微波輻射計風羽圖繪制方法

◎姜亦宏 楊麗麗

微波輻射計風羽圖繪制方法

◎姜亦宏 楊麗麗

本文闡述了一種風羽圖的繪制方法，用二維彩色繪圖展示風速、風向等，為輻射計在氣象領域的應用提供更多的產品展示。本文給出了該方法在VC++6．0下的實現方式。實驗結果證明，該風羽圖的繪制方法具有可操作性和實用性。

風羽圖，是氣象領域表示風向、風速的符號圖。根據風羽圖，可以分析糊涂區域范圍內的風場情況。

隨著微波輻射計在氣象領域的推廣，輻射計軟件對風羽圖的展示需求越來越高。本文介紹一種基于微波輻射計的風羽圖繪制方法，能夠直觀地顯示風場情況，為用戶對天氣的變化預測提供依據。

繪圖組成

風羽圖由由風桿、風羽、風三角組成。

風桿。風桿表示風向，風羽表示風速，風桿長度宜為0.6 cm至0.8 cm。

風羽。風羽為風矢的組成部分，與風向桿相配合，用來表示風速與風向。在北半球畫在風向桿遠離站圈一端的順時針向一方（即風來向的左側），在南半球畫在逆時針向一方（即風來向的右側）。我國現行填圍規定風羽與民失桿成120°夾角。每個風羽長劃（長0.4cm）代表4m/s，短劃（長0.2cm，為長劃的一半）代表2m／s。長劃與短劃示意圖見圖1。

圖1 短劃、長劃和風三角示意圖

風三角。風速等于或大于20m／s（或50kn）時，則改用或另加用“風三角（三角旗）”表示。1～24m/s區間風羽效果圖見圖2。

圖2 1～24米/秒區間 風羽效果圖

備注：○表示無風，風速不明時，在風向桿尖端填“X”

繪圖步驟

總體思路：

將每個時刻的結構體數組（包括風速、風向、高度），加入數據鏈表；隨時間不斷加載數據，每次加載新數據后對整個數據鏈表里的數據進行繪圖更新。

繪圖時，根據整個數據鏈表的長度Datalength，以及結構體數組的最大維度MaxSize，將繪圖區域分成Datalength＊MaxSize個繪圖矩形區域，在每個矩形區域內進行繪圖。

采用內存繪圖，降低繪圖閃爍。

風桿坐標計算。設（x0，y0）為矩形區域的中心，m_frrr為風桿長度，本方法采用平移m_frrr/2.0作為風桿的圓心起點。

風桿的圓心起點（x1，y1）計算方法如下：

double PI = 3.14159265358979;

long x1 = x0 - (long)(m_ frrr/2.0f＊sin(fFX/180.f＊PI));

long y1 = y0 + (long)(m_ frrr/2.0f＊cos(fFX/180.f＊PI));

風桿的終點（x2，y2）計算方法如下：

long x2 = x1 + (long)(m_ frrr＊sin(fFX/180.f＊PI));

long y2 = y1 - (long)(m_ frrr＊cos(fFX/180.f＊PI));

風羽坐標計算。設每個風羽長劃長度為m_frrr/2；風羽短劃長度為m_frrr/4；設三角風羽為直角三角形，斜邊長度為m_ frrr/2；風羽間隔m_frrr/8。

對每個風羽三角，其坐標計算如下：

在風桿上的頂點坐標（x3m，y3m）

long x3m = x1 + (long) (rxmnex＊sin(fjd/180.f＊PI));

long y3m = y1 - (long) (rxmnex＊cos(fjd/180.f＊PI));

其中rxmnex為風桿上的頂點到風桿的圓心起點（x1，y1）的距離長度。

遠離風桿的頂點坐標（x4m，y4m）

long x4m = x3m + (long)(rx＊sin((120-fjd)/180.f＊PI));

long y4m = y3m + (long) (rx＊cos((120-fjd)/180.f＊PI));

其中rx為三角形斜邊的長度。

直角坐標等于上一個的三角形的風桿頂點坐標。

對每個每個風羽長劃，其坐標計算如下：

在風桿上的點坐標（x3n，y3n）

long x3n = x1 + (long) (rxmnex＊sin(fjd/180.f＊PI));

long y3n = y1 - (long) (rxmnex＊cos(fjd/180.f＊PI));

同上，rxmnex為風桿上的頂點到風桿的圓心起點（x1，y1）的距離長度。

遠離風桿的點坐標（x4n，y4n）

long x4n = x3n + (long)( m_ frrr/2＊sin((120-fjd)/180.f＊PI));

long y4n = y3n + (long)( m_ frrr/2＊cos((120-fjd)/180.f＊PI));

對每個每個風羽短劃，其坐標計算如下：

在風桿上的點坐標（x3i，y3i）

long x3i = x1 + (long) (rxmnex＊sin(fjd/180.f＊PI));

long y3i = y1 - (long) (rxmnex＊cos(fjd/180.f＊PI));

其中rxmnex為風桿上的頂點到風桿的圓心起點（x1，y1）的距離長度。

遠離風桿的點坐標（x4m，y4m）

long x4i = x3i + (long)( m_ frrr/4＊sin((120-fjd)/180.f＊PI));

long y4i = y3i + (long)( m_ frrr/4＊cos((120-fjd)/180.f＊PI));

以上fjd均為為風向角度值。

繪圖。將儲存在結構體中的數據按上訴思路進行數據坐標轉化后，利用VC函數MoveTo、LineTo以及FOR循環等等實現圖形繪制。

繪圖結論

本方法在VC++6.0開發環境下，進行風羽圖的繪圖實現。

所繪風羽圖如圖3所示。

圖3 某時刻風羽圖繪制效果圖

由實驗結果可以，本方法繪制的風羽圖對風速和風向有良好的展示效果。

（作者單位：中國電波傳播研究所）