采用DEM技术实现三维卫星云图,数据真实可靠

虚拟现实中的三维卫星云图技术研究

谢晓方1，乔勇军2

（1．海军航空工程学院 军械工程系；2．海军航空工程学院 研究生管理大队, 山东 烟台 264001）

摘要：使用卫星云图对云仿真是虚拟现实视景仿真中的一项新技术。以卫星云图原始数据为数据源，从中提取定位和定标信息，文章从坐标和投影变换、云图数字高程模型（DEM）生成和三维仿真实现三个主要方面详细介绍了虚拟现实中三维卫星云图的实现方法。生成云图DEM是三维化的关键，这里用墨卡托投影生成规则云图网格，用大地主题解算计算距离，用火箭外弹道学的方法来计算高程。 关键词：虚拟现实；卫星云图；投影变换；云图DEM；三维仿真 中图分类号： TP391.9 文献标识码：①

Research on 3D Satellite Cloud Image in Virtual Reality

XIE Xiao-fang 1，QIAO Yong-jun 2

(1.Department of Armament Engineering, NAEI； 2. Graduate Students’ Brigade, NAEI, Shandong Yantai 264001, China)

Abstract：Using satellite cloud image to simulate cloud is one of new visual simulation technologies employed in virtual reality. Taking the original data of satellite cloud images as source, this paper details the technology of 3D satellite cloud image through the transforming of coordinates and projection、creating DEM of cloud image and 3D simulating. To create cloud image DEM, Mercator's projection was introduced to create regular cloud image grid, solutions for geodetic problems was introduced to calculate distance, outer- trajectory science of rocket was introduced to get the elevation of cloud.

Keywords：virtual reality；satellite cloud image；project transformation；cloud image DEM；three dimension simulation

0 引言

1 卫星云图投影变换

从卫星云图原始数据中提取出的云图为全球圆盘图，最大分辨率为2048×2048。因为圆盘图为不可扩展球形曲面，不同区域比例不同，因此需要作投影将圆盘图中的曲面信息投影到平面上来。投影的方法是建立圆盘图曲面上点的大地坐标（B，L）和投影后的平面直角坐标（X，Y）间的关系，用函数表达为：

图1 卫星云图使用流程

随着虚拟现实（Virtual Reality，VR）[1]技术中广泛采用基于真实自然环境的合成环境（Synthetic Environment，SE）技术，视景仿真对环境数据的要求越来越高，卫星云图作为对真实云进行仿真最方便、最直接有效的数据获取手段而越来越受到重视并广泛采用，通常的使用流程如图1所示。

ｘ=ｆ1(Ｌ,Ｂ) ｙ=ｆ2(Ｌ,Ｂ) 以上公式为投影变换的通式，投影种类不同，

函数ｆ1和ｆ2形式也不同。

1.1 求大地坐标（B，L）

与普通投影不同，圆盘图中任一点的大地坐标是未知的，因此投影变换前必须先求出任一点的大地坐标。

圆盘图中根据定位信息可以知道卫星云图第一行的扫描线行号、第一列的扫描线像素号以及25×25网格点的扫描线行号和像素号[2]，这样可以计算出各网格点的大地坐标（B，L）和像素坐标（X，Y）。圆盘图中任一点的大地坐标可用该点所处网格的四个顶点进行计算。因为网格范围较小，网格的