min表示污染物浓度最小值，max表示污染物浓度最大值，ColorNum表示污染物渲染图例的颜色个数。
8.一种空气质量模式预报数据可视化装置，其特征在于，包括：
第一构建模块，用于构建与待可视化模式预报区域对应的三维空间坐标系；
第二构建模块，用于基于所述三维空间坐标系，根据指定空气质量预报模式系统，构建三维网格模型；其中，所述三维网格模型的坐标轴的范围和网格大小与所述指定空气质量预报模式系统相对应；
下载模块，用于下载所述待可视化模式预报区域的遥感影像数据；
绘制模块，用于将所述遥感影像数据对应绘制至所述三维网格模型；
获取模块，用于通过所述指定空气质量预报模式系统获取所述三维网格模型的各个网格的污染物预报数据；
展示模块，用于通过所述三维网格模型展示各个网格的污染物预报数据。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述权利要求1-7中任一所述的空气质量模式预报数据可视化方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现上述权利要求1-7中任一所述的空气质量模式预报数据可视化方法。
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