AVS/Express平臺三維可視化系統的應用研究

一．概述：
    開發氣象模式三維可視化系統的目的就在于要將三維可視化技術應用于氣象模式數據，實現氣象模式數據的三維可視化顯示，為國家氣象中心乃至氣象領域的氣象預報工作者提供一個直觀的模式數據可視化分析環境，即運用圖形、色彩和動畫來表示數值預報的結果（氣象產品數據）。
    基于上述原則，我們選擇AVS/Express作為開發平臺，結合國家氣象中心的實際需求，針對業務和科研的發展，建立一套滿足氣象工作者要求的實用系統。目前國家氣象中心的數值天氣預報模式主要有：T106L19，HLAFS和MM5（中尺度數值預報）等。其中，MM5模式不僅應用于北京地區，還有天津、河北，以及整個華北地區，尤其在1999年“澳門回歸”特殊氣象保證期間，提供了北京、澳門短期（36小時）數值預報。為此我們確定可視化應用系統以運行于神威巨型機上的MM5為研究對象，針對MM5模式的數據結構和特點，采用三維可視化開發工具AVS/Express，在Windows平臺上開發建立“氣象模式數據三維可視化系統”，實現數據的三維及二維可視化顯示。
    該系統可以將收集來的大量數據進行有效的處理和圖形顯示，使氣象預報工作者能夠明晰數據結構，并有效地利用這些氣象數據。除此之外，還具有對可視化數據進行分析的功能，既將數據變化的過程用圖形、色彩、動畫等方式表現出來，這正是與目前氣象預報員使用的“MICAPS圖形圖像系統”最主要的區別。
    基于AVS/Express開發的應用系統的優越之處就在于不僅能夠為氣象工作者提供觀察數據發生演變過程的手段和數值分析工具，及時跟蹤和評估重要天氣情況；還能夠為氣象工作者提供一種檢驗方法，以檢驗數值天氣預報的準確度。
二．“MM5模式三維可視化系統”開發研究中所采用的技術
    1． 采用面向對象的開發技術：