Атмосферные фронты и их 3D-визуализация

Гл. 5. С. 25–31.

Беззубцев А. С., Быков Ф. Л., Гордин В. А.

Разработаны алгоритмы трехмерной визуализации поверхностей атмосферных фронтов. Ранее была реализована технология визуализации пересечений атмосферных фронтов с изобарическими уровнями. Это кривые, на которых цветом показаны интенсивность и тип атмосферного фронта. На данном этапе работ нужно было а) выяснить какие кривые на разных уровнях соответствуют одной и той же двумерной поверхности в трехмерном пространстве; б) построить аппроксимации этих поверхностей. Существенная проблема для построения алгоритма: кривые заданы не аналитически, а пикселями на прямоугольнике. Кривые могут ветвиться. Разработанные алгоритмы используют сплайн-аппроксимацию кривых и аппроксимацию поверхностями Безье. Полученные поверхности можно «рассматривать» на экране в разном масштабе и под разными углами, т.е. имитируется «разведка» поверхностей атмосферных фронтов. Исходной информацией для данной технологии служит прогностическая продукция схемы COSMO-ru. Поэтому пользователь будет иметь возможность следить за динамикой поверхностей атмосферных фронтов и их интенсивностью, чтобы принимать оперативные решения по оптимизации траектории полета.Разработаны алгоритмы трехмерной визуализации поверхностей атмосферных фронтов. Ранее была реализована технология визуализации пересечений атмосферных фронтов с изобарическими уровнями. Это кривые, на которых цветом показаны интенсивность и тип атмосферного фронта. На данном этапе работ нужно было а) выяснить какие кривые на разных уровнях соответствуют одной и той же двумерной поверхности в трехмерном пространстве; б) построить аппроксимации этих поверхностей. Существенная проблема для построения алгоритма: кривые заданы не аналитически, а пикселями на прямоугольнике. Кривые могут ветвиться. Разработанные алгоритмы используют сплайн-аппроксимацию кривых и аппроксимацию поверхностями Безье. Полученные поверхности можно «рассматривать» на экране в разном масштабе и под разными углами, т.е. имитируется «разведка» поверхностей атмосферных фронтов. Исходной информацией для данной технологии служит прогностическая продукция схемы COSMO-ru. Поэтому пользователь будет иметь возможность следить за динамикой поверхностей атмосферных фронтов и их интенсивностью, чтобы принимать оперативные решения по оптимизации траектории полета.

Ключевые слова: траектория полета, Atmospheric front intensity, baric levels, two-dimensional surfaces, branching curves, spline approximation, Поверхность Безье, flight trajectory, Интенсивность атмосферного фронта, барические уровни, двумерные поверхности, ветвление кривых, сплайн-аппроксимация, Bezier surface

ПУБЛИКАЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОЕКТА: Математические модели. Дифференциальные уравнения и большие массивы информации. Аналитические и вычислительные методы. Практические приложения (2018)

В книге

Современные проблемы математического моделирования: сборник трудов XVIII Всероссийской конференции-школы молодых исследователей (пос. Абрау-Дюрсо, 16–20 сентября 2019 г.)

Ростов н/Д: Издательство ЮФУ, 2019.