多普勒天气雷达数据分析系统的设计与实现

多普勒天气雷达数据分析系统的设计与实现

论文摘要

随着数字技术、信号处理技术和计算机技术的发展,利用多普勒天气雷达即新一代天气雷达(NEXRAD)来进行气象监测也正在进一步的完善和发展,它主要应用于对灾害性天气,特别是与风害和冰雹相伴随的灾害性天气的监测和预警,为预报工作提供更加准确的信息。本文所研究的多普勒天气雷达数据分析系统是在.NET平台上开发的,通过对新一代天气雷达数据文件(格式为WSR-88D)进行分析和处理,以图像和文字的形式为预报员提供天气预报分析所需的雷达栅格图、扫描图、速度方位风廓线、风暴追踪图,并且还对栅格图和扫描图做了进一步的处理—生成等值线,在雷达信息区域对图形内容进行解释,以便预报员能够对天气现象发生地点做出更加准确的预报,最后还将屏幕坐标显示的点转化为经纬度坐标点并写入文件,为雷达图叠加到GIS上显示提供数据。本文首先介绍了系统开发的背景,指出了当前国内外在天气雷达方面的发展现状,阐述了本系统开发的目的和意义,接着分析了开发系统用到的Delaunay三角剖分和等值线生成算法,介绍了系统开发使用的平台和语言。然后对系统进行详细的需求分析和数据分析,并且对系统功能进行了详细设计,以图形和文字的方式对每个功能模块的实现细节进行了详细的解释。最后,本文对系统软件进行了测试,指出了调试过程中遇到的问题和相应的解决办法,并且对系统提出了一些改进。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 系统开发背景
  • 1.1.1 天气雷达发展简史
  • 1.1.2 国内外发展现状
  • 1.2 系统开发的目的与意义
  • 1.3 研究内容和组织结构
  • 第2章 系统主要技术分析
  • 2.1 Delaunay三角剖分
  • 2.1.1 Delaunay三角网概念
  • 2.1.2 改进后的三角网生成算法
  • 2.2 等值线
  • 2.2.1 基本概念
  • 2.2.2 等值线的游走
  • 2.2.3 等值点在三角形端点的等值线
  • 2.3 系统的开发平台(.NET/C#)
  • 2.3.1 C#的优点
  • 2.3.2 .NET框架类库
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 系统分析
  • 3.1 需求分析
  • 3.1.1 系统功能需求分析
  • 3.1.2 系统用例图
  • 3.1.3 系统非功能需求分析
  • 3.2 雷达数据分析
  • 3.2.1 数据文件格式
  • 3.2.2 数据文件分析
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 系统功能设计
  • 4.1 系统的总体功能设计
  • 4.2 数据类型转换模块
  • 4.3 坐标转换模块
  • 4.4 生成雷达背景图模块
  • 4.5 生成栅格图模块
  • 4.6 生成扫描图模块
  • 4.7 生成风廓线模块
  • 4.8 生成等值线模块
  • 4.9 生成风暴追踪图模块
  • 4.10 本章小结
  • 第5章 系统实现
  • 5.1 数据类型转换模块
  • 5.1.1 字节转换为时间
  • 5.1.2 字节转换为颜色等级
  • 5.2 坐标转换模块
  • 5.2.1 极坐标转换为屏幕坐标
  • 5.2.2 屏幕像素坐标转换为经纬度坐标
  • 5.3 生成雷达背景图模块
  • 5.3.1 生成极圈
  • 5.3.2 生成极径
  • 5.3.3 生成雷达信息区域
  • 5.4 生成栅格图模块
  • 5.5 生成扫描图模块
  • 5.6 生成风廓线模块
  • 5.7 生成等值线模块
  • 5.7.1 生成Delaunay三角网
  • 5.7.2 生成等值线
  • 5.8 生成风暴追踪图模块
  • 5.9 写文件
  • 5.10 删除文件
  • 5.11 本章小结
  • 第6章 系统测试
  • 6.1 软件测试的目的
  • 6.2 面向对象软件测试
  • 6.3 测试内容
  • 6.3.1 类测试
  • 6.3.2 交互测试
  • 6.3.3 系统测试
  • 6.4 软件调试
  • 6.5 测试结论
  • 6.6 本章小结
  • 第7章 结论
  • 7.1 本文工作总结
  • 7.2 进一步工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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