一种多通道雷达回波图的深入分析方法

一种多通道雷达回波图的深入分析方法

滴水是巴彦布尔地区作物生长季节的主要农业气象灾害之一。据1954～2001年的冰雹资料表明,48年成灾雹日为516次,平均为10.8次,其年际变化很大,最多的1973年出现31次,最少的1970、1978年均出现2次。1973年受灾乡镇苏木最多达167个,最少的1955年有3个,平均每年受灾9033hm2,2001年为36016hm2。目前实施人工防雹作业是减轻和预防冰雹灾害的有效途径。近年来随着人影事业的发展,特别是713C天气雷达的投入使用,要求我们最短时内做出科学的正确的判断,可是,目前我们所使用人影工作的作业流程比较零乱,虽然人影作业设备的投入越来越多,但指挥工作较零散,人为判断过多,造成人影指挥人员工作量过大,难免出现力不从心的时候,为了提高工作的效率和作业的科学性、准确性,我们用面向对象的VC++6.0开发了《713C天气雷达回波图的处理和分析应用软件》(以下简称《软件》),在软件编写的过程中,充分利用MFC提供的基础类,从而提高了软件的易编性和运行的可靠性,目前《软件》实现了如下功能:雷达回波图的自动传输、实时显示3个量程(62.5Km、125Km、250Km)的回波图、以渐变动画方式显示同一量程的回波图、自动关联RHI和对应的PPI回波图、计算任意两地距离、计算云团区域面积、以文字方式显示云团影响到的地点名,并发布实时指挥信息。下面对各功能实现的技术方法进行详细说明:1回波图的自动传输和软件的实时响应1.1《软件》需要的数据是什么?这一功能是《软件》的关键,否则其它的功能将失去意义。我们的设想是:让713C天气雷达终端电脑只进行回波的采集和保存,把《软件》装到局域网上的另一台电脑,进行回波图的处理和分析,这样有利于提高指挥的时效性而又不漏采数据。《软件》需要的数据是:PPI扫描62.5Km、125Km、250Km的个量程的位图文件以及RHI扫描的位图文件和dBz基数据文件(以下简称“dBz文件”),713C天气雷达终端电脑每保存一张以上文件,就自动给《软件》所在的微机拷贝一张,然后《软件》自动响应,读入后进行显示和分析处理,对于PPI位图,《软件》将它的路径和文件名累加保存到对应量程的数组内,以便进行多位图渐变动画显示和手动向前和向后选择显示,对于RHI位图:《软件》自动关联到前一张PPI位图上,关联的结果是在PPI位图做过RHI扫描的方位上显示一个长条矩形进行标识,在矩形框内双击鼠标左键即可显示关联上的RHI位图。雷达终端电脑自动拷贝数据到《软件》所在电脑和《软件》实时响应的原理一样,下面以“《软件》实时响应”的实现方法来说明。1.2监视的基本原理使用MFC的框架函数AfxBeginThread创建一个工作线程,原型如下:CWinThread*AfxBeginThread(AFX＿THREADPROCpfnThreadProc,LPVOIDpParam,intnPriority=THREAD＿PRIORITY＿NORMAL,UINTnStackSize=0,DWORDdwCreateFlags=0,LPSECURITY＿ATTRIBUTESlpSecurityAttrs=NULL),用它的第一个参数pfnThreadProc(线程控制函数),等待是否有新的回波图文件产生；用它的第二个参数pParam将View类指针传进来(使用强制类型转换),用它进行新回波图的显示、分析和处理,其他参数都使用默认值,所以不进行传参。框架函数的返回值是一个CWinThread对象的指针,此新线程的句柄就是CWinThread对象的成员变量m＿hThread,将这个变量传给API函数::TerminateThread(HANDLEhThread,DWORDdwExitCode)就可以结束这个新线程,从而释放了线程所占有的内存资源。函数pfnThreadProc是通过调用如下的三个API函数来实现监测新回波的产生和结束监测的,三个函数的原型如下:①HANDLEFindFirstChangeNotification(LPCTSTRIpPathName,BOOLbWatchSubtree,DWORDdwNotifyFilter);②DWORDWaitForMultipleObjects(DWORDnCount,CONSTHANDLE*lpHandles,BOOLfWaitAll,DWORDdwMilliseconds);③BOOLFindCloseChangeNotification(HANDLEhChangeHandle);API函数FindFirstChangeNotification监视指定的三个目录下是否产生了新的文件(这三个目录是《软件》所在机器上存放PPI位图、RHI位图、RHI的dBZ文件的地方,也即我们需要的数据目录),然后马上调用API函数WaitForMultipleObjects将该线程挂起,当有新的文件产生后线程就会继续向下执行。这时就可以调用API函数FindCloscChangeNotification停止对产生新文件通知句柄的监视,根据API函数WaitForMultiplcObjects的返回值dwResult,由IF语句判断是《软件》所在的微机上的那个文件夹内收到了新文件,然后由传进来的View类对象指针调用View类内的相关成员函数对回波图进行显示、分析和处理。在View类的构造函数中调用AfxBeginThread函数,使得《软件》一启动就进入等待新文件产生状态,当713C雷达终端将回波图自动传过来时,《软件》就会自动读取。2显示新特性的hlmag根据PPI位图的路径和文件名信息,调用API函数LoadImagc(),得到一个位图句柄hlmage,再由此句柄作为参数,调用位图类CBitmap对象的Attach成员函数,构造一个位图对象m＿Bitmap,最后在View类的成员函数OnDraw()中调用API函数BitBlt(),将位图拷贝到显示设备场景(屏幕),进行显示。3如何将pp位图和在它所作的rhi位图自动关联到同一首先需要说明:RHI的位图文件和dBZ文件必须都传了过来,才能将RHI位图关联到对应的PPI位图上,即在窗口显示的PPI位图上的矩形长长条才能出现。所以,在RHI位图文件传来的响应过程中,要对RHI的dBz文件是否已传来进行判断,同样,在RHI的dBz文件传来的响应过程中,要对RHI的位图文件是否已传来进行判断;那么,在这两个响应过程中就存在相同的一段代码,这段相同的代码就是:条件“RHI的位图文件和dBz文件都存在于于本机”成立的一段代码,这段代码也就是实现“自动关联”的代码,也是本程序的关键之一。下面详细说明技术方法:在Document类中定义一个数组变量:CArray<PPItoRHI,PPItoRHI>m＿PPImapRHI。PPltoRHI是一个结构,保存PPI位图和关联上的RHI位图的的文件名以及作RHI扫描的方位角,定义如下:intposition;/*一个PPI位图可以关联多个RHI,用它来标识序号,这是从实际考虑的,因为不可能总是保证一张PPI上只有一个方位上出现对流云团。*/};RHI扫描的方位角信息是通过读它的dBz文件得到的,dBz文件是一个二进制数据文件,方位角信息在第828个字节处。将PPI位图的文件名、RHI位图的文件名及方位角保存到数组m＿PPImapRHI内,并通过调用API函数WritePrivateProfileString(),将以上信息保存到一个ini文件内,实现关联信息的永久化。4计算回波图中任何两处的距离根据平面内任意两点的距离公式:其中(x5发布防雨通知5.1流云团的rhi位置计算和描述我市在套区分布了100门高炮,我们原来的做法是在雷达终端软件的PPI平显图上叠加了一个用绘图软件制作的炮点地图,因为是用人眼观察,受到回波颜色和炮点密集的影响,使得很难判定究竟是哪一个炮点需要作业,造成指挥失误较多,这一功能基本解决了这个问题。具体的思路是:将所有炮点的名称、经纬度、重要性等信息放到一个ini文件中(还可以放入水库、山洪沟口、黄河易决口段的经纬度等信息),如果出现对流云团,保存一张PPI位图,再在强中心处作RHI扫描,并进行保存,这时《软件》所在微机就出现了刚保存的并关联有RHI的PPI位图,双击指示关联的长条矩形,就打开了对应的RHI位图,并根据我们地区的降雹判据指标,决定是否发布防雹指挥信息,如果需要发布防雹指挥信息,就根据云团的形状和大小用鼠标左键按下拖动的办法得到云团区域(Rgn),根据ini文件中炮点的经纬度信息判断是否在此区域内,并以文字的方式在窗口的右侧显示云团的面积、所在方位、中心强度、云体顶高、强中心高度以及影响到的炮点。将指挥信息以位图的方式保存下来,传到服务器上,供旗县局人影办参考。5.2模式4:逐点线条类本功能是在WM＿LBUTTONDOWN、WM＿LBUTTONUP、WM＿MOUSEMOVE三个消息的响应函数中完成的。下面对三个消息的响应函数的实现进行分别说明。5.2.1消息WM＿LBUTTONDOWN的响应函数OnLButtonDown(UINTnFlags,CPointpoint)在此函数的实现中,首先对云团的面积变量、绘制线条类对象(包含一个点数组和一个逐点划线函数-是MoveTo和LineTo函数的组合使用)、区域变量进行清零,使得计算对流云团的面积、搜索云团影响到的炮点的过程重新开始。然后重新new—个绘制线条类对象,将参数point传入它的点数组成员。5.2.2消息WM＿MOUSEMOVE的响应函数OnMouseMove(UINTnFlags,CPointpoint)首先以第一个点坐标为中心创建一个小正方形并显示出来,便于当鼠标左键放开时的最后一个点和起点基本重合(由于回波的颜色混杂,一个像素的线宽不易找到起点),保证区域基本封闭,以提高计算面积的准确性。再将鼠标移动路径的所有点添加到绘制线条类对象的点数组成员中,并由它的逐点划线函数将所有的点用线连接起来,实现鼠标拖动划线。5.2.3消息