风暴潮灾害空间数据管理与分析系统的研究与实现

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本文在分析风暴潮危害的基础上,借鉴了国内外相关的风暴潮系统研究经验,以风暴潮灾害空间数据管理与分析系统的研究为工程背景,重点研究了风暴潮灾害空间数据管理与分析系统的构建与实现问题。本系统是基于Visual Studio 2005开发平台,以c#语言和ArcEngine为主要开发工具,集成了FTP、DevExpress等技术,从数据综合管理、预报要素显示、预报信息查询、应急辅助分析、产品制作输出等五个方面开发完成的。  本文对开发风暴潮灾害空间数据管理与分析系统过程中遇到的问题和涉及到的关键技术,进行了以下研究:首先,在研究NETCDF格式和二进制存储格式的基础上,实现了对业务化nc文件和dat文件的解析读取。同时,针对预报要素的数据特点和显示要求,分别转换成风暴潮灾害空间数据管理与分析系统支持的相应存储格式。其次,从渲染符号制作、渲染表达、显示控制、动态表达、色读条等五个方面,重点研究了风暴潮预报要素的可视化表达。其中,显示控制和动态表达两者分别从空间上和时间上实现了对预报要素的可视化表达,是风暴潮灾害空间数据管理与分析系统的核心功能。再次,研究了实时查询和长时间序列查询两种预报要素查询工具的实现方案。最后,研究了基于“水位点淹没情况的判断、水位格网点到水位格网面的快速匹配、水位格网面的快速合并”方案的淹没面快速提取工作。  本文的核心内容是风暴潮多源数据的可视化,包括:流场、水位、海温、波浪、风场等预报要素。围绕预报要素的可视化,本文做了以下创新性的工作:首先,对于动力场数据如流场、波向、风场等,数据量大,密集程度高,若不根据其要素特点进行处理,则显示效果差、显示效率低。针对上述问题,本文设计了均匀离散算法,横向上对显示要素添加显示范围控制,纵向上对显示要素添加比例标定控制,研究最适应人的视觉感受的数据显示策略,最终实现海洋动力场数据在不同比例尺下的无级缩放;其次,风暴潮数据多为长时间序列数据,为了能更好的反映风暴潮随时间的变化趋势,本文设计了多种不同方案,分别从不同角度出发,实现了预报要素在一定时间序列范围内的动态可视化表达。
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