一种描述强对流三维流场的非刚性曲面匹配方法

• 作者: 侯谨毅 王萍 顾恺
• 来源期刊: 天津大学学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 强对流天气 多普勒天气雷达 三维流场 曲面匹配 三维可视化
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 页码范围: 196-204
• 页数: 9页
• 分类号: P415.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11784/tdxbz201911035

摘要

强对流天气是由空气的剧烈垂直运动导致的,以上升气流和下沉气流为主,它突发性强、破坏力大,对国民经济与民众安全有重大危害,一直是天气预报与分析中的难点和重点.如果可以简捷地描述出包含上升气流和下沉气流的三维流场,将有助于强对流天气的分析.本文基于多普勒天气雷达反射率因子数据,在单体分割后通过双线性插值法获得三维格点插值点云,假设相邻体扫时刻同一数据点的反射率因子基本不变,设定反射率因子阈值,对相邻体扫时刻下反射率因子大于等于阈值的点云通过Marching Cubes方法构建三维曲面.然后,对于这对曲面设计出一种非刚性的曲面匹配方法来描述强对流天气的三维流场:设计包含曲面法向量和曲率信息的曲面各点形态特征向量,进行匹配区域限制,设置附加条件解决一点对多点匹配的不确定性问题.通过该曲面匹配方法获得三维流场中各数据点的位移向量,从而近似描述出强对流天气的三维流场.最后,通过由各种三维空间变换得到的模拟曲面数据进行曲面匹配方法的效果测试,综合平均匹配正确率达到87.0％.