气象数据的体绘制渲染方法、装置和计算机设备与流程

技术特征：
1.一种气象数据的体绘制渲染方法，其特征在于，包括：获取多个气象数据及每个气象数据的位置信息；基于所述气象数据及所述位置信息通过纹理映射方式形成多个映射纹理切片；建立包围多个映射纹理切片的包围盒，所述包围盒的形状为立方体；设定初始光源，使光线从所述初始光源投射到所述立方体中，当光线在所述立方体中的穿越距离n小于光线在所述立方体中最远穿越距离m时进行等距采样，获取每个采样点的rgb颜色值和透明度；确定当前映射纹理切片的颜色融合系数k，所述k的大小在0到1之间；根据每个所述rgb颜色值、所述透明度和所述颜色融合系数k，确定像素点颜色混合值d(r,g,b,a)，所述d(r,g,b,a)为：其中，i为当前射线步长，m为光线在立方体中的最远穿越距离，tr为光线与切片的交点处的红色颜色值，tg为光线与切片的交点处的绿色颜色值，tb为光线与切片的交点处的蓝色颜色值，ta为光线与切片的交点处的透明度；将所述像素点颜色混合值保存在gpu的帧缓存区中，并在web地图框架中绘制显示。2.根据权利要求1所述的气象数据的体绘制渲染方法，其特征在于，基于所述多个气象数据及所述位置信息通过纹理映射方式形成多个映射纹理切片，包括：基于每个所述位置信息对对应的所述气象数据进行预处理，以得到对应的数据场格点坐标；将所述数据场格点坐标以剖面为单元进行划分，形成多个以格网点为基本单元的剖面单元，其中所述格网点带有的属性数据包括：行数、列数、层数、世界三维坐标值及对应的气象数据的数值；根据每个剖面单元中格网点的行数和层数形成对应的空白纹理，根据所述气象数据的数值对对应的所述空白纹理中的纹理像素进行颜色映射，以得到映射纹理；根据所述格网点的列数对所述映射纹理进行切片，以得到切片排列的多个映射纹理切片。3.根据权利要求2所述的气象数据的体绘制渲染方法，其特征在于，所述预处理包括：将同一高度层的气象数据转换到空间直角坐标系，得到空间直角坐标系下的位置信息(x,y,z)，其中，转换公式为：其中，r为球形的半径，latvalue为纬度坐标，longvalue为经度坐标；计算同一经度和纬度下，不同气压层的格网点的世界坐标(x,y,z)，其中，计算公式为：计算同一经度和纬度下，不同气压层的格网点的世界坐标(x,y,z)，其中，计算公式为：x＝x0*(1_h)/l
y＝y0*(1_h)/lz＝z0 (z0*h)/r，其中，h为所求点距地表的高度值，z0为初始点的世界坐标系的z值，y0为初始点的世界坐标系的y值，x0为初始点的世界坐标系的x值。4.根据权利要求1所述的气象数据的体绘制渲染方法，其特征在于，还包括：根据透明度确定光线在所述立方体中的最远穿越距离m。5.根据权利要求4所述的气象数据的体绘制渲染方法，其特征在于，所述根据透明度确定光线投射距离m，包括：根据透明度确定深度值；剔除深度值大于第一阈值的片段，渲染数据场的前置面深度图，此时深度图上的每个像素的颜色值都代表该方向上离视点最近的点的距离；剔除深度值小于第二阈值的片段，渲染数据场的后置面深度图，后置面上的每个像素的颜色值都代表该方向上离视点最远的点的距离；将后置面深度图和前置面深度图上的数据相减，得到光线在所述立方体中的最远穿越距离m。6.根据权利要求1所述的气象数据的体绘制渲染方法，其特征在于，获取每个采样点的rgb颜色值和透明度，包括：根据以下公式计算采样纹理坐标t；t＝t
start
dir*delta其中，t
start
表示立方体表面被投射点的体纹理坐标，dir表示投射方向的单位矢量，detal表示采样间隔，随着n的增加而递增；根据所述采样纹理坐标在所述立方体上查询对应采样点的rgb颜色值和透明度。7.根据权利要求1所述的气象数据的体绘制渲染方法，其特征在于，所述颜色融合系数k的大小随着所述n的增大而增大。8.一种气象数据的体绘制渲染装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取多个气象数据及每个气象数据的位置信息；形成模块，用于基于所述气象数据及所述位置信息通过纹理映射方式形成多个映射纹理切片；建立模块，用于建立包围多个映射纹理切片的包围盒，所述包围盒的形状为立方体；采样模块，用于设定初始光源，使光线从所述初始光源投射到所述立方体中，当光线在所述立方体中的穿越距离n小于光线在所述立方体中最远穿越距离m时进行等距采样，获取每个采样点的rgb颜色值和透明度；第一确定模块，用于确定当前映射纹理切片的颜色融合系数k，所述k的大小在0到1之间；第二确定模块，用于根据每个所述rgb颜色值、所述透明度和所述颜色融合系数k，确定像素点颜色混合值d(r,g,b,a)，所述d(r,g,b,a)为：其中，i为当前射线步长，m为光线在立方体中的最远穿越距离，tr为光线与切片的交点处的红色颜色值，tg为光线与切片的交点处的绿色颜色值，tb为光线与切片的交点处的蓝
色颜色值，ta为光线与切片的交点处的透明度；显示模块，用于将所述像素点颜色混合值保存在gpu的帧缓存区中，并在web地图框架中绘制显示。9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现根据权利要求1-7中任一项所述的气象数据的体绘制渲染方法。10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的气象数据的体绘制渲染方法。

技术总结
本发明提供了一种气象数据的体绘制渲染方法、装置和计算机设备，方法包括：基于气象数据及位置信息通过纹理映射方式形成多个映射纹理切片；建立包围多个映射纹理切片的包围盒；设定初始光源，使光线从初始光源投射到立方体中，当光线在立方体中的穿越距离n小于光线在立方体中最远穿越距离m时进行等距采样，获取每个采样点的RGB颜色值和透明度；确定当前映射纹理切片的颜色融合系数k；根据每个RGB颜色值、透明度和颜色融合系数k，确定像素点颜色混合值D(r,g,b,a)；将像素点颜色混合值保存在GPU的帧缓存区中，并在Web地图框架中绘制显示。由此，该方法通过设置颜色融合系数，可更加直观地展示气象要素，改善可视化效果，提高用户的视觉体验度。户的视觉体验度。户的视觉体验度。


技术研发人员：左瑞亭 周浩 梁志伟 王新昊
受保护的技术使用者：江苏及象生态环境研究院有限公司
技术研发日：2021.07.22
技术公布日：2022/3/21