氣象基礎數據在影視節目制作中的可視化應用初探

徐穎　劉旭

【摘 ? ?要】本文試對目前全國各氣象影視部門廣泛使用的Weather Central（地理信息系統）在實際業務運行中如何利用計算機語言，開發數據檢索及轉換程序，最終形成可視化的3D視頻圖形圖像及動畫演變過程進行了探討。

【關鍵詞】自動站 ?雷達 ?第四類數據

中圖分類號：G4 ? ?文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2016.11.204

1.簡介

隨著社會和經濟的發展，氣象影視已經成為公眾氣象服務的重要組成部分，它與社會公眾的聯系越來越緊密。而廣大電視觀眾對電視節目欣賞水平不斷提升，也對氣象影視節目的科學性、可視性提出了更高要求，主持人+簡單天氣形勢圖的單一表現形式已經不能滿足人們對氣象影視節目欣賞的需求。

作為氣象影視部門，擁有著豐富、精細、涵蓋廣泛的各類氣象信息數據，而這些數據都是以氣象代碼的形式表現，在氣象影視節目中不能直接呈現給觀眾。為了彌補該方面的不足，提高氣象影視節目的表現形式，使其更加生動、鮮活、并使節目的信息量更加充實。2009年，寧夏氣象影視中心引進了美國的Weather Central 地理信息系統，該系統可以將地理信息及MICAPS上的氣象數據信息完美結合，并將各種形勢圖、自動站降水云圖、雷達產品等氣象信息產品與動態的地理信息疊加，形成準確、美觀的視頻產品，從而使日常的電視天氣預報節目制作變得更加簡單、快捷。

然而，由于中美兩國在數據格式方面的差異，在使用氣象數據時存在著不兼容的問題。Weather Central 地理信息系統不能直接調用MICAPS上的數據，必須將MICAPS上數據經過二次轉換成該系統所能識別的數據，才能最終形成雷達回波圖、色斑圖等圖形圖像。如何利用氣象部門的基礎數據優勢，將大量的氣象基礎數據轉換為可視化的圖形圖像，展現在觀眾面前，寧夏氣象影視中心的有關技術人員作出了有益的嘗試。

2.氣象數據的處理

2.1 ?自動站氣象數據的調用

在實際影視應用當中，第三類數據格式是非常重要的一類格式，它代表的是離散點。對于高密度的自動站資料，能夠在Weather Central 中能正確的顯示數值的分布。在出現降水、高溫天氣過程后，主持人在氣象影視節目需要講解天氣實況，這就要求在節目中能夠正確的顯示降水、溫度的分布圖。以寧夏為例：寧夏總面積6.64萬多平方千米，分布有效的氣象觀測自動站900多個。因此就需要開發“多氣象要素檢索系統”，檢索所需要的氣象數據并生成節目中所需要的第三類數據。

多氣象要素檢索系統就是以C#編程語言作為主要的設計語言，基于CIMISS 數據環境設計開發出來的。它可根據開始時間和結束時間選擇檢索收集時間段內氣象要素，如降水、最高溫度、最低溫度實況數據，并生成第三類離散數據格式，該數據格式可直接導入到Weathe ?Central 中，搭配相應的配色表，形成直觀、精美的圖像產品。

多氣象要素檢索系統系統界面

生成的第三類數據格式

Weather Central 中生成的圖形

2.2 雷達產品圖形圖像的顯示

寧夏每年汛期的短時強對流天氣多發，這就需要運用到雷陣數據對天氣的過程的演變加以演繹。目前在寧夏境內所布設的新一代多普勒天氣雷達具有高時空分辨率的特點，尤其是對于短時強對流等中小尺度天氣系統，有極好的檢測能力?，F有的weather central系統，可以將雷達產品形成可視化的圖形，但是由于中美兩國在數據格式方面的差異，在使用時存在是數據的兼容性。并不能直接將現有雷達數據導入氣象影視節目中制作。這就需要我們通過對雷達產品進行二次轉換，生成系統所能接受的數據形式。因此技術人員設計并開發了“雷達基礎數據處理程序”，程序可以將需要的仰角（1.5度）的基本反射率數據提取出來，并生成WeatherCentral系統可以識別的png+vgr格式。

Png文件是灰度圖，在WeatherCentral軟件中可以通過配色文件，為雷達數據配置需要的顏色。 灰度值與反射率數據的對應關系如下表。

Vgr文件是地理信息文件，已固原為例，其格式如下：

GEOREF_TYPE 7

EAST 108.856

WEST 103.548

SOUTH 33.5241

NORTH 37.8359

在將雷達基數據轉換成png+vgr格式后，由于銀川雷達和固原雷達基數據的時間對應的是北京時間，而吳忠雷達基數據的時間對應的是世界時，因此需要在程序中將不同的時間予以統一，從而在軟件中同時顯示這些數據。

通過業務運行，證明了雷達資料應用于影視節目后，能夠極大地提高節目的表現力，增強氣象影視節目的時效性，更加生動具體地反映當地天氣系統的變化過程。

系統界面如下圖所示：

所生成的回波圖如下：

2.3.第四類數據的圖形顯示

從寧夏智能化綜合氣象業務服務平臺所調取的第四類數據頭的格式和weather central 系統所需的數據頭的格式有出入，通過轉換程序，把數據格式統一成weather central 所能識別的格式，然后輸入到系統中，經過配色，形成各類圖形圖像。如下圖：

3.利用色標制作各種示意圖

處理后的氣象信息數據輸入到Weather Central系統中，配以正確的配色文件才能形成直觀的圖形。CorlortableEditor軟件是一個顏色表編輯器， 可根據需要創建和編輯所需的配色文件，然后在Weather Central系統中調用，即可將專業的形勢圖轉換準確、美觀的視頻畫面。

3.1云圖的配色及示意：

云圖是最常見的氣象信息，云圖類型包括IR（紅外云圖）、Visible（可見光云圖），我們常用的是紅外云圖。由于云層分為高云和低云，因此要根據云層的高度不同設置不同的顏色色標文件。我們首先在CorlortableEditor中建立兩個rgb格式的色標文件，cloud-diyun.rgb和cloud-gaoyun.rgb文件。在cloud-diyun.rgb文件中的255-200的色標設為不透明的白色，200～100設為不透明白色到全透明的漸變色，100以下為全透明。在cloud-gaoyun.rgb文件中，255～150的色標設為不透明的白色，150～50設為不透明白色到全透明的漸變色，50以下為全透明。在fousion軟件中使用Imagery層，選中IR（云圖）后，在下拉框中選擇chisat，點擊Apply（應用），即可完成云圖的調用。 調入云圖后點擊View Setup選擇配色方案，需要看高云時用cloud-gaoyun.rgb色標文件，需要看低云時用cloud-diyun.rgb色標文件。

3.2副熱帶高壓示意圖：

在氣象影視節目中，經常會介紹對副熱帶高壓的分析情況，技術人員在500百帕高空圖的588線區域填上暖色，就能夠直觀的表示副熱帶高壓。配色方法是：首先，建立一個暖色調的.rbg格式文件，將配色軟件中255-238區域設定不透明暖色，238-230區域漸變為20%的透明度，230以下區域則保持20%透明度，顏色漸變到黃色再到綠色。然后在fousion軟件地面形勢圖上，調用制作好的色標文件，調用lut和Transparery中的氣壓值，使紅色與588線區域匹配。調節填色透明度，就可以清晰的表現副熱帶高壓的位置。

3.2實況數據示意圖：

在CorlortableEditor軟件中建立配色文件時，形勢圖一般都用rgb格式文件。實況圖，如降水、溫度都用val格式文件。Val格式文件的特點是在建立配色表時，就已經將顏色與數值區間對應上，因此，我們在做降水和溫度的配色表時，就可以用val文件。以降水實況為例，定義0-50毫米的降水配色，我們需要定義最小區間是2毫米降水為一個顏色，這樣我們就需要定義25個顏色格，然后把每個格填上自己需要的顏色即可。

4.實現的效果

通過對寧夏氣象觀測自動站數據檢索采集、新一代多普勒雷達基礎數據的處理和應用及對第四類氣象數據的處理，結合色標，可以將枯燥的、抽象的氣象信息數據與地理信